1.采样 信息论的奠基者香农( Shannon)指出:在一定条件下,用 离散的序列可以完全代表一个连续函数,这是采样定理的基本 内容。 为实现A/D转换,需要把模拟音频信号波形进行分割,这种 方法称为采样( Sampling)。采样的过程是每隔一个时间间隔在 模拟声音的波形上取一个幅度值,把时间上的连续信号变成时 间上的离散信号。该时间间隔称为采样周期,其倒数为采样频 率。采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本 采样频率与声音频率之间有一定的关系,根据奈奎斯特 ( Nyquist)理论,只有采样频率高于声音信号最高频率的两 倍时,才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音。 f>2f
信息论的奠基者香农（Shannon）指出：在一定条件下，用 离散的序列可以完全代表一个连续函数，这是采样定理的基本 内容。 为实现A/D转换，需要把模拟音频信号波形进行分割，这种 方法称为采样(Sampling)。采样的过程是每隔一个时间间隔在 模拟声音的波形上取一个幅度值，把时间上的连续信号变成时 间上的离散信号。该时间间隔称为采样周期，其倒数为采样频 率。采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本。 1. 采样 采样频率与声音频率之间有一定的关系，根据奈奎斯特 （Nyquist）理论，只有采样频率高于声音信号最高频率的两 倍时，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音。 fs 2f
2.量化 采样只解决了音频波形信号在时间坐标(即横轴)上把一个波 形切成若干个等分的数字化问题,但是还需要用某种数字化的 方法来反映某一瞬间声波幅度的电压值大小。该值的大小影响 音量的高低。我们把对声波波形幅度的数字化表示称之为“量 化 量化的过程是先将采样后的信号按整个声波的幅度划分成 有限个区段的集合,把落入某个区段内的样值归为一类,并赋 于相同的量化值。如何分割采样信号的幅度呢?我们还是采取二 进制的方式,以8位(bi或16位(bi方式来划分纵轴。也就是 说在一个以8位为记录模式的音效中,其纵轴将会被划分为个量 化等级,用以记录其幅度大小
采样只解决了音频波形信号在时间坐标(即横轴)上把一个波 形切成若干个等分的数字化问题，但是还需要用某种数字化的 方法来反映某一瞬间声波幅度的电压值大小。该值的大小影响 音量的高低。我们把对声波波形幅度的数字化表示称之为“量 化”。 量化的过程是先将采样后的信号按整个声波的幅度划分成 有限个区段的集合，把落入某个区段内的样值归为一类，并赋 于相同的量化值。如何分割采样信号的幅度呢? 我们还是采取二 进制的方式，以８位(bit)或16位(bit)的方式来划分纵轴。也就是 说在一个以8位为记录模式的音效中，其纵轴将会被划分为个量 化等级，用以记录其幅度大小。 2. 量化
以下图所示的原始模拟波形为例进行采样和量化。假设采样 频率为1000次/秒,即每1/1000秒AD转换器采样一次,其幅度被 划分成0到9共10个量化等级,并将其采样的幅度值取最接近0~9 之间的一个数来表示,如下图所示。图中每个正方形表示一次 采样 9876543210 7 8 9|5|34 3|6|4
以下图所示的原始模拟波形为例进行采样和量化。假设采样 频率为1000次/秒，即每1/1000秒A/D转换器采样一次，其幅度被 划分成0到9共10个量化等级，并将其采样的幅度值取最接近0~ 9 之间的一个数来表示，如下图所示。图中每个正方形表示一次 采样
D/A转换器从上图得到的数值中重构原来信号时,得到下 图中蓝色(直线段)线段所示的波形。从图中可以看出,蓝色线 与原波形(红色线)相比,其波形的细节部分丢失了很多。这意 味着重构后的信号波形有较大的失真 9876543210 7 8 5 3 4 4
D/A转换器从上图得到的数值中重构原来信号时，得到下 图中蓝色(直线段)线段所示的波形。从图中可以看出，蓝色线 与原波形(红色线)相比，其波形的细节部分丢失了很多。这意 味着重构后的信号波形有较大的失真
失真在采样过程中是不可避免的,如何减少失真呢?可以直 观地看出,我们可以把上图中的波形划分成更为细小的区间,即 采用更高的采样频率。同时,增加量化精度,以得到更高的量化 等级,即可减少失真的程度。在下图(左)中,采样率和量化等 级均提高了一倍,分别为2000次/秒和20个量化等级。在下图(右 中,采样率和量化等级再提高了一倍,分别达到4000次秒和40个 量化等级。从图中可以看出,当用D/A转换器重构原来信号时 (图中的轮廓线),信号的失真明显减少,信号质量得到了提高。 21415M6M7M8M3M1 19 16 18 19 5 M 10 18 9 13M2M0l
失真在采样过程中是不可避免的，如何减少失真呢？可以直 观地看出，我们可以把上图中的波形划分成更为细小的区间，即 采用更高的采样频率。同时，增加量化精度，以得到更高的量化 等级，即可减少失真的程度。在下图（左）中，采样率和量化等 级均提高了一倍，分别为2000次/秒和20个量化等级。在下图（右） 中，采样率和量化等级再提高了一倍，分别达到4000次/秒和40个 量化等级。从图中可以看出，当用D/A转换器重构原来信号时 （图中的轮廓线），信号的失真明显减少，信号质量得到了提高