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音频信号通过算法提升采样率和采样精度简介!

音乐知识 音频吧 31浏览

采样精度是对模拟信号的幅度轴进行数字化,它决定了模拟信号数字化以后的动态范围,采样精度常用于表示示波器性能的两个参数是采样频率、和模拟量转换成数字量之后的数据位数(简称量化位数)。采样频率决定了示波器的频率响应范围,在示波器和计算机信号处理中,采样频率有:1GSa/s(1GHz)、2GSa/s(2GHz)、4Gsa/s(4GHz)等。量化位数越多,波形的质量越高。目前示波器的最高采样频率为256GSa/s(256GHz)。对电磁波或电流每次采样后存储、记录振幅所用的位数称为采样位数,16位示波器的采样位数就是16。量化位数决定了示波器的动态范围,量化位数有8位和16位两种。8位从最小值到最大值只有256个级别,16位则有65536个大小级别。


声音采样位数和声音采样率都是时域中的参数。一段波形的变化曲线,从时域上看,其横轴表示时间t,纵轴表示幅度v(一般是电压)。那么,采样率1GSa/s表示1s采样10亿个点,也就是横轴上每隔10-9s采集一个点;而采到的每个点都用一个数值来表示其幅度(电压)。假设整个电压信号的变化幅度范围是-5V~+5V的话,我们将-5V~+5V分成65536份,那么采到的这些点的数值n(16位),转换成电压,就是(n*10/65536)-5V。因此,采样位数分解的是电压的幅度!当然上面只是一个例子而已。对于某些A/D转换器来说,采集到的点的幅度值可能用补码来表示,那么换算成电压的公式就会不同,但将-5V~+5V这10V的变化范围分成了65536份这一点来说,是一样的。


音频媒体的数字化处理

随着计算机技术的发展,特别是海量存储设备和大容量内存在PC机上的实现,对音频媒体进行数字化处理便成为可能。数字化处理的核心是对音频信息的采样,通过对采集到的样本进行加工,达成各种效果,这是音频媒体数字化处理的基本含义。


音频媒体的基本处理

基本的音频数字化处理包括以下几种:不同的声音采样率、频率、通道数之间的变换和转换。其中变换只是简单地将其视为另一种格式,而转换通过重采样来进行,其中还可以根据需要采用插值算法以补偿失真。针对音频数据本身进行的各种变换,如淡入、淡出、音量调节等。通过数字滤波算法进行的变换,如高通、低通滤波器。

音频媒体的三维化处理

长期以来,计算机的研究者们一直低估了声音对人类在信息处理中的作用。当虚拟技术不断发展之时,人们就不再满足单调平面的声音,而更催向于具有空间感的三维声音效果。听觉通道可以与视觉通道同时工作,所以声音的三维化处理不仅可以表达出声音的空间信息,而且与视觉信息的多通道的结合可以创造出极为逼真的虚拟空间,这在未来的多媒体系统中是极为重要的。这也是在媒体处理方面的重要措施。

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