声音的数字化
模拟信号数字化的三个过程
模拟信号数字化的三个过程声音的数字化包括三大步骤：取样、量化、编码以下是我找到的具体内容:一取样对连续信号按一定的时间间隔取样.奈奎斯特取样定理认为,只要取样频率大于等于信号中所包含的最高频率的两倍,则可以根据其取样完全恢复出原始信号,这相当于当信号是最高频率时,每一周期至少要采取两个点.但这只是理论上的定理,在实际操作中,人们用混叠波形,从而使取得的信号更接近原始信号.二量化取样的离散音频要转化为计算机能够表示的数据范围,这个过程称为量化.量化的等级取决于量化精度,也就是用多少位二进制数来表示一个音频数据.一般有8位,12位或16位.量化精度越高,声音的保真度越高.以8位的举例稍微说明一下其中的原理.若一台计算机能够接收八位二进制数据,则相当于能够接受256个十进制的数,即有256个电平数,用这些数来代表模拟信号的电平,可以有256种,但是实际上采样后的某一时刻信号的电平不一定和256个电平某一个相等,此时只能用最接近的数字代码表示取样信号电平.三编码对音频信号取样并量化成二进制,但实际上就是对音频信号进行编码,但用不同的取样频率和不同的量化位数记录声音,在单位时间中,所需存贮空间是不一样的.波形声音的主要参数包括：取样频率.量化位数.声道数.压缩编码方案和数码率等,未压缩前,波形声音的码率计算公式为：波形声音的码率=取样频率*量化位数*声道数/8.波形声音的码率一般比较大,所以必需对转换后的数据进行压缩.常见的方案有如下几种：（1）第一代全频带声音编码脉冲编码调制制（ pulse code modulation ,pcm ）最简单最基本的编码方法,直接赋予取样点一个代码,没有进行压缩,存贮空间大,优点是音质好.（2）第二代全频带声音压缩编码mpeg—1的声音压缩编码是国际上第一个高保真声音数据压缩的国际标准,分为三个层次：层1主要用于数字盒式录音磁带；层2主要应用于数字音频广播.vcd.dvd等；层3主要应用于internet网上高品质声音的传输和mp3音乐.mpeg—2的声音压缩编码采用与mpeg—1相同的声音编译码器,但能支持5.1声道和7.1声道的环绕立体声.杜比数字ac—3是多声道全频带声音编码系统,它提供5个全频带声道,及第6个用以表现超低音效果的.1声道.6个声道的信息在制作和还原的过程中全部实现数字化,具有真正的立体声效果,主要应用于家庭影院.dvd和数字电视中.。
数字音频基础
编码
压缩
音频 文件
100101100011101
模拟信号的数字化过程
一、声音的数字化过程
1. 采样（Sampling） • 对振幅随时间连续变化的模拟信号波形按一定的时间间隔 取出样值，形成在时间上不连续的脉冲序列，称之为采样。 2. 量化（Quantization） • 将采样值相对于振幅进行离散的数值化的操作称为量化。 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，把采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。 3. 编码（Coding） • 把采样、量化所得的量值变换为二进制数码的过程称为编 码。 4. 压缩（Compress）目的是减少数据量与提高传输效率。 依据：声音信息中存在着多种冗余；听觉器官的不敏感性； 采样的标本中存在着相关性。
例2
例3
一般播音员的播音频率是４kHz，采用8bit的采用精度单声道 进行采样的时候，计算该播音员播音１０分钟的数据量为：
８kHz＊１０＊６０ ≈ 4.5MB
例4
以CD音质（44.1kHz的采样频率，16位立体声形式）记录一 首５分钟的乐曲所需的存储容量为： 44 100（Hz）×（16/8）（B）×2×５×60 ≈ 51600kB
705.6
立体声
1411.2
立体声
1536
第2节 常用音频格式介绍
• WAV文件(.wav)
– WAV——Wave，波形文件 – 由Microsoft和IBM联合开发的音频文件格式 – 特点：层次丰富、还原性好、表现力强；数据量大；应用 广泛
• CD-DA文件(.cda)
– 标准激光盘文件 – 特点：数据量大，音质好
• AIFF文件(.aif/.aiff)
关于声音数字化说法正确是①基本方法是采样和量化②采样
了 个，并且现有字段
的数据类型不合适。
? (3)小宋修改好数据表“图书”的结构后，打开该表，如
第14题—3图所示，当前数据表中共有
条记录。
? (4)小宋利用“回复”功能给小孙回复邮件时，是否需要 在“收件人”栏中手工输入小孙的电子邮件地址？
?
