聲音、音頻採樣率、採樣精度等常識概念

什麼是聲音？

能量波，有頻率有振幅，頻率高低就是音調，振幅大小就是音量；採樣率是對頻率採樣，採樣精度是對幅度採樣

人耳能聽到的頻率範圍是200-20KHz，

什麼是CODEC？

音頻壓縮CO+解壓縮DEC，CODEC就是多媒體數字訊號轉碼器，主要負責DAC和ADC。不管是音頻加速器好，還是I/O控制器好，他們輸入輸出的都是純數字訊號，我們要使用音效卡上的Line Out插孔輸出訊號的話，訊號就必須經過音效卡上的CODEC的轉換處理。可以說，音效卡類比輸入輸出的品質和CODEC的轉換品質有著重大的關係，音頻加速器或I/O控制器決定了音效卡內部數字訊號的品質，而CODEC則決定了類比輸入輸出的好壞。

什麼是DAC ADC？

模數、數模轉換，不同精度對應不同的聲音保真

什麼是EQ？

圖中範圍是-15dB-15dB

BTL原理

(Bridge-Tied-load)意為橋接式負載。

負載的兩端分別接在兩個放大器的輸出端。其中一個放大器的輸出是另外一個放大器的鏡像輸出，也就是說加在負載兩端的訊號僅在相位上相差180°。負載上將得到原來單端輸出的2倍電壓。從理論上來講電路的輸出功率將增加4倍。BTL電路能充分利用系統電壓，因此BTL結構常應用於低電壓系統或電池供電系統中。

什麼是SRC？

聲音是一種能量波，有頻率和振幅的特徵，頻率對應於時間軸線，振幅對應於電平軸線。波是無限光滑的，弦線其實由無數點組成，由於儲存空間是相對有限的，數字編碼過程中，必須對弦線的點進行採樣。採樣的過程就是抽取某點的頻率值，很顯然，在一秒中內抽取得點越多，擷取得頻率資訊更豐富，為了複原波形，一次震動中，必須有2個點的採樣，人耳能夠感覺到的最高頻率為20kHz，因此要滿足人耳的聽覺要求，則需要至少每秒進行40k次採樣，用40kHz表達，這個40kHz就是採樣率。我們常見的CD，採樣率為44.1kHz。光有頻率資訊是不夠的，我們還必須獲得該頻率的能量值並量化，用於表示訊號強度。量化值為2的整數次冪，我們常見的CD位16bit的採樣大小，即2的16次方。

SRC的作用就是改變訊號的採樣率，低採樣率往高採樣率轉換時就是一個重採樣的過程，重採樣對象不再是原始訊號，而是這個低採樣率的訊號，因為採樣率不夠需要插入更多的採樣點以達到需要的採樣率和採樣大小，在訊號頻率較低的時候，重採樣演算法的好壞並不會影響到什麼，因為波長長，採樣點多，但是高頻就很難對付了，因為波長短，採樣點少，44.1kHz的採樣率情況下，一個20kHz的波僅僅有3個不到的採樣點，轉換到更高頻率的時候勢必插入更多的點，要盡量保持原貌，這個點該怎麼插，這是一個非常有難度的演算法，舉一個例子

假設三角形是一秒時間長度的一個波，採樣率為3Hz，現在我們需要將採樣率SRC到4Hz，我們唯一能作的就是時間軸（水平向）等分出4個點，取這個點垂直線和三角形邊交匯處的值，這個過程就是重採樣，結果變成了一個梯形。在波形圖中，垂直的軸對應波的能量值，這意味著波的訊號強度變弱了，出現了衰減。這個例子可以說明非整數倍的頻率轉換將改變波形，改變是不可避免的，演算法好可以盡量保證轉化後的波形和轉換前的相似，但好的演算法非常少，現有的大部分音效卡SRC演算法都是很糟糕的，正如上面這個例子一樣，高頻衰減就是因為SRC導致的，SRC還會導致一些其他問題，例如互調失真加劇等

