高中信息技術(shù)選修2：多媒體技術(shù)應(yīng)用 3.1.2 聲音的數(shù)字化表示（省一等獎）

聲音的數(shù)字化表示啟東市匯龍中學(xué)高海威【學(xué)習(xí)目標】了解計算機和網(wǎng)絡(luò)是怎樣存儲、處理和傳遞聲音的。了解在多媒體技術(shù)中，聲音的數(shù)字化表示過程。導(dǎo)入聲音是人類社會最古老的信息媒體，也是人類生活中最常用的信息媒體。隨著人類社會的發(fā)展，技術(shù)的進步，人們一直致力于將各種媒體與聲音結(jié)合。二十世紀后期，隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起，科學(xué)家們不懈地努力，試圖利用計算機強大的計算處理能力處理聲音。直到第一塊聲卡問世，人類利用計算機處理聲音，以及將聲音和其它媒體組合的技術(shù)出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。請同學(xué)演唱一首歌,

體驗自己的歌聲與計算機結(jié)合的魅力同學(xué)美妙的歌聲是如何開始它的神奇之旅，進入神秘的計算機內(nèi)部？那么計算機是如何處理聲音的呢？閱讀課本P45-48頁問題：1、計算機和網(wǎng)絡(luò)是怎樣存儲、處理和傳遞聲音的？2、聲音信號主要有哪幾種？3、聲音的數(shù)字化主要過程？1、模擬音頻信號聲波是隨時間而連續(xù)變化的物理量，在電路中可以利用電壓波來模擬聲音信號，這種電壓波被稱為模擬音頻信號。2、數(shù)字音頻信號用二進制數(shù)字序列處理、存儲和傳遞的聲音信號?！纠}】下列選項中，不屬于數(shù)字化音頻信息()。

A、錄音筆錄制的聲音

B、使用磁帶錄音機錄制的對話

C、手機中存儲的音樂D、CD光盤存儲的音樂√？3、聲音的數(shù)字化：模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D）將時間上連續(xù)的模擬音頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)楸硎韭曇舻亩M制數(shù)據(jù)序列，計算機才能進行識別和處理，這種轉(zhuǎn)換叫做模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D）。借助于A/D或D/A轉(zhuǎn)換器，模擬音頻信號和數(shù)字音頻信號可以互相轉(zhuǎn)換。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D）主要工作過程：采樣：每隔一段時間在模擬音頻波形上取一個幅度值。

產(chǎn)生一組離散的數(shù)值序列單位時間采樣次數(shù)稱為采樣頻率，單位Hz。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D）主要工作過程：量化：將各個采樣結(jié)果提升或降低到級數(shù)值。

形成一組二進制數(shù)字序列級數(shù)值例：對如圖原始模擬波形（紅色曲線）進行采樣和量化。

假設(shè)采樣頻率為1000Hz，被劃分成0

9共10個量化等級，得到如圖所示采樣結(jié)果。思考：聲音的數(shù)字化過程中，聲音信號會不會失真？用什么方法可以提高數(shù)字音頻質(zhì)量，減小失真？采樣率4000Hz量化級40采樣率和量化等級提高一倍，信號的失真明顯減少，信號質(zhì)量得到了提高。

采樣率2000Hz量化級204、影響數(shù)字音頻質(zhì)量的技術(shù)參數(shù)

采樣頻率量化位數(shù)①采樣頻率

采樣頻率常用三種：11.025KHz(語音效果)、22.05KHz(音樂效果)、44.1KHz(高保真效果)

CD立體聲音樂的采樣頻率為44.1KHz。②量化位數(shù)

數(shù)字信號幅值被劃分為2N個級數(shù)，N稱為量化位數(shù)，是描述每個采樣點值的二進制位數(shù)。常用的量化位數(shù)為8位、16位。③聲道數(shù)

記錄聲音時，生成一個聲波數(shù)據(jù)，稱為單聲道；生成兩個聲波數(shù)據(jù)，稱為雙聲道（立體聲）。聲道數(shù)增加，所占用的存儲容量也成倍增加。聲道數(shù)。5、數(shù)字音頻文件的數(shù)據(jù)長度數(shù)字音頻文件的數(shù)據(jù)長度計算公式：(未經(jīng)壓縮、單位：字節(jié))數(shù)據(jù)長度=采樣頻率×量化位數(shù)/8×聲道數(shù)×?xí)r間

例：CD音質(zhì)采樣頻率為44.1KHz、量化位數(shù)為16位，則一首4分鐘的CD雙聲道立體聲節(jié)目，其數(shù)字音頻的數(shù)據(jù)長度是多少？

