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发表于 2005-10-24
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音频信号数字化
综述
普通的CD采用了数字技术，不过它只是简单地把模拟信号加以数字化。为了把模拟信号数字化，首先要对模拟信号进行采样。根据Nyquest采样定律，通常其采样频率至少是信号中的最高频率分量的两倍。对于高质量的音频信号，其频率范围是从20Hz-20kHz。所以其采样频率必须在40kHz以上。在CD中采用了44.1kHz的采样频率。在对模拟信号采样以后，还必须对其幅度上加以分层。在CD中，其分层以后的幅度信号用16比特的二进制信号来表示，也就是把模拟的音频信号在幅度上分为65,536层。这样，它的动态范围就可以达到96分贝=20Log65536(6分贝/比特)。这种直接模数(A/D)变换的方法也称为PCM编码。直接数字化的最大缺点是比特率非常高。达到44.1x16=705.6kbps，或即88.2kBbps。比特率高就意味着要求的存储容量很大。要记录1分钟的音乐，就需要5.292MB的存储容量。对于两路立体声，就需要10.584MB。而要记录几十分钟的音乐就需要几百兆的存储容量。
PCM编码原理
把模拟信号转换成数字信号的过程称为模/数转换，它主要包括：
采样：在时间轴上对信号数字化；
量化：在幅度轴上对信号数字化；
编码：按一定格式记录采样和量化后的数字数据。
脉冲编码调制PCM（Pulse Code Modulation）是一种模数转换的最基本编码方法，CD-DA就是采用的这种编码方式。
采样频率
采样频率是指一秒钟内采样的次数。
奈奎斯特（Harry Nyquist）采样理论
如果对某一模拟信号进行采样，则采样后可还原的最高信号频率只有采样频率的一半，或者说只要采样频率高于输入信号最高频率的两倍，就能从采样信号系列重构原始信号。
根据该采样理论，CD激光唱盘采样频率为44KHz，可记录的最高音频为22KHz，这样的音质与原始声音相差无几，也就是我们常说的超级高保真音质（Super High Fidelity-HiFi）。
采样的三个标准频率
采样的三个标准频率分别为：44.1KHz，22.05KHz和11.025KHz。 |
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