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聲音的數(shù)值化李俊華模擬量與數(shù)字量
時(shí)間速度2數(shù)值量在時(shí)間上和數(shù)量上都是離散的物理量稱(chēng)為數(shù)字量。例如:
用電子電路記錄從自動(dòng)生產(chǎn)線上輸出的零件數(shù)目時(shí),每送出一個(gè)零件便給電子電路一個(gè)信號(hào),使之記1,而平時(shí)沒(méi)有零件送出時(shí)加給電子電路的信號(hào)是0,所以能記數(shù)??梢?jiàn),零件數(shù)目這個(gè)信號(hào)無(wú)論在時(shí)間上還是在數(shù)量上都是不連續(xù)的,因此它是一個(gè)數(shù)字量。最小的數(shù)量單位就是1個(gè)。1模擬量在時(shí)間上或數(shù)值上都是連續(xù)的物理量稱(chēng)為模擬量。把表示模擬量的信號(hào)叫模擬信號(hào)。
例如:汽車(chē)在剎車(chē)過(guò)程中,速度是
從某個(gè)值減速到零,在變化過(guò)程中
時(shí)間上和速度上的值是連續(xù)變化的。時(shí)間數(shù)量思考2?人們聽(tīng)到的聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的波通過(guò)介質(zhì)(空氣)傳到人耳的結(jié)果,是模擬信號(hào)。而計(jì)算機(jī)中是用二進(jìn)制存儲(chǔ)數(shù)據(jù),只能識(shí)別兩個(gè)值,0和1,計(jì)算機(jī)中所用信息是數(shù)字量。但我們計(jì)算機(jī)經(jīng)常要處理聲音信號(hào),我們?cè)鯓影炎匀唤缋锏穆曇暨@種模擬量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)里數(shù)字量呢?思考1?
我們計(jì)算機(jī)只能存儲(chǔ)和識(shí)別“0”和“1”,那么我們計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是模擬量還是數(shù)值量呢?傳感器傳感器:作用是進(jìn)行能量方式的轉(zhuǎn)換,將各種物理量的變化轉(zhuǎn)換成電流或電壓的變化形式.常見(jiàn)的傳感器有聲音傳感器(話筒)、溫度傳感器(空調(diào))、光敏傳感器(數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)感光設(shè)備)、紅外傳感器(報(bào)警器)、距離傳感器(倒車(chē)?yán)走_(dá))等.通過(guò)對(duì)它們獲得的電流或電壓形式的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣和量化,變?yōu)閿?shù)字形式的數(shù)值信號(hào),計(jì)算機(jī)就可以存儲(chǔ)和處理這些信息了.錄制聲音的過(guò)程話筒ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器電信號(hào)數(shù)字量過(guò)程:采樣量化聲波電信號(hào)(模擬量形式轉(zhuǎn)換)存儲(chǔ)數(shù)字量信息ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過(guò)程過(guò)程:音頻信號(hào)通過(guò)和實(shí)現(xiàn)模擬量的數(shù)字化(1)采樣:把時(shí)間域或空間域的連續(xù)量轉(zhuǎn)化成離散量的過(guò)程。一般都是每隔相等的一小段時(shí)間采樣一次,其時(shí)間間隔稱(chēng)為采樣周期。采樣點(diǎn)采樣頻率:每秒鐘采樣點(diǎn)的次數(shù)。(單位:HZ)采樣頻率越大,聲音越真實(shí),自然。但數(shù)據(jù)量就越多。采樣量化8,000Hz-電話所用采樣率,對(duì)于人的說(shuō)話已經(jīng)足夠22,050Hz-無(wú)線電廣播所用采樣率32,000Hz-miniDV數(shù)碼視頻camcorder、DAT(LPmode)所用采樣率44,100Hz-音頻CD,也常用于
MPEG-1
音頻(VCD,SVCD,MP3)所用采樣率47,250Hz-商用PCM
錄音機(jī)所用采樣率48,000Hz-miniDV、數(shù)字電視、DVD、DAT、電影和專(zhuān)業(yè)音頻所用的數(shù)字聲音所用采樣率50,000Hz-商用數(shù)字錄音機(jī)所用采樣率96,000或者192,000Hz-
DVD-Audio、一些LPCMDVD
音軌、BD-ROM(藍(lán)光盤(pán))音軌、和