44100×16／8×2×240=42,336,000(字節(jié))5、數(shù)字音頻文件的數(shù)據(jù)長度數(shù)字音頻文件的數(shù)據(jù)長度計算公式：(未經(jīng)壓縮、單位：字節(jié))數(shù)據(jù)長度=采樣頻率×量化位數(shù)/8×聲道數(shù)×?xí)r間

【練習(xí)】更高品質(zhì)的數(shù)字錄音帶，采樣頻率為48KHz、量化位數(shù)為16位，這樣一首3分鐘的雙聲道立體聲音樂的數(shù)據(jù)長度是多少MB？（結(jié)果保留一位小數(shù)）

48000×16／8×2×180/1024/1024=33.0MB6、編碼將數(shù)字音頻序列按照一定的格式記錄下來，這就是數(shù)字音頻的編碼技術(shù)。采用編碼技術(shù)，可以在盡可能保持原始音頻特性的同時，壓縮音頻，減少數(shù)據(jù)量。

數(shù)字音頻常用編碼有波形編碼、參數(shù)編碼和混合編碼。編碼方法很多，由此產(chǎn)生了許多不同格式的音頻文件，常見的數(shù)字音頻文件格式有cd、wav、mp3、wma、midi等?！揪毩?xí)】下列文件中，不屬于音頻文件的是()A、BMPB、WAVC、MP3D、WMA√【練習(xí)】在聲音的數(shù)字化過程中，哪種順序是正確的？A、采樣、量化、編碼、存儲B、采樣、編碼、量化、存儲C、采樣、量化、存儲、編碼D、量化、采樣、編碼、存儲√【練習(xí)】使用下列哪一項參數(shù)，聲音數(shù)字化所獲取的質(zhì)量最好？A、單聲道、8位量化、8000Hz采樣頻率B、雙聲道、16位量化、8000Hz采樣頻率C、單聲道、8位量化、22.05kHz采樣頻率D、雙聲道、16位量化、22.05kHz采樣頻率√1、聲音的數(shù)字化主要工作過程：采樣和量化模擬音頻信號采樣量化數(shù)字音頻信號100011000111110…【本課主要知識】2、影響數(shù)字音頻質(zhì)量的技術(shù)參數(shù)：

采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)3、數(shù)字音頻文件的數(shù)據(jù)長度計算公式：(未經(jīng)壓縮、單位：字節(jié))數(shù)據(jù)長度=采樣頻率×量化位數(shù)/8×聲道數(shù)×?xí)r間

【本課主要知識】【反饋練習(xí)】1、如果要把我們聽到的聲音存儲到計算機中，需要把聲音的波形信號轉(zhuǎn)換成()。A、模擬信號

B、數(shù)字信號

C、磁性信號

D、電子信號√【反饋練習(xí)】2、下列音頻格式中不屬于數(shù)字化音頻的是（

）A．WAV音頻

B．錄音磁帶

C．Mp3D．MIDI√【反饋練習(xí)】3、下列聲音中屬于數(shù)字音頻信息的是（）A、教室里學(xué)生聽到教師講解知識的聲音B、錄音磁帶上的英文對話C、鋼琴演奏的樂曲D、智能手機上的鈴聲√【反饋練習(xí)】4、以下方法中，無法獲得數(shù)字音頻的是()。A、用軟件從CD光盤中抓取音頻

B、用Windows中的“錄音機”軟件錄制C、用磁帶錄音機錄音

D、用MIDI作曲軟件制作MIDI音樂√【反饋練習(xí)】5、計算機對聲音數(shù)字化時一般用三個參數(shù)來衡量，以下選項中，不屬于這三個參數(shù)的是()。A、采樣頻率B、量化位數(shù)C、壓縮率D、聲道數(shù)√【反饋練習(xí)】6、張良同學(xué)從CD盤中提取出一個WAV格式的音樂文件，由于文件容量太大，不易存儲。在保證正常播放音樂的前提下，他打算把文件容量變小，最好的辦法是()。

A、使用WinRAR等壓縮軟件，把音樂打包壓縮

B、使用音頻工具軟件將文件轉(zhuǎn)換成MP3格式C、使用音樂編輯軟件把音樂文件裁剪成數(shù)段

D、使用音頻編輯工具將音樂文件進行刪減√【反饋練習(xí)】7、當我們需要錄制高品質(zhì)的音樂時，應(yīng)該選擇的采集參數(shù)是()。

A、采樣頻率22.05kHz，量化位數(shù)16位，單聲道

B、采樣頻率44.1kHz，量化位數(shù)16位，雙聲道C、采樣頻率8000Hz，量化位數(shù)8位，雙聲道