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声音的数字化表示
【学习目标】
了解计算机和网络是怎样存储、处理和传递声音的。
了解在多媒体技术中，声音的数字化表示过程。
导入
声音是人类社会最古老的信息媒体，也是人类生活中最常用的信息媒体。
随着人类社会的发展，技术的进步，人们一直致力于将各种媒体与声音结合。
二十世纪后期，随着计算机及网络技术的兴起，科学家们不懈地努力，试图利用计算机强大的计算处理能力处理声音。直到第一块声卡问世，人类利用计算机处理声音，以及将声音和其它媒体组合的技术出现了质的飞跃。
请同学演唱一首歌,
体验自己的歌声与计算机结合的魅力
同学美妙的歌声是如何开始它的神奇之旅，进入神秘的计算机内部？
那么计算机是如何处理声音的呢？
阅读课本P45-48页
问题：
1、计算机和网络是怎样存储、处理和传递声音的？
2、声音信号主要有哪几种？
3、声音的数字化主要过程？
1、模拟音频信号
声波是随时间而连续变化的物理量，在电路中可以利用电压波来模拟声音信号，这种电压波被称为模拟音频信号。
2、数字音频信号
用二进制数字序列处理、存储和传递的声音信号。
【例题】下列选项中，不属于数字化音频信息( )。
A、录音笔录制的声音
B、使用磁带录音机录制的对话
C、手机中存储的音乐
D、CD光盘存储的音乐
√
？
3、声音的数字化：模拟/数字转换（A/D）
将时间上连续的模拟音频信号转变为表示声音的二进制数据序列，计算机才能进行识别和处理，这种转换叫做模拟/数字转换（A/D）。
借助于A/D或D/A转换器，模拟音频信号和数字音频信号可以互相转换。
模拟/数字转换（A/D）主要工作过程：
采样：每隔一段时间在模拟音频波形上取一个幅度值。
产生一组离散的数值序列
单位时间采样次数称为采样频率，单位Hz。
模拟/数字转换（A/D）主要工作过程：
量化：将各个采样结果提升或降低到级数值。
形成一组二进制数字序列
级数值
例：对如图原始模拟波形（红色曲线）进行采样和量化。

假设采样频率为1000Hz，被划分成0?9共10个量化等级，得到如图所示采样结果。
思考：声音的数字化过程中，声音信号会不会失真？
用什么方法可以提高数字音频质量，减小失真？
采样率4000Hz 量化级40
采样率和量化等级提高一倍，信号的失真明显减少，信号质量得到了提高。
采样率2000Hz 量化级20
4、影响数字音频质量的技术参数
采样频率 量化位数
① 采样频率
采样频率常用三种：11.025KHz(语音效果)、22.05KHz(音乐效果)、44.1KHz(高保真效果)
CD立体声音乐的采样频率为44.1KHz。
② 量化位数
数字信号幅值被划分为2N个级数，N称为量化位数，是描述每个采样点值的二进制位数。
常用的量化位数为8位、16位。
③ 声道数
记录声音时，生成一个声波数据，称为单声道；生成两个声波数据，称为双声道（立体声）。
声道数增加，所占用的存储容量也成倍增加。
声道数。
5、数字音频文件的数据长度
数字音频文件的数据长度计算公式：
(未经压缩、单位：字节)
数据长度=采样频率×量化位数/8×声道数×时间
例：CD音质采样频率为44.1KHz、量
化位数为16位，则一首4分钟的CD双声道立体声节目，其数字音频的数据长度是多少？

44100×16／8×2×240
=42,336,000(字节)
5、数字音频文件的数据长度
数字音频文件的数据长度计算公式：
(未经压缩、单位：字节)
数据长度=采样频率×量化位数/8×声道数×时间
【练习】更高品质的数字录音带，采样频率为48KHz、量化位数为16位，这样一首3分钟的双声道立体声音乐的数据长度是多少MB？
（结果保留一位小数）

48000×16／8×2×180/1024/1024
=33.0MB
6、编码
将数字音频序列按照一定的格式记录下来，这就是数字音频的编码技术。
采用编码技术，可以在尽可能保持原始音频特性的同时，压缩音频，减少数据量。
数字音频常用编码有波形编码、参数编码和混合编码。
编码方法很多，由此产生了许多不同格式的音频文件，常见的数字音频文件格式有cd、wav、mp3、wma、midi等。
【练习】下列文件中，不属于音频文件的是( )
A、BMP
B、WAV
C、MP3
D、WMA
√
【练习】
在声音的数字化过程中，哪种顺序是正确的？
A、采样、量化、编码、存储
B、采样、编码、量化、存储
C、采样、量化、存储、编码
D、量化、采样、编码、存储
√
【练习】
使用下列哪一项参数，声音数字化所获取的质量最好？
A、单声道、8位量化、8000Hz采样频率
B、双声道、16位量化、8000Hz采样频率
C、单声道、8位量化、22.05kHz采样频率
D、双声道、16位量化、22.05kHz采样频率
√
1、声音的数字化主要工作过程：采样和量化
模拟音频信号
采样
量化
数字音频信号
100011000111110…
【本课主要知识】
2、影响数字音频质量的技术参数：
采样频率、量化位数和声道数
3、数字音频文件的数据长度计算公式：
(未经压缩、单位：字节)
数据长度=采样频率×量化位数/8×声道数×时间
【本课主要知识】
【反馈练习】
1、如果要把我们听到的声音存储到计算机中，需要把声音的波形信号转换成( )。
A、模拟信号
B、数字信号
C、磁性信号
D、电子信号
√
【反馈练习】
2、下列音频格式中不属于数字化音频的是（ ）
A．WAV音频
B．录音磁带
C．Mp3
D．MIDI
√
【反馈练习】
3、下列声音中属于数字音频信息的是（ ）
A、教室里学生听到教师讲解知识的声音
B、录音磁带上的英文对话
C、钢琴演奏的乐曲
D、智能手机上的铃声
√
【反馈练习】
4、以下方法中，无法获得数字音频的是( )。
A、用软件从CD光盘中抓取音频
B、用Windows中的“录音机”软件录制
C、用磁带录音机录音
D、用MIDI作曲软件制作MIDI音乐
√
【反馈练习】
5、计算机对声音数字化时一般用三个参数来衡量，以下选项中，不属于这三个参数的是( )。
A、采样频率　　
B、量化位数　　
C、压缩率　　
D、声道数
√
【反馈练习】
6、张良同学从CD盘中提取出一个WAV格式的音乐文件，由于文件容量太大，不易存储。在保证正常播放音乐的前提下，他打算把文件容量变小，最好的办法是( )。
A、使用WinRAR等压缩软件，把音乐打包压缩
B、使用音频工具软件将文件转换成MP3格式
C、使用音乐编辑软件把音乐文件裁剪成数段
D、使用音频编辑工具将音乐文件进行删减
√
【反馈练习】
7、当我们需要录制高品质的音乐时，应该选择的采集参数是( )。
A、采样频率22.05kHz，量化位数16位，单声道
B、采样频率44.1kHz，量化位数16位，双声道
C、采样频率8000Hz，量化位数8位，双声道
D、采样频率8000Hz，量化位数8位，单声道
√
【反馈练习】
8、一首wav歌曲的属性为：播放时间是4分30秒，采样频率44.1KHZ，量化位数8位，双声道；那么其所占的存储空间约为( )。
A、10M B、23M
C、8M D、17M
√
再见！

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