专升本第十二讲 （音影娱乐）

Posted 2020-11-12 @计算机科普员老胡

多媒体信息

　　计算机除了能存储、处理文字（数值和字符）外，还需要处理大量的图形、图像、音频、视频等多媒体的信息。这些多媒体信息虽然表现形式不相同，但在计算机中同样都是以0和1二进制表示的，这就需要对各种媒体信息进行不同的编码。将声音、图形、图像、视频转化为二进制代码的过程叫做数字化。

1、声音的数字化过程

　　计算机需要处理声音信号就需要将这种信号转换成数字信号，这个工程称为模拟信号数字化。数字化过程涉及声音的采样、量化和编码。采样和量的过程可由A/D（模/数）转换器实现，如果要将声音输出则通过D/A（数/模）转换器实现。

　　（一）采样

　　采样是每隔一定时间间隔在声音波形上取一个幅度值，把时间上的连续信号变成离散信号。

　　该时间间隔称为采样周期，其倒数为采样频率。

　　采样频率（即每秒钟采样的次数）：

　　　　如：44.1kHz 表示1s的声音用44100个采样点数据表示，由此采样频率越高，数字化音频的质量越好。

　　　　提示：市面上非专业声卡采样最高频率为48kHz，专业能达到96kHz甚至更高。根据采样定律，采样频率高于声音中最高频率两倍就能恢复原始波形。所以在实际采样中，采取44.1kHz作为高质量声音采样标准。

　   （二）量化

　　量化是将每一个采样点得到的幅度值以数字存储。量化位数（也即采样精度），表示存放采样点振幅的二进制位数，它决定模拟信号数字化以后的动态范围。

　　　　如：8位、16位、32位，分别表示2⁸、2¹⁶、2³²个等级，16位时普遍采用的标准。由此可以看出量化位数越大，则采样精度越高，声音的质量越好，当然所占存储空间也越大。

 　 （三）编码

　　编码是将采样和量化后的数字数据以一定的格式记录下来。编码的方式很多，常用的编码方式是脉冲编码调制（pulse code modulation，PCM）

　　优点：抗干扰能力强、失真小、传输特性稳定

　　缺点：编码后的数据量比较大

　　CD-DA采用的就是这种编码方式

2、数字音频的技术指标

　   数字音频的技术指标一共有三个：采样频率、量化位数、声道数。前两项已在上述描述过，这里主要介绍声道数

　　声音是有方向的，而且通过反射产生特殊效果。当声音到达左右耳的相对时差和不同的方向感觉不同的强度，这就是立体声效果

　　声道数值声音通道的个数。单声道只记录和产生一个波形；双声道产生两个波形，也即立体声，存储空间是单声道的两倍

　　记录每秒存储声音容量的公式为：

　　　　采样频率率（Hz）* （采用精度（bit）/ 8）  *声道数 = 每秒数量量（字节数）

 

　　例如：用44.10kHz的采样频率，每个采样点用16位精度存储，则录制1s的立体声（双声道），其WAV文件所需存储量为：

       44100*(16/8)*2=176.4KBps

 

 

3、数字音频的文件格式

　　（一）WAV文件

　　 简介：微软公司采用的波形声音文件存储格式

　　 存储模式：波形声音文件

　　 来源：外部音源（话筒、录音机）录制

　　 扩展名：.wav

　　 特点：直接记录了真实的二进制采样数据，文件较大

　　 用途：多用于存储简短声音片段

　　（二）MIDI文件

　　简介：是乐器数字接口（musical instrument digital interface）的英文缩写，把电子乐器与计算机相连接制定的规范，是数字音乐的国际标准

　　存储模式:将乐器弹奏的每一个音符记录为一串数字，由声卡上的合成器处理后再由扬声器播放

　　扩展名：.mid

　　特点：文件紧凑、文件较小

　　在多媒体应用中，一般WAV文件存放解说词，MIDI文件存放的是背景音乐。