5.1 音频信息的采集与加工

 学习目标

  1、了解音频信息的数字化;
  2、选择适当的工具加工音频信息。


音频信息数字化 | 音频格式 | 音频编辑  

一、数字化音频:

  通俗来讲,数字化音频即指将音频信息处理成计算机数字信号并存储。我们知道计算机只能处理二进制数码(0 和 1),也就是说,数字化音频即用 0 和 1 来记录音频信息并存储。

  如何将连续的音频信号转换为离散的数字信号呢?这里大家要了解几个重要的数字化音频的参数,这些参数对于追求音质的同学们来说是不能不了解的 !

  比如说一首MP3,通过查询属性,我们可以看到类似这样的参数:立体声、频率44100Hz、比特16Bits、码率192Kbps,这些参数是什么呢?

  1、采样频率:数字化音频信号,首先要在时间上离散,取有限个时间点,称为采样,对应的每秒采样次数即采样频率,频率44100Hz即每秒进行44100次的分析记录。通常来说,采样频率越高,音质就越好,降低采样频率,文件的体积会减小,但声音的失真现象也会越明显。下面是一些常用的采样频率和应用场合:

采样频率 质量级别 用途
48000Hz 演播质量 数字媒体上的声音或音乐
44100Hz CD质量 高保真声音或音乐
32000Hz 接近CD质量 数字摄像机音频
22050Hz FM调频广播 短的高质量音乐片断
11000Hz AM调幅广播 长音乐片断
5000Hz 可接受的话音 简单的声音,电话

  2、比特率:数字化音频还需要对每次采样进行幅度上的取值,16比特可以产生65536个等级,这个参数决定了数字音频的动态范围,比特率越高,越能细致地反映乐曲的轻响变化。20比特就可以产生1048576个等级,表现交响乐这类动态十分大的音乐都没有什么问题了。(所谓"动态范围"指的是一首乐曲最响和最轻的对比能达到多少,单位是dB,而动态范围和我们录音时采用的比特率是紧密结合在一起的。)

  3、声道数: 单声道(mono)信号一次产生一组声波数据。 双声道或立体声(stereo)一次产生两组声波数据。 双声道在硬件中占两条线路,一条是左声道,一条是右声道。 立体声不仅音质、音色好,而且能产生逼真的空间感。但立体声数字化后所占空间比单声道多一倍。

  4、编码方式:数字化的音频信息,数据量是非常大的,一般我们需要进行压缩,如MP3格式就是一种压缩的数字音频格式,采样了MPEG 1 layer 3编码进行压缩。

  前面我们看到的码率192kbps又是什么呢?
  所谓码率,简单讲就是每秒的数据量,单位是Kbps(每秒的千字节数),还与编码方式(压缩和解压缩的方式)有关。未经压缩的数字音频数据传输率大小取决于采样频率(Hz)、比特率(量化位数)和声道数。
  MP3是一种有损压缩的数字音频,这里的码率是指用多大的码率进行压缩,比如常见的码率有56kbps、128kbps…… ,码率还分可变码率VBR(动态)、固定码率CBR(静态)。CBR固定码率,一首MP3从头至尾为某固定值如128KBit/s进行压缩。而VBR则采取了一种全新的,全程动态调节技术的压缩方法。当在低音段时,VBR会自动采用较低的码率如32KBit/s对音质进行压缩;当在高音段时会用较高的码率如224KBit/s对音质进行压缩;当在极高端时则采用最高320 KBit/s进行压缩。VBR MP3就是在控制文件大小的情况下,最大限度的提高了MP3的音质。

 

 课堂体验:

  下载音频,用音频播放工具(如千千静听)或音频编辑软件(如cooledit)了解该数字音频的采样频率、比特率、码率、声道数?
  

 课堂作业:


  利用cooledit pro加工音频,制作手机用的铃声,要求音频格式为MP3,不能大于300kB,取名保存提交。

  提示:MP3音频文件大小与码率、采样频率等有关,当然与音乐时间长度有关。

 

中山大学附属中学 《信息技术基础》必修