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少年聲 強國夢
數(shù)據(jù)編碼——聲音的數(shù)字化
目 錄
01
02
03
04
引入
模擬信號
數(shù)字信號
數(shù)據(jù)編碼過程
引入——少年（建黨百年主題曲MV）
01
模擬信號
02
模擬信號——聲音的特點
02
聲音是由物體振動產(chǎn)生的聲波
是通過介質(zhì)（空氣或固體、液體）傳播并能被人或動物聽覺器官所感知的波動現(xiàn)象。
聲音作為一種波，頻率在20Hz~20kHz之間的聲音是可以被人耳識別的。20Hz以下稱為次聲波，20000Hz以上稱為超聲波
聲音的高低（高音、低音），由頻率決定，頻率越高音調(diào)越高。
4
3
2
1
模擬信號
02
觀察：聲音的波形變化是連續(xù)的，這種信號稱為模擬信號，模擬信號的值稱為模擬數(shù)據(jù)。
用傳感器獲得信號一般稱為模擬信號，類似的還有溫度、壓強、電壓等。
數(shù)字信號
03
計算機中存儲的任何信息，都是用二進制數(shù)值來表示的，我們把這類信息信號稱為數(shù)字信號。
采樣
在橫軸上按一定的時間間隔，從信號中取一個瞬時值，這個過程稱為采樣。
為實現(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換，用拾音器采集模擬信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字聲波形式記錄下來。也就是把時間域或空間域的連續(xù)量轉(zhuǎn)換成離散量的過程。
采樣頻率：每秒從連續(xù)信號中提取并組成離散信號的采樣個數(shù)
數(shù)據(jù)編碼過程
04
量化
將第一步所得的振幅瞬時值往最接近的整數(shù)取整。
將信號波形的縱軸劃分為若干區(qū)間，落到某一區(qū)間的采樣點按四舍五入的規(guī)則取整數(shù)值，這個過程稱為量化。
量化位數(shù)：存儲、記錄聲音振幅所使用的二進制位數(shù)，它決定了聲音的動態(tài)范圍。
位數(shù) 數(shù)值上限
8 256
16 65536
24 16777216
32 4294967296
數(shù)據(jù)編碼過程
04
編碼
將量化后的幅值轉(zhuǎn)變成相應數(shù)值代碼的過程稱為編碼。
進制轉(zhuǎn)換：十進制轉(zhuǎn)二進制
0/1 0/1 0/1 0/1
2 2 2 2°
數(shù)據(jù)編碼過程
04
編碼
練一練：完成以下表格中的數(shù)值轉(zhuǎn)換
十進制數(shù)值 1 2 3 8
二進制數(shù)值 0001 0010 0011 1000
十進制數(shù)值 6 11 13 15
二進制數(shù)值 0110 1011 1101 1111
數(shù)據(jù)編碼過程
04
量化
采樣
為實現(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換，用拾音器采集模擬信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字聲波形式記錄下來。也就是把時間域或空間域的連續(xù)量轉(zhuǎn)換成離散量的過程。
編碼
將量化后的幅值轉(zhuǎn)變成相應數(shù)值代碼的過程稱為編碼。
采樣頻率：每秒從連續(xù)信號中提取并組成離散信號的采樣個數(shù)
將第一步所得的振幅瞬時值往最接近的整數(shù)取整。
將信號波形的縱軸劃分為若干區(qū)間，落到某一區(qū)間的采樣點按四舍五入的規(guī)則取整選值，這個過程稱為量化。
量化位數(shù)：存儲、記錄聲音振幅所使用的二進制位數(shù)，它決定了聲音的動態(tài)范圍。
聲音文件大小的計算
音頻數(shù)據(jù)量（B）=數(shù)據(jù)傳輸率 × 持續(xù)時間
每秒的音頻數(shù)據(jù)量：
數(shù)據(jù)傳輸率(B)=采樣頻率(Hz) × 量化位數(shù)(bit) × 聲道數(shù)/8
單位換算：1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB
練一練：
一段時長為1分鐘，采樣頻率為44.1kHz，量化位數(shù)為16位，雙聲道立體聲的無壓縮音頻（如基于PCM編碼的wav格式），占用的存儲空間是____________________MB（表達式）
聲音文件數(shù)字化的過程：
采樣---- 量化---- 編碼
課 堂 小 結
聲音文件大小的計算：
（采樣頻率(Hz)×量化位數(shù)(bit)×聲道數(shù)/8 ）×音頻時長（s）
模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號的過程
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