推广

音频基础

iseeyu3年前 (2024-02-21)推广137

扬声器

振膜的振动会导致振膜旁边的空气振动,然后导致更大范围的空气跟着一起振动,最后耳朵旁边的空气也开始振动。

空气振动

振幅

如果只关注单个空气分子,可以发现:它来回振动的轨迹,就是一个正弦或余弦函数的曲线图。

单个空气分子

声音有振幅,振幅的主观感觉是声音的大小。声音的振幅大小取决于空气压力波距平均值(也称平衡态)的最大偏移量。

振幅

从平衡位置到最大位移位置之间的距离,叫做振幅(Amplitude)。

周期

空气分子完全来回振动一次所花费的时间,叫做周期(Period),单位是秒(s)。

一个周期

频率

物体每秒来回振动的次数,叫做频率(Frequency),也就是周期分之一。

  • 单位是秒分之一(1/s),也称为赫兹(Hz)
  • 比如440Hz代表物体每秒来回振动440次
  • 因此,频率用来表示物体振动的快慢

理论上,人类的发声频率是85Hz ~ 1100Hz,人类只能听见20Hz ~ 20000Hz之间的声音。

  • 低于20Hz的称为:次声波(Infrasound)
  • 高于20000Hz的称为:超声波(Ultrasound)

PCM

PCM(Pulse Code Modulation),脉冲编码调制。人耳听到的是模拟信号,PCM是把声音从模拟信号转化为数字信号的技术。

如何把声音(声源的振动)记录下来呢?声音属于模拟信号,但更便于计算机处理和存储的是数字信号(二进制编码),所以需要将模拟信号(Analog Signal)转成数字信号(Digital Signal)后进行存储。这一过程,我们可以称之为:音频数字化。

将音频数字化的常见技术方案是脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation),主要过程是:采样 → 量化 → 编码。

模拟信号转数字信号

采样

模拟信号的波形是无限光滑的,可以看成由无数个点组成,由于存储空间是相对有限的,数字编码过程中,必须要对波形的点进行采样。采样(Sampling):每隔一段时间采集一次模拟信号的样本,是一个在时间上将模拟信号离散化(把连续信号转换成离散信号)的过程。

采样率

每秒采集的样本数量,称为采样率(采样频率,采样速率,Sampling Rate)。比如,采样率44.1kHz表示1秒钟采集44100个样本。

采样定理

根据采样定理(奈奎斯特–香农采样定理,Nyquist-Shannon sampling theorem)得知:只有当采样率高于声音信号最高频率的2倍时,才能把采集的声音信号唯一地还原成原来的声音。人耳能够感觉到的最高声音频率为20000Hz,因此为了满足人耳的听觉要求,需要至少每秒进行40000次采样(40kHz采样率)。这就是为什么常见的CD的采样率为44.1kHz。电话、无线对讲机、无线麦克风等的采样率是8kHZ。

量化

量化(Quantization):将每一个采样点的样本值数字化。

位深度

位深度(采样精度,采样大小,Bit Depth):使用多少个二进制位来存储一个采样点的样本值。位深度越高,表示的振幅越精确。常见的CD采用16bit的位深度,能表示65536(216)个不同的值。DVD使用24bit的位深度,大多数电话设备使用8bit的位深度。

不同采样率、位深度对比

编码

编码:将采样和量化后的数字数据转成二进制码流。

其他概念

声道(Channel)

单声道产生一组声波数据,双声道(立体声)产生两组声波数据。

采样率44.1kHZ、位深度16bit的1分钟立体声PCM数据有多大?

  • 采样率 * 位深度 * 声道数 * 时间
  • 44100 * 16 * 2 * 60 / 8 ≈ 10.34MB

1分钟10.34MB,这对于大部分用户来说是不能接受的。要想在不改变音频时长的前提下,降低音频数据的大小,只有2种方法:降低采样指标、压缩。降低采样指标是不可取的,会导致音频质量下降,用户体验变差,因此专家们研发了各种压缩方案。

比特率

比特率(Bit Rate),指单位时间内传输或处理的比特数量,单位是:比特每秒(bit/s或bps),还有:千比特每秒(Kbit/s或Kbps)、兆比特每秒(Mbit/s或Mbps)、吉比特每秒(Gbit/s或Gbps)、太比特每秒(Tbit/s或Tbps)。

采样率44.1kHZ、位深度16bit的立体声PCM数据的比特率是多少?

