资源简介

(共20张PPT)
声音编码
学习目标
了解模拟信号与数字信号
能够计算未压缩的音频文件数据量的大小
能够解释理解音频数据的编码原理
01
02
03
导
数据的表现形式？
采集到的数据在计算机中如何表示？
数字
文本
图像
声音
视频
二进制
一段鸟鸣声声音
一、模拟信号与数字信号
学
值随时间连续变化
值随时间非连续变化
模拟信号
数字信号
用传感器直接获得的信号，如声音、温度、电流、电压、压强
可以由模拟信号转化而来，可直接用计算机所能理解的二进制表示，方便计算机对其处理。
一、模拟信号与数字信号
点
值随时间连续变化
值随时间非连续变化
模拟数据
数字数据
二、声音数字化
学
自学课本17-19页，总结模拟信号转换为数字信号(声音数字化)的三个过程
采样
量化
编码
模拟声音信号
数字声音信号
声音数字化的过程
二、声音数字化
点
第一步：采样
幅度
时间
一段鸟鸣声的模拟声音信号
在时间轴上按照一定的时间间隔取一系列时刻，
二、声音数字化
点
第一步：采样
幅度
时间
等距离地选取若干个离散的点
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1秒内测多少次声音模拟信号的值。
在时间轴上按照一定的时间间隔取一系列时刻，得到每个时刻对应的声波信号的振幅值。
二、声音数字化
点
第一步：采样
幅度
时间
等距离地选取若干个离散的点
1秒内测多少次声音模拟信号的值。
连接这些点就可以近似的表达原始的音频信号。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
二、声音数字化
点
第二步：量化
幅度
时间
采样点量化（1）
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
声音的量化是用二进制数表示采样所得到的幅度值的过程。
1、确定量化位数为4
2、将声音幅度范围划分为24（16）个量化级
3、确定采样点的量化值
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
注意:将采样所得的振幅瞬时值往最接近的整数取整。
二、声音数字化
点
第二步：量化
时间
声音的量化是用二进制数表示采样所得到的幅度值的过程。
幅度
采样点量化（2）
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
将整数值用二进制表示
二、声音数字化
点
第三步：编码
时刻 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ……
十进制 0 5 2 2 4 7 9 11 11 5 4 5 8 10 12 14 15 13
二进制数值 0000 0101 0010 0010 0100 0111 1001 1011 1011 0101 0100 0101 1000 1010 1100 1110 1111 1101
5
2
2
4
7
9
11
11
5
4
5
8
10
12
15
13
量化分级程度
采样频率
1s内的采样次数
纵轴的刻度划分
结合采样量化示意图，思考影响数字化声音质量的因素有哪些？
二、声音数字化
点
单位：Hz
声音的还原效果
存储的数据量
占据的存储空间
未经压缩的音频文件的数据量计算方法：
数据量(单位：字节)=数据率×持续时间
=(采样频率×量化位数×声道数)÷8×持续时间
例如，一张CD-ROM中存放了1小时的数字音乐(未经压缩)，则其数据量可按以下方法计算。
标准CD格式的采样频率为44.1kHz,量化位数为16位，声道数为2(双声道)数据量计算公式中的“÷8”是将位数转换成字节，一个字节由8个二进制位组成1MB=1024KB,1KB=1024B。
数据量=(44100×16×2)÷8×60×60B
=635040000B
=620156.25KB
≈606MB
二、声音数字化
点
声音格式名称 特点
WAV WAVE波形文件，是一种声音文件的原始存储格式，由于保持了原声，所以占用空间较大，但是音效较好，并且几乎所有的声音处理软件都支持该格式。（无损）
MP3 经过三层压缩的声音文件格式，音质保持的较好，并且占用空间较小，利于在网络上进行传播和存储。（有损）
WMA 微软发明的一种声音文件格式，较MP3占用空间更少。
RM REALMEDIA公司出品的一种声音文件格式，由于采用有损压缩较厉害，所以占用空间很小，但是存在另外一个问题：音效差，并且采样频率只能保持在11.025KHZ，不能保持立体声。
编码
量化
对采样数据进行量化
将量化后的数据用二进制数值表示
二、声音数字化
结
对模拟声音信号按给定的时间间隔进行采样
采样
二、声音数字化
测
【练习1】对一段音乐，分别用44kHz和11kHz的采样频率进行采样后存储，则采样频率大的 ( )
(A)存储的空间小，音质较好
(B)存储的空间大，音质较好
(C)存储的空间小，音质较差
(D)存储的空间大，音质较差
【练习2】一个u盘容量大约为32GB，能容纳多长时间的无压缩双声道立体声CD音频（采样频率为44.1kHz，量化位数为16位）？
参考解答：
(44.1×1000×16×2)/8=0.168MB/s 0.168×60=10.08MB/m
32GB=32×1024Mb=32768Mb
32768/10.08 ≈3250 (分钟)
B
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