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音频基础 |
综述
普通的CD采用了数字技术,不过它只是简单地把模拟信号加以数字化。为了把模拟信号数字化,首先要对模拟信号进行采样。根据Nyquest采样定律,通常其采样频率至少是信号中的最高频率分量的两倍。对于高质量的音频信号,其频率范围是从20Hz-20kHz。所以其采样频率必须在40kHz以上。在CD中采用了44.1kHz的采样频率。在对模拟信号采样以后,还必须对其幅度上加以分层。在CD中,其分层以后的幅度信号用16比特的二进制信号来表示,也就是把模拟的音频信号在幅度上分为65,536层。这样,它的动态范围就可以达到96分贝=20Log65536(6分贝/比特)。这种直接模数(A/D)变换的方法也称为PCM编码。直接数字化的最大缺点是比特率非常高。达到44.1x16=705.6kbps,或即88.2kBbps。比特率高就意味着要求的存储容量很大。要记录1分钟的音乐,就需要5.292MB的存储容量。对于两路立体声,就需要10.584MB。而要记录几十分钟的音乐就需要几百兆的存储容量。
PCM编码原理
把模拟信号转换成数字信号的过程称为模/数转换,它主要包括:
采样:在时间轴上对信号数字化;
量化:在幅度轴上对信号数字化;
编码:按一定格式记录采样和量化后的数字数据。
脉冲编码调制PCM(Pulse Code Modulation)是一种模数转换的最基本编码方法,CD-DA就是采用的这种编码方式。
采样频率
采样频率是指一秒钟内采样的次数。
奈奎斯特(Harry Nyquist)采样理论
如果对某一模拟信号进行采样,则采样后可还原的最高信号频率只有采样频率的一半,或者说只要采样频率高于输入信号最高频率的两倍,就能从采样信号系列重构原始信号。
根据该采样理论,CD激光唱盘采样频率为44KHz,可记录的最高音频为22KHz,这样的音质与原始声音相差无几,也就是我们常说的超级高保真音质(Super High Fidelity-HiFi)。
采样的三个标准频率
采样的三个标准频率分别为:44.1KHz,22.05KHz和11.025KHz。
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