声音的数字化

传感器
传感器：作用是进行能量方式的转换,将各种物理量的变化 转换成电流或电压的变化形式. 常见的传感器有声音传感器（话筒）、温度传感器(空
调)、光敏传感器(数码相机自动感光设备)、红外传感器
(报警器)、距离传感器(倒车雷达)等.通过对它们获得的电 流或电压形式的模拟信号进行采样和量化,变为数字形式的 数值信号,计算机就可以存储和处理这些信息了.
话筒
声卡
音响
10秒钟如下的声音文件
量化位数
声道数
采样频率 存储量=
22 * 1000
* 16 * 2 * 10 (单位：位bit)
/ 8 (单位：字节B)
请你算一算
10秒钟如下的声音文件，请问所占的存储空 间是多少？
量化位数
采样频率
声道数
存储量=16 * 1000 * 16 * 2 * 10 / 8 (单位：字节B)
【解析】 本题考查音频文件存储空间与各参数之间的关系。三个音频均使 用相同采样频率和量化位数，故存储容量与时间和声道数有关。配乐诗朗 诵．wav为双声道，时间为10秒，因此存储容量关系为：“配乐诗朗 诵．wav”＝2倍“配乐．wav”＝4倍“朗诵．wav”。 【答案】 C
6 声音的数字化通过采样与量化来实现,如图,其中图a和图b分别表示 的是对同一段声音采用不同频率进行采样的示意图。下列叙述正确 的是( )
2. 小王通过Windows附件中的“录音机”程序录制自己的 声音，这一过程实现了（ ） A.图像识别 B.模数转换 C.语音识别 D.格式转换
sound1.wav
sound2.wav
想一想：哪个声音文件音质佳 ，哪个声音文件占的存储空间更大 ？
3以下硬件设备中,能完成声音数字化的设备为(
)
耳机
采样点
采样频率：每秒钟采样点的次数。（单位：HZ）
采样频率越大，声音越真实，自然。但数据量 就越多。
8,000 Hz - 电话所用采样率, 对于人的说话已经足够 22,050 Hz - 无线电广播所用采样率 32,000 Hz - miniDV 数码视频 camcorder、DAT (LP mode)所用 采样率 44,100 Hz - 音频 CD, 也常用于 MPEG-1 音频（VCD, SVCD, MP3）所用采样率 47,250 Hz - 商用 PCM 录音机所用采样率 48,000 Hz - miniDV、数字电视、DVD、DAT、电影和专业音 频所用的数字声音所用采样率 50,000 Hz - 商用数字录音机所用采样率 96,000 或者 192,000 Hz - DVD-Audio、一些 LPCM DVD 音轨、 BD-ROM（蓝光盘）音轨、和 HD-DVD （高清晰度 DVD）音 轨所用所用采样率
声音的数值化
李俊华
模拟量与数字量
1 模拟量 在时间上或数值上都是连续的物理量称为模拟
量。把表示模拟量的信号叫模拟信号。
例如：汽车在刹车过程中，速度是 从某个值减速到零，在变化过程中 速度
时间上和速度上的值是连续变化的。
时间
2
数值量 在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量。
例如： 用电子电路记录从自动生产线上输出的零 件数目时，每送出一个零件便给电子电路 一个信号，使之记1，而平时没有零件送 出时加给电子电路的信号是0，所以能记 数。可见，零件数目这个信号无论在时间 上还是在数量上都是不连续的，因此它是 一个数字量。最小的数量单位就是1个。
录制声音的过程
话 筒 ADC模数 转换器 计算机 存储器
声波
电信号 电信号 数字量
过程：采样 量化
（模拟量形式转换）
存储数字量信息
ADC模数转换器转换过程 过程：音频信号通过 采样 和量化实现模拟量的数字化
（1）采样 ：把时间域或空间域的连续量转化成离散量的过 程。一般都是每隔相等的一小段时间采样一次，其时间间隔 称为采样周期。
数字化声音存储量计算：
声音存储量= 采样频率×量化位数Hale Waihona Puke Baidu声道数×时间／8 单位 ：字节
1. 录制声音的过程如图所示 话 筒
ADC模数 转换器 计算机 存储器
其中ADC模数转换器的作用是（ A．将模拟信号转换为数字信号 B．将数字信号转换为模拟信号 C．对模拟信号进行放大 D．对数字信号进行压缩
）
5 小王将5秒的单声道音频“朗诵．wav”和10秒的单声道音频“配 乐．wav”合成为10秒的双声道音频“配乐诗朗诵．wav”，三个音频均使 用相同采样频率和量化位数，关于3个文件的存储容量，下列描述正确的是 ( ) A．“配乐诗朗诵．wav”与“配乐．wav”相同 B．“配乐诗朗诵．wav”与“朗诵．wav”相同 C．“配乐诗朗诵．wav”约等于“配乐．wav”的2倍 D．“配乐诗朗诵．wav”约等于“朗诵．wav”与“配乐．wav”之和
ADC模数转换器转换过程
（2） 量化：把幅度上连续取值（模拟量）的每一个样本转换 为离散值（数字值）表示，因此量化过程又是也称为A/D转换 （模数转换） 1001
量化级数越大，量化位数也就越大，声音的质 量越好,占电脑的存储空间也越多。
声道
声道(Sound Channel) 是指声音在录制或播放时在 不同空间位置采集或回放的相互独立的音频信号，所 以声道数也就是声音录制时的音源数量或回放时相应 的扬声器数量。 常见的有单声道，双声道（立体声），四声道环 绕和5.1声道环绕。
A.图a的采样频率高,数字化后的数据量大 B.图b的采样频率高,数字化后的数据量大 C.图a的采样频率低,数字化后的音质好 D.图b的采样频率低,数字化后的音质好
声音的质量只取决于采样频率和量化位数.采样频率越高,量化
位数越高,所得声音的保真程度也越好,但数据量会越大.声音的音
质与音量的高低、效果的设置、时间的长短等因素无关.
数量
时间
思考1？ 我们计算机只能存储和识别“0”和“1”，那么我们 计算机存储的数据是模拟量还是数值量呢？
思考2? 人们听到的声音是由振动产生的波通过介质（空气） 传到人耳的结果，是模拟信号。而计算机中是用二进制存 储数据，只能识别两个值，0和1，计算机中所用信息是数 字量。但我们计算机经常要处理声音信号，我们怎样把自 然界里的声音这种模拟量转换成计算机里数字量呢？