HD-DVD
(高清晰度DVD)音軌所用所用采樣率
ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過(guò)程(2)量化:把幅度上連續(xù)取值(模擬量)的每一個(gè)樣本轉(zhuǎn)換為離散值(數(shù)字值)表示,因此量化過(guò)程又是也稱(chēng)為A/D轉(zhuǎn)換(模數(shù)轉(zhuǎn)換)量化級(jí)數(shù)越大,量化位數(shù)也就越大,聲音的質(zhì)量越好,占電腦的存儲(chǔ)空間也越多。1001聲道
聲道(SoundChannel)是指聲音在錄制或播放時(shí)在不同空間位置采集或回放的相互獨(dú)立的音頻信號(hào),所以聲道數(shù)也就是聲音錄制時(shí)的音源數(shù)量或回放時(shí)相應(yīng)的揚(yáng)聲器數(shù)量。常見(jiàn)的有單聲道,雙聲道(立體聲),四聲道環(huán)繞和5.1聲道環(huán)繞。數(shù)字化聲音存儲(chǔ)量計(jì)算:
聲音存儲(chǔ)量=采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)×?xí)r間/8單位:字節(jié)1.錄制聲音的過(guò)程如圖所示話筒ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器其中ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的作用是(
)A.將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)
B.將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)
C.對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行放大
D.對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行壓縮2.小王通過(guò)Windows附件中的“錄音機(jī)”程序錄制自己的聲音,這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)了(
)A.圖像識(shí)別B.模數(shù)轉(zhuǎn)換C.語(yǔ)音識(shí)別D.格式轉(zhuǎn)換想一想:哪個(gè)聲音文件音質(zhì)佳,哪個(gè)聲音文件占的存儲(chǔ)空間更大?sound1.wavsound2.wav3以下硬件設(shè)備中,能完成聲音數(shù)字化的設(shè)備為(
)耳機(jī)話筒聲卡音響聲道數(shù)量化位數(shù)采樣頻率/8(單位:字節(jié)B)22*1000存儲(chǔ)量=*
16*2*10(單位:位bit)10秒鐘如下的聲音文件
存儲(chǔ)量=16*1000*16*2*10/8(單位:字節(jié)B)10秒鐘如下的聲音文件,請(qǐng)問(wèn)所占的存儲(chǔ)空間是多少?請(qǐng)你算一算聲道數(shù)量化位數(shù)采樣頻率5小王將5秒的單聲道音頻“朗誦.wav”和10秒的單聲道音頻“配樂(lè).wav”合成為10秒的雙聲道音頻“配樂(lè)詩(shī)朗誦.wav”,三個(gè)音頻均使用相同采樣頻率和量化位數(shù),關(guān)于3個(gè)文件的存儲(chǔ)容量,下列描述正確的是(
)A.“配樂(lè)詩(shī)朗誦.wav”與“配樂(lè).wav”相同B.“配樂(lè)詩(shī)朗誦.wav”與“朗誦.wav”相同C.“配樂(lè)詩(shī)朗誦.wav”約等于“配樂(lè).wav”的2倍D.“配樂(lè)詩(shī)朗誦.wav”約等于“朗誦.wav”與“配樂(lè).wav”之和【解析】本題考查音頻文件存儲(chǔ)空間與各參數(shù)之間的關(guān)系。三個(gè)音頻均使用相同采樣頻率和量化位數(shù),故存儲(chǔ)容量與時(shí)間和聲道數(shù)有關(guān)。配樂(lè)詩(shī)朗誦.wav為雙聲道,時(shí)間為10秒,因此存儲(chǔ)容量關(guān)系為:“配樂(lè)詩(shī)朗誦.wav”=2倍“配樂(lè).wav”=4倍“朗誦.wav”?!敬鸢浮緾6聲音的數(shù)字化通過(guò)采樣與量化來(lái)實(shí)現(xiàn),如圖,其中圖a和圖b分別表示的是對(duì)同一段聲音采用不同頻率進(jìn)行采樣的示意圖。下列敘述正確的是(
)A.圖a的采樣頻率高,數(shù)字化后的數(shù)據(jù)量大B.圖b的采樣頻率高,數(shù)字化后的數(shù)據(jù)量大C
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