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音頻基礎 | ![]() |
綜述
普通的CD采用了數字技術,不過它只是簡單地把模擬信號加以數字化。為了把模擬信號數字化,首先要對模擬信號進行采樣。根據Nyquest采樣定律,通常其采樣頻率至少是信號中的最高頻率分量的兩倍。對于高質量的音頻信號,其頻率范圍是從20Hz-20kHz。所以其采樣頻率必須在40kHz以上。在CD中采用了44.1kHz的采樣頻率。在對模擬信號采樣以后,還必須對其幅度上加以分層。在CD中,其分層以后的幅度信號用16比特的二進制信號來表示,也就是把模擬的音頻信號在幅度上分為65,536層。這樣,它的動態范圍就可以達到96分貝=20Log65536(6分貝/比特)。這種直接模數(A/D)變換的方法也稱為PCM編碼。直接數字化的最大缺點是比特率非常高。達到44.1x16=705.6kbps,或即88.2kBbps。比特率高就意味著要求的存儲容量很大。要記錄1分鐘的音樂,就需要5.292MB的存儲容量。對于兩路立體聲,就需要10.584MB。而要記錄幾十分鐘的音樂就需要幾百兆的存儲容量。
PCM編碼原理
把模擬信號轉換成數字信號的過程稱為模/數轉換,它主要包括:
采樣:在時間軸上對信號數字化;
量化:在幅度軸上對信號數字化;
編碼:按一定格式記錄采樣和量化后的數字數據。
脈沖編碼調制PCM(Pulse Code Modulation)是一種模數轉換的最基本編碼方法,CD-DA就是采用的這種編碼方式。
采樣頻率
采樣頻率是指一秒鐘內采樣的次數。
奈奎斯特(Harry Nyquist)采樣理論
如果對某一模擬信號進行采樣,則采樣后可還原的最高信號頻率只有采樣頻率的一半,或者說只要采樣頻率高于輸入信號最高頻率的兩倍,就能從采樣信號系列重構原始信號。
根據該采樣理論,CD激光唱盤采樣頻率為44KHz,可記錄的最高音頻為22KHz,這樣的音質與原始聲音相差無幾,也就是我們常說的超級高保真音質(Super High Fidelity-HiFi)。
采樣的三個標準頻率
采樣的三個標準頻率分別為:44.1KHz,22.05KHz和11.025KHz。
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