(填：是 / 否)
? A. 网页中 ? B. 相应服务器的数据库中 ? C. 收件箱中
? D. 浏览器中
? 3.为了及时更新、维护学籍管理系统，减少 无关数据冗余，管理员在学籍数据库中清 除了已经毕业的高三学生的信息，他采用 的方法是
? A. 删除单元格
? B. 删除字段
? C.删除数据库
? D.删除记录
? 4. 能直接对数据库进行建立、使用和维护 操作的是
WORD ⑤Oracle ⑥Excel ? A．①②⑥ ? B．③④⑤ ? C．②④⑥ ? D．①③⑤
? 10.Excel工作表中，A2:C5单元区域包含的 行数和列数分别是
? A．4，3 ? B．3，4 ? C．3，3 ? D．5，3
? 11.如果在Excel工作表的某个单元格中输入 “5+2*3”（不包括引号），按回车后显示 结果是
?
邮件正文如下：
? 请回答下列问题：
? (1)邮件信息中的图标通常表示该邮件 紧急 / 非常重要 / 带有附件 / 要求回复)。
(填：非常
? (2)小宋将数据库文件“ book．mdb”保存后，用 Access
软件打开该数据库中的数据表“图书” 的设计视图，
如第14题-2图所示，他发现数据表“图书”的字段数少
? A. 数据库管理系统 ? B. 数据库系统 ? C. 数据库应用系统 ? D. 数据库模型
名词解释声音的数字化
名词解释声音的数字化声音的数字化是指将声音信号转换为数字化的格式并进行存储、处理和传输的过程。
数字化技术的出现和发展在很大程度上改变了人们对声音的感知和交流方式，为音乐、广播、电影等领域带来了前所未有的发展机遇。
一、数字化技术的背景和原理在数字化技术出现之前，声音的存储和传输通常是通过模拟信号的方式进行的。
模拟信号是一种连续变化的电压或电流波形，它能够准确地描述声音的特征，但却难以长时间保存和远距离传输。
为了解决这个问题，人们开始研究将声音信号转换为数字信号的方法。
数字化技术的核心原理是采样和量化。
采样是指以一定的时间间隔对声音信号进行离散取样，将连续变化的模拟信号转换为一系列离散的抽样点。
量化是指将每个抽样点的幅度值转换为一系列数字值，通常使用二进制编码表示。
将采样和量化结合起来，就可以将声音信号转换为数字化的格式。
二、数字化技术的应用领域声音的数字化技术广泛应用于音乐、广播、电影等领域。
在音乐领域，数字化技术使得音乐作品的录制、编辑和创作更加方便和灵活。
音乐制作人可以通过数字化工具对音乐进行多次录制和编辑，从而达到更好的音质效果。
此外，数字化技术还为音乐播放器的发展提供了基础，人们可以通过智能手机、MP3等设备随时随地欣赏自己喜爱的音乐。
在广播和电影领域，数字化技术的应用也非常广泛。
通过数字化技术，广播和电视节目可以进行远程传输和播放，大大扩展了传媒的覆盖范围。
此外，数字化技术的应用使得广播和电视节目的制作更加高效和节省成本，提高了节目的质量和观赏性。
除了音乐、广播和电影，声音的数字化技术还应用于语音识别、语音合成等领域。
语音识别技术通过将人的语音信号转换为数字信息，实现机器自动识别和解析人的语音指令。
语音合成技术则是将文字信息转换为声音信号，使机器能够模拟人的语音进行交流。
三、声音数字化技术的挑战和改进声音数字化技术的发展也面临一些挑战。
最主要的挑战之一是保持音质的高保真性。
由于采样和量化过程的限制，数字化声音的音质通常会有一定的损失。
声音的数字化表示与采集
声音的数字化表示
• 经过上述的采样、量化，就可以将模拟音 频信号转化为一组用来表示声音的二进制 数字序列----数字音频。 • 例如：000 100 110 111 101 010 。。。。
声音的数字化表示
• 补充： 补充： • 未经压缩的数字音频数据传输率可按下式计算： • 数据传输率（b/s）=采样频率（Hz）×量化位数 （bit）×声道数 • 其中，数据传输率以每秒比特（b/s）为单位；采 样频率以Hz为单位；量化以bit为单位。 • 数据传输长度(b)=数据传输率(b/s) ×时间(s)/8 • 声道数目：单声道一次产生一组声音波形数据 • 双声道一次产生两组声音波形数据
声音的数字化表示
• 作为现代信息技术的核心，计算机和网络 所存储、处理和传递的是二进制数据。用 二进制数字序列表示声音，是利用现代信 息技术处理和传递声音信号的前提。
声音的数字化表示
• 在多媒体技术中，数字声音的获取有两种 方式： • 1、将声音数字化； • 2、利用midi设备输入或计算机软件编写 midi音乐。
