資源簡介

(共20張PPT)
聲音編碼
學習目標
了解模擬信號與數字信號
能夠計算未壓縮的音頻文件數據量的大小
能夠解釋理解音頻數據的編碼原理
01
02
03
導
數據的表現形式？
采集到的數據在計算機中如何表示？
數字
文本
圖像
聲音
視頻
二進制
一段鳥鳴聲聲音
一、模擬信號與數字信號
學
值隨時間連續變化
值隨時間非連續變化
模擬信號
數字信號
用傳感器直接獲得的信號，如聲音、溫度、電流、電壓、壓強
可以由模擬信號轉化而來，可直接用計算機所能理解的二進制表示，方便計算機對其處理。
一、模擬信號與數字信號
點
值隨時間連續變化
值隨時間非連續變化
模擬數據
數字數據
二、聲音數字化
學
自學課本17-19頁，總結模擬信號轉換為數字信號(聲音數字化)的三個過程
采樣
量化
編碼
模擬聲音信號
數字聲音信號
聲音數字化的過程
二、聲音數字化
點
第一步：采樣
幅度
時間
一段鳥鳴聲的模擬聲音信號
在時間軸上按照一定的時間間隔取一系列時刻，
二、聲音數字化
點
第一步：采樣
幅度
時間
等距離地選取若干個離散的點
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1秒內測多少次聲音模擬信號的值。
在時間軸上按照一定的時間間隔取一系列時刻，得到每個時刻對應的聲波信號的振幅值。
二、聲音數字化
點
第一步：采樣
幅度
時間
等距離地選取若干個離散的點
1秒內測多少次聲音模擬信號的值。
連接這些點就可以近似的表達原始的音頻信號。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
二、聲音數字化
點
第二步：量化
幅度
時間
采樣點量化（1）
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
聲音的量化是用二進制數表示采樣所得到的幅度值的過程。
1、確定量化位數為4
2、將聲音幅度范圍劃分為24（16）個量化級
3、確定采樣點的量化值
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
注意:將采樣所得的振幅瞬時值往最接近的整數取整。
二、聲音數字化
點
第二步：量化
時間
聲音的量化是用二進制數表示采樣所得到的幅度值的過程。
幅度
采樣點量化（2）
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
將整數值用二進制表示
二、聲音數字化
點
第三步：編碼
時刻 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ……
十進制 0 5 2 2 4 7 9 11 11 5 4 5 8 10 12 14 15 13
二進制數值 0000 0101 0010 0010 0100 0111 1001 1011 1011 0101 0100 0101 1000 1010 1100 1110 1111 1101
5
2
2
4
7
9
11
11
5
4
5
8
10
12
15
13
量化分級程度
采樣頻率
1s內的采樣次數
縱軸的刻度劃分
結合采樣量化示意圖，思考影響數字化聲音質量的因素有哪些？
二、聲音數字化
點
單位：Hz
聲音的還原效果
存儲的數據量
占據的存儲空間
未經壓縮的音頻文件的數據量計算方法：
數據量(單位：字節)=數據率×持續時間
=(采樣頻率×量化位數×聲道數)÷8×持續時間
例如，一張CD-ROM中存放了1小時的數字音樂(未經壓縮)，則其數據量可按以下方法計算。
標準CD格式的采樣頻率為44.1kHz,量化位數為16位，聲道數為2(雙聲道)數據量計算公式中的“÷8”是將位數轉換成字節，一個字節由8個二進制位組成1MB=1024KB,1KB=1024B。
數據量=(44100×16×2)÷8×60×60B
=635040000B
=620156.25KB
≈606MB
二、聲音數字化
點
聲音格式名稱 特點
WAV WAVE波形文件，是一種聲音文件的原始存儲格式，由于保持了原聲，所以占用空間較大，但是音效較好，并且幾乎所有的聲音處理軟件都支持該格式。（無損）
MP3 經過三層壓縮的聲音文件格式，音質保持的較好，并且占用空間較小，利于在網絡上進行傳播和存儲。（有損）
WMA 微軟發明的一種聲音文件格式，較MP3占用空間更少。
RM REALMEDIA公司出品的一種聲音文件格式，由于采用有損壓縮較厲害，所以占用空間很小，但是存在另外一個問題：音效差，并且采樣頻率只能保持在11.025KHZ，不能保持立體聲。
編碼
量化
對采樣數據進行量化
將量化后的數據用二進制數值表示
二、聲音數字化
結
對模擬聲音信號按給定的時間間隔進行采樣
采樣
二、聲音數字化
測
【練習1】對一段音樂，分別用44kHz和11kHz的采樣頻率進行采樣后存儲，則采樣頻率大的 ( )
(A)存儲的空間小，音質較好
(B)存儲的空間大，音質較好
(C)存儲的空間小，音質較差
(D)存儲的空間大，音質較差
【練習2】一個u盤容量大約為32GB，能容納多長時間的無壓縮雙聲道立體聲CD音頻（采樣頻率為44.1kHz，量化位數為16位）？
參考解答：
(44.1×1000×16×2)/8=0.168MB/s 0.168×60=10.08MB/m
32GB=32×1024Mb=32768Mb
32768/10.08 ≈3250 (分鐘)
B
感 謝 觀 看

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