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数字音频采样的基本过程 音频的采样频率与什么有关

发布时间:2022/04/27 14:15:16

品牌型号:联想ThinkPad E14

系统:Windows 10家庭版

软件版本:FL Studio 20.0.3

 

想要了解数字音频采样的基本过程,我们就应该知晓什么是【音频采样】,音频采样即将声音由模拟信号转换为数字信号的过程。音频的采样频率与什么有关?数字信号是由【0、1】两项组成,想要使用数字信号来准确描述模拟信号,则需要更多的点位。下面我们来看详细介绍吧!

一、数字音频采样的基本过程

数字音频是区别于模拟信号的一种利用数字化手段处理音频的技术,数字音频采样的基本过程有三个步骤,即取样、量化和编码。

1. 取样

音频取样界面

图1:音频取样界面

首先是定义:将时间、幅值都连续的模拟信号,在采样脉冲作用下,使时间转化为有固定间隔的数值,而幅值仍连续的离散模拟信号,故取样又被称为波形离散化的过程。奈奎斯特认为,只有取样频率大于等于信号中所包含的最高频率的两倍,才能根据取样恢复出原始信号。因为人耳可接受的声音频率范围在【20Hz—20kHz】之间,所以我们看到标准的音频采样率为44.1kHz。

2. 量化

 

量化界面

图2:量化界面

取样的时候,我们已经将连续的时间离散化,而量化的部分则是要将连续的幅值用一组规定的电平数值来表达,即将其转化为二进制。因为使用电平数值表达的幅值是近似值,与真实信号存在误差,这一误差就是我们所说的噪音。量化程度越高,越差越小,那么二进制的位数也就越多。

3. 编码

量化是将单独电平所表达的幅值二进制化,编码则是使用一组二进制码组来表达每一个固定电平的量化值。如此,计算机便能读取出该编码所表达的声音,即可将模拟信号转化为数字信号,这也就是数字采样的基本过程。   

二、音频的采样频率与什么有关

采样频率的定义:计算机单位时间内可以采集多少信号样本的概念。

 

模拟信号与数字信号对比界面

图3:模拟信号与数字信号对比界面

根据对定义的理解,我们再参考【模拟信号与数字信号对比图】可知,当时间固定时,时间间隔越短,数量越多,所能表达的模拟信号也就越真实。同时,我们也可以简单的理解为音频的采样频率与单位时间的时间间隔有着正方向的关系。

三、音频采样率越高越好吗

上面我们介绍了当单位时间内采样频率越高,所表达的模拟信号也就越真实。那是否意味着采样率越高越好呢?

 

信号转变对比界面

图4:信号转变对比界面

其实这种采样率越高越好的理解是错误的,因为高的采样频率只对模拟信号产生作用,对于已经数字化的音频文件而言不再起任何作用。简单举例,如果我们将一个音频文件的采样率由44.1kHz提升至48kHz,那么它的音质是不会发生改变的。这里的44.1kHz只是当时由模拟信号转变为数字信号时的记录,此时的再修改并不能产生作用。

下面我们来看FL Studio如何采样吧!

采样界面

图5:采样界面

单击【通道机架】底部【+】号,添加【Sampler】效果器,双击打开设置界面,单击左上角【采样选项】,在弹窗内选择需要采样的音频文件进行加载。

加载文件界面

图6:加载文件界面

加载采样文件后,在设置界面分别勾选【保留在磁盘上、加载区域、重采样以及加载切片标记】四个选项,便可制作出采样。

设置参数界面

图7:设置参数界面

四、总结

此篇内容我们重点介绍了数字音频采样的基本过程,以及音频的采样频率与什么有关。数字音频采样有三个步骤,即取样、量化和编码。通过取样和量化我们将连续的时间和幅值转化为二进制码,最后再由编码组表达模拟信号。音频的采样频率与采样的时间间隔有着莫大的关系,时间间隔越短,采样频率也就越大,音频保真效果也就越好。更多有关采样知识,请持续关注FL Studio中文网站!

作者:伯桑


 

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