模拟信号
• 声音通过波的变化规律是 一致的，因此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。
模拟信号波形
声音的数字化表示
• 模拟/数字转换主要有如下两个工作过程： • 1、采样：每隔一个时间间隔在模拟音频波 形上取一个幅度值。一个连续的模拟音频 波形，就产生了一组离散的数值序列。 • 采样周期：每次采样的时间间隔。 采样周期：每次采样的时间间隔。 • 采样频率：单位时间内采样的次数。采样 采样频率：单位时间内采样的次数。 频率越高，声音的保真度越好。 频率越高，声音的保真度越好。
音频信息的采集
• 一、获取数字音频信息的方法： • 1、在已有资源中寻找或者截取 • 2、将传统的以磁带介质记录的声音信号转 换成数字信号。 • 3、利用数字化音频设备进行现场录音。
信息技术选修教材 第三章 声音
第三章声音一、声音的数字化表示：①声音的三个要素：音调、音强和音色②音频文件的格式：WA V格式：涉与到软件调用是首选，因为它的兼容性最好。
MIDI格式：乐器数字接口的缩写。
由电子乐器制造商建立的一个通信标准，用以规定计算机音乐程序和其他电子设备之间交换信息的格式。
MP3格式：RA：体积小适合在网络上传输。
1.如下采样的波形声音质量最好的是〔〕。
A.单声道、8位量化、44.1kHz采样频率B.双声道、8位量化、22.05kHz采样频率C.双声道、16位量化、44.1kHz采样频率D.单声道、16位量化、22.05kHz采样频率2、下述声音分类中质量最好的是〔〕。
A．数字激光唱盘 B.调频无线电广播C．调幅无线电广播 D.3、在声音的数字化过程中，采样频率越高，声音的______ 越好。
A、保真度B、失真度C、噪音D、精度4、使用数字波形法表示声音信息是，采样频率越高，如此数据量______ 。
A、越大B、越小C、恒定D、不能确定5、使用数字波形法表示声音信息是，采样频率越高，如此声音质量______ 。
A、越好B、越差C、不变D、不能确定6、声音与视频信息在计算机内是以______ 表示的。
A、模拟信息B、模拟信息或数字信息C、数字形式D、二进制形式的数字7、使用16位二进制表示声音与使用8位二进制表示声音效果相比，前者______。
A、噪音小，保真度低，音质差B、噪音小，保真度高，音质好C、噪音大，保真度高，音质好D、噪音大，保真度低，音质差8、MIDI是各种电子乐器实现乐谱的数字______ 。
A、通信接口B、通信电缆C、编码方法D、编码标准9、声音卡有______ 两种。
A、4位和8位B、16位和8位C、32位和8位D、16位和32位10、声音卡是用于处理______ 。
A、音频信息B、视频信息C、声音压缩D、声音复原11、数字音频采样和量化过程所用的主要硬件是：〔A〕数字编码器〔B〕数字解码器〔C〕模拟到数字的转换器〔A/ D转换器〕〔D〕数字到模拟的转换器〔D/ A转换器〕答：〔C〕12、音频卡是按〔〕分类的。
第3章声音的数字化PPT课件
8
采样（sampling）
– 样本：每次采样都记录下原始模拟声 波在某一时刻的状态，称之为样本； 将一系列的样本连接起来，就可以描 述一段声波了
– 均匀采样：采样的间隔时间相等
24
MIDI
➢ MIDI信息实际上是一段音乐的描述,是数 字化的乐谱,包含音符、定时以及键号、通 道号、持续时间、音量和击键力度等各个 音符的有关信息。
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MIDI与PCM原理比较
➢ PCM波形编码：把音乐的波形进行数字化 采样和编码（记录音乐本身）
➢ 定义和产生乐曲的MIDI信息和数据组存放 于MIDI文件中, MIDI文件本身只是一堆数 字信号而已，不包含任何声音信息。
未经压缩的数字声音的数据率bs采样频率hz样本精度bit声道数随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生18质量采样频率khz样本精度声道数据率kbs频率范围hz电话单声道6402003400am11025单声道882507000fm2205016立体声70562015000cd44116立体声141122020000dat4816立体声153602020000随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生19除采样频率样本精度声道数影响声音质量外声音录制时环境噪声声卡内部噪声以及采样数据丢失等都会造成音质的下降