  • 采样率 * 位深度 * 声道数
  • 44100 * 16 * 2 = 1411.2Kbps

通常,采样率、位深度越高,数字化音频的质量就越好。从比特率的计算公式可以看得出来:比特率越高,数字化音频的质量就越好。

常见的音频编码和文件格式

需要注意的是:音频文件格式并不等于音频编码。比如:

  • WAV只是一种文件格式,并不是一种编码

  • FLAC既是一种文件格式,又是一种编码

下面对常见的音频编码和文件格式做一个简介,以后有需要时再进行详细介绍。

名称 无损压缩 文件扩展名
Monkey’s Audio ️ .ape
FLAC(Free Lossless Audio Codec) ️ .flac
ALAC(Apple Lossless Audio Codec) ️ .m4a/.caf
MP3(MPEG Audio Layer III) .mp3
WMA(Windows Media Audio) .wma
AAC(Advanced Audio Coding) .acc/.mp4/.m4a
Vorbis .ogg
Speex .spx
Opus .opus
Ogg .ogg
WAV(Waveform Audio File Format) .wav
AIFF(Audio Interchange File Format) .aiff、.aif

文件格式

WAV

WAV(Waveform Audio File Format),是由IBM和Microsoft开发的音频文件格式,扩展名是.wav,通常采用PCM编码,常用于Windows系统中。

WAV的文件格式如下图所示,前面有44个字节的文件头,紧跟在后面的就是音频数据(比如PCM数据)。

WAV文件格式

WAV文件格式

有损和无损

根据采样率和位深度可以得知:相对于自然界的信号,音频编码最多只能做到无限接近,任何数字音频编码方案都是有损的,因为无法完全还原。目前能够达到最高保真水平的就是PCM编码,因此,PCM约定俗成叫做无损音频编码,被广泛用于素材保存及音乐欣赏,CD、DVD以及常见的WAV文件中均有应用。

但并不意味着PCM就能够确保信号绝对保真,PCM也只能做到最大程度的无限接近。我们习惯性的把MP3列入有损音频编码范畴,是相对于PCM编码的。要做到真正的无损是困难的,就像用数字去表达圆周率,不管精度多高,也只是无限接近,而不是真正等于圆周率的值。

扫描二维码推送至手机访问。

版权声明:本文由西安泽虎代运营发布,如需转载请注明出处。

转载请注明出处https://www.0291.com.cn/post/56968.html

相关文章

西安企业做百度推广,一个月花三千和花三万到底差在哪?

4|最近跟几个西安的老板聊天,发现一个挺有意思的现象:同样做百度推广,有人一个月花三千块,询盘不断;有人一个月砸三万,水花都没见着。问他们区别在哪,大多数人说不清楚,只知道'钱花了,没效果'。 5| 6|百度推广这东西,说复杂也复杂,说简单也简单。核心就一件事:让你的潜在客户搜某个词的时候,你的信息...

我想当策划,大学应该选什么专业?

我想当策划,大学应该选什么专业?

学,广告,传播,公关,这些专业其实都可以。另外也可以学像汉语言文学,以及一些跟文学相关的一些专业,会对你找工作有帮助。但是,你想从事这个这份职业,除了专业的学习之外,更多的是,你要在上学的时候积极参与一些更营销策划相关的社会实践。比如说你可以做一些兼职,比如说帮别人去写稿,...

服装市场营销策略分析,“定位不慎满盘皆输”

服装市场营销策略分析,“定位不慎满盘皆输”

不同的区域需要不同的策略,而不同的营销策略需要不同的销售思路来配合。因此,在研究女装产品销售思路之前,最好先对于市场与营销策略做一次深入地了解。1.市场区域化(market segmentation):目标营销的第一步,是将整个市场拆分成若干个同性质的小市场。2.目标市场的...

晚间悦读丨你的思维方式,决定你的人生高度!

晚间悦读丨你的思维方式,决定你的人生高度!

越长大,越发现,能够决定你人生高度的,往往是你的认知层次。 你的认知在哪个层级,你的人生就处在什么状态。你认知的高度,决定了你人生的高度。 那如何才能升级方式、提升认知能力呢?可以从这三个方面做出改变。 NO. 1 改变态度 有人...

编写项目营销策划方案六大要点

编写项目营销策划方案六大要点

现在商业发展非常迅速,的需求非常的大,但是要做好营销策划是有一定难度的,我把自己做营销策划的一些体会在这里分享给朋友们。营销策划方案六大要点我们先说项目营销策划方案这个话题。大部分的营销策划人都是在企业里工作,大部分项目之初都是来源于一个想法,创始人、老板或者创始团队的一个...

【商场营销策划】如何进行商场营销策划?

【商场营销策划】如何进行商场营销策划?

商场是策划者们关注的永恒话题,那么究竟该如何作好商场营销策划呢?掌握以下这几点营销策略设计原则,至关重要!1.义利兼顾的原则。商场在获取利润的同时要充分考虑到消费者的合法利益和商场的长远利益。在作商场活动营销策略方案的时候应该将这一点作为首要的原则。对商场有利而对顾客不利的...

现在,非常期待与您的又一次邂逅

我们努力让每一部企业宣传片和抖音短视频成为商业大片