数字音频信号的产生原理?

如题所述

这是我上课用的讲义,仅供参考:
1、音频数字化:就是对模拟信号进行数字化处理,将其换成数字信号的过程。具体来说,就是对输入的模拟信号波形,以适当的时间间隔(即采样时间),将各个采样时间的波形幅值定量,并用“0”和“1”组成的二进制数码序列来表示,最后将该二进制数码序列变成脉冲信号的有无来输出,这就是模拟信号的数字化。在数字音响中普通采用的数字化方法是脉冲编码调制方式(Pulse Code Modulation, PCM),由法国人A.H.里夫斯于1937年发明。包括三个基本环节:取样、量化和编码。
2、取样:就是每间隔一个时间段采集一次声音信号的幅度样本的过程。经过采样处理之后,模拟信号变成了一个个时间上等间距的离散信号,形成在时间不连续的脉冲序列。这个过程也称之为采样或抽样。其中时间间隔的大小叫做采样周期,用Ts表示;单位时间采集样本的次数称为采样频率,单位为Hz,用fs来表示。两者互为倒数,即fs=1/T。采样频率越高,声音的保真度就越高,数据量也越大。

·采样定理(奈奎斯特定理):在进行模拟/数字信号的转换过程中,当采样频率大于模拟信号中最高频率的2倍时,采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息,这就是著名的奈奎斯特定理。一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的2.56~4倍。如电话音频的信号频率约为3.4kHz,那么采样频率就应该≥6.8kHz,考虑到信号的衰减等因素,一般取8kHz。再如人类的听觉上限频率是20kHz附近,所以数字音响设备的取样频率大多选择为40~50kHz,如CD的取样频率采用44.1kHz。
3、量化:就是把采样得取的每一个样本从模拟量转换为二进制数值的过程。即将模拟信号的幅度,在动态范围内划分为相等间隔的若干层次,把取样输出的信号电平按照四舍五入的原则归入最靠近的量值,如图3所示。显然,如果划分的层次越多,即量化的比特数越大,则量化的精度越高,误差就越小,动态范围也越大,信噪比也越高。但往往数据量也会越大。一般采用8位、12位、16位的量化位数。

4、编码:就是把采样、量化所得的量值转换为二进制数码的过程称为编码。在数字音响中,通常采用16位数码表示一个量值,即量化位数n=16。
温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
相似回答