300HZ ~ 3kHZ 语音信号（speech）
3
模拟信号与数字信号
简述声音的数字化过程
简述声音的数字化过程在20世纪初期，电话机的发明开启了声音数字化的时代，即通过声音信号传输和交换。
后来随着录音机的出现，人们还能通过听觉感受录音带里发出的各种声音。
电话、广播、电视等一系列设备进一步促进了人类对声音的认识与理解，提高了声音记录、处理与再现的技术水平。
到了上个世纪60年代中后期，一些大学开始利用“录音棚”将演讲者的演讲变成数字声音，并制作成电影，这就是最早的“声音电影”。
但是这样制作成的电影只能是录音加数码显示，观众只能看见一片漆黑的画面，而且画面的清晰度非常差，更别说配音了，因此这种电影叫“黑白电影”。
第二次世界大战之后，随着半导体器件和集成电路技术的迅猛发展，人们制作出了专门用于声音存储的大规模集成电路，从此人们又能制作出高质量的声音电影了。
1948年，美国人“约翰·杜比”创造性地将电影和声音制作技术结合起来，拍摄出了具有声音和画面同步显示的故事片《大白鲨》，它首次向观众展现了声音和影像在银幕上的协调融合，被誉为“真正的声音影片”。
这段时间，科学家和工程师们制作出了许多先进的电影声音存储设备，可以将电影、动画片、卡通片中的声音精准地记录下来，方便电影爱好者们收藏，而且大部分还可以重放，但是使用的时候需要依靠电脑和专门的电子器材，效率较低。
2006年，美国的“杜比实验室”在继续研究影音结合的基础上，研制出了第一台光盘驱动器和光盘格式化器，可以直接读取数字化的录音文件，不仅极大地节省了光盘的空间，还可以直接通过电脑和专门的电子设备重放录音，如同看电影一般。
2010年8月，美国“哈雷”太空望远镜捕捉到了4个有趣的来自宇宙深处的声音，这4个神秘的声音先是在地球上方飘忽不定，然后渐渐朝着太阳飞去。
他们来自于宇宙深处的超新星爆炸，从声音中可以明显地听到剧烈的爆炸声，但是由于太远，其中一个声音的具体细节无法听清楚。
科学家们对这4个声音进行分析，推断出其中两个应该是金属或者铁，另外两个则是非常轻微的振动。
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声音的数字化
盐城市时杨中学刘鹏飞
一、说教材
1、教材地位和作用
本次说课的题目是《声音的数字化》，我们采用的教材是教科社出版《多媒体技术应用》选修模块，本节课为第三章第1节的内容。
这节课内容能使学生在已有知识和技能的基础上得到进一步的学习和提高，能够使学生对多媒体技术理论知识认识的更加深刻，为以后的学习提供一个良好的开端,充分体现了信息技术的学科特点。
2、教学目标
知识与技能：
a、了解在多媒体技术中，声音的数字化表示
b、了解计算机和网络是怎样存储、处理和传递声音的
过程与方法：
a、通过构建生动和谐的课堂环境，让学生在兴趣的带动下，跟随教师积极学习
b、通过小组互助学习，让学生充分的吸收和掌握知识
c、通过自主探究声音的数字化过程
情感态度与价值观：
a、通过本节课的学习激发他们的创新意识，并强化他们的审美意识
b、通过本节课的学习培养音乐欣赏能力，培养合作能力
3、重点和难点
教学重点：了解声音的数字化过程
教学难点：自主探究声音的数字化
二、说学情
我校高二年级学生经过必修模块的学习，对声音处理的基本概念和操作有所掌握, 已经具备一定的知识水平与能力结构，此时的自我表现欲、创作欲比较强,同时他们具备了利用搜索引擎在网上有针对性地获取信息和寻找答案的能力。
但这一节知识理论性较强，学生掌握起来有一定难度，不能使用传统的教学方法进行教学。
三、说教法和学法
教法：本节课所采用的教学方法主要是激趣导入法、讲授法、自主合作探究法、游戏教学法。
学法：为了提高教学效果，增强学生的自学能力，本节课让学生采用自主学习，小组合作，探究学习的方式进行，营造热烈和谐的学习气氛。
考虑到整个班级水平差异，事先将班级分成几个小组，在每组中设立一位计算机水平较好，接受能力强的学生担任组长，负责这组学生的答疑和管理这组的纪律
等，这样不但能分担教师的负担，而且更能让更多的学生当堂掌握知识，并且有问题可以及时解决，在发挥学生的团结互助精神同时也使得本组学生的配合更加默契。
四、教学过程设计。