時域採樣定理

頻帶為F的連續訊號 f(t)可用一系列離散的採樣值f(t1),f(t1±Δt)，f(t1±2Δt)，...來表示,只要這些採樣點的時間間隔Δt≤1/2F，便可根據各採樣值完全恢複原來的訊號f(t)

 

什麼是Crystal？

Crystal中文名就是石英晶體振蕩器或者簡稱晶振。常見的音效卡都支援44.1kHz和48kHz的訊號輸入，而這2種採樣率不是整數倍關係，如果同時支援這2種採樣率輸出的話，音效卡上需要2顆晶振。分別為12.288MHz和24.576MHz（或者為他們整數倍的頻率）。

音頻採樣 AD

數位音頻系統是通過將聲波波形轉換成一連串的位元據來再現原始聲音的，實現這個步驟使用的裝置是模/數轉換器（A/D）它以每秒上萬次的速率對聲波進 行採樣，每一次採樣都記錄下了原始類比聲波在某一時刻的狀態，稱之為樣本。將一串的樣本串連起來，就可以描述一段聲波了，把每一秒鐘所採樣的數目稱為採樣 頻率或采率，單位為HZ（赫茲）。採樣頻率越高所能描述的聲波頻率就越高。採樣率決定聲音頻率的範圍（相當於音調），可以用數字波形表示。以波形表示的頻
率範圍通常被稱為頻寬。要正確理解音頻採樣可以分為採樣的位元和採樣的頻率。 

採樣位元 採樣精度

採樣位元可以理解為採集卡處理聲音的解析度。這個數值越大，解析度就越高，錄製和回放的聲音就越真實。我們首先要知道：電腦中的音效檔是用數字0和1來 表示的。所以在電腦上錄音的本質就是把類比聲音訊號轉換成數字訊號。反之，在播放時則是把數字訊號還原成類比聲音訊號輸出。採集卡的位是指採集卡在採集和
播放音效檔時所使用數字聲音訊號的二進位位元。採集卡的位客觀地反映了數字聲音訊號對輸入聲音訊號描述的準確程度。8位代表2的8次方--256，16 位則代表2的16次方--64K。比較一下，一段相同的音樂資訊，16位音效卡能把它分為64K個精度單位進行處理，而8位音效卡只能處理256個精度單位， 造成了較大的訊號損失，最終的採樣效果自然是無法相提並論的。 

音頻採樣頻率 Fs

數位音頻系統是通過將聲波波形轉換成一連串的位元據來再現原始聲音的，實現這個步驟使用的裝置是模/數轉換器（A/D）它以每秒上萬次的速率對聲波進 行採樣，每一次採樣都記錄下了原始類比聲波在某一時刻的狀態，稱之為樣本。將一串的樣本串連起來，就可以描述一段聲波了，把每一秒鐘所採樣的數目稱為採樣
頻率或采率，單位為HZ（赫茲）。採樣頻率越高所能描述的聲波頻率就越高。 採樣頻率是指錄音裝置在一秒鐘內對聲音訊號的採樣次數，採樣頻率越高聲音的還原就越真實越自然。在當今的主流採集卡上，採樣頻率一般共分為 22.05KHz、44.1KHz、48KHz三個等級，22.05 KHz只能達到FM廣播的聲音品質，44.1KHz則是理論上的CD音質界限，48KHz則更加精確一些。對於高於48KHz的採樣頻率人耳已無法辨別出
來了，所以在電腦上沒有多少使用價值

WAV音頻格式檔案大小、播放時間換算

採樣率一般是44.1K，16bit採樣精度，儲存成WAV格式大小 = 44.1KHz(採樣率) X 16bit(採樣精度) X 2(雙聲道) X  播放時間

WAV格式是沒有壓縮無損的，MP3格式是按1:12壓縮儲存的，所以MP3格式大小等於上式的1/12。