模拟音频与数字音频

模拟音频和数字音频

* 声音是机械振动。振动越强，声音越大，话筒把机械振动转换成电信号，模拟音频技术中以模拟电压的幅度表示声音强弱。

* 模拟声音在时间上是连续的，而数字音频是一个数据序列，在时间上是断续的。数字音频是通过采样和量化，把模拟量表示的音频信号转换成由许多二进制数1和0组成的数字音频信号。

计算机内的基本数制是二进制，为此我们也要把声音数据写成计算机的数据格式，这称之为编码音频数字化，计算机内的音频必须是数字形式的，因此必须把模拟音频信号转换成有限个数字表示的离散序列，即实现音频数字化。在这一处理技术中，涉及到音频的抽样、量化和编码。

模拟音频如何转换为数字音频？

首先，我们要了解怎样被记录的？

模拟音频的记录就是通过唱片（LP）表面的起伏跌宕（当然细小到你很难看见）或者是磁带上的磁粉引起的磁场强度来表示音箱上振膜的即时位置，比如说，当唱片表面在某一时刻比前一时刻的纹路呈下降趋势时，音箱上的振膜就会向里收缩；如果呈上升趋势，音箱上的振膜就会向外舒张。他们两个在理想情况下呈比例关系。

而实际上所谓的双声道，单声道就是指需要记录几个信号，你可以理解为，如果是双声道的磁带，那么在记录同一时刻（磁带上的同一个位置）会有两个轨道，一个负责记录左边耳机振膜的位置，一个负责记录右边耳机振膜的位置。以此推类，多声道的模拟信号也可以这样实现。

那么模拟音频转化为数字音频的过程是怎样的？实际上模拟音频与数字音频的区别就是连续信号与离散信号的区别。连续信号的特点是连续，比如唱片，比如磁带，磁带在播放时磁带的移动是连续水平移动的，唱机的唱针在唱片上运动时是连续变化的。这意味着信号不会失真，但是保存这样的介质就会非常困难，比如说唱片会磨损，磁带也会老化。

那么有没有一种方法可以将这些模拟音频的信号保存起来呢？目前人们所使用的方法就是用数字来记录下这些信息。这些模拟信息一旦被数字保存当然就方便多了，比如说，数字可以被永久的保存，圆周率的数字再过多少年也不会改变，不会磨损；比如说，数字可以被传输，可以方便大家交流。

那么如何将模拟音频转化为数字音频？

类似于丈量土地的办法，由于连续的信号理论上来讲其信息量是无穷的，那么人们就通过采样的办法，例如，将磁带上每隔一段距离（采样），就记录下该处的磁场强度（量化），或者当唱针相对唱片每走过相同的一段距离（采样），就测量一下此时唱针的高度（量化）。经过这样的处理，我们就得到了各个时刻所对应的一些数值，然后用这些数

值来当做原本唱片的信息。就这样，我们就完成了模拟信号——数字信号，或者说是模拟音频——数字音频的转换。

那么CD标准是什么含义呢？

CD的标准用这样的思路就很好解释了，它将每秒钟分为44100个小段，每一段的开头采集一次标本。采集的标本用多大的数字衡量？这也是个问题，毕竟你可以将这些标本的最小值设定为0（没有声音），那么最大值（比如说要让音箱的振膜能发出类似飞机的轰鸣声这么大的声音）设定为多少？设定为一万或者是十万，区别就是对振膜具体位置的量化精度了。当设置为十万时，意味着对每一个标本的振膜位置估计会更加准确，就像一个用卷尺去量，一个用千分尺去量一样。CD标准采用了16bit，也就是2的16次方，65536个数字来衡量。这也就意味着不管是什么时刻的标本，其所代表的振膜位置只能处于0-65535这些数字中的一个值。最后，CD标准规定了其为2声道，也就意味着同一时刻有且仅有两个信息被记录。当你在家里听CD时，即使是接驳了5.1声道的音箱，实际上也只是通过软件模拟出的5.1声道效果。而如果是电台播放的单声道节目，则是将两个声道的信号混在一起。