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由MP3隨身聽淺談數位錄音原理

2016-04-17 97hotness 0likes 0comments

常
看到同學們上課時用錄音筆錄下上課的情形,下課後錄音筆搖身一變成為MP3隨身聽,讚嘆之外也有好奇,現在的MP3隨身聽較十幾年前的錄音帶隨身聽音質可
有進境,遂借來試聽,數位的MP3,類比的錄音帶,大小各異,互有長短,惟音質不夠細膩,一問之下,原來同學為了多存幾首歌,犧牲了頻率響應,到底,要怎
麼轉檔,轉成什麼檔比較好,這其中的原理為何,請看以下介紹。

以數位訊號紀錄類比聲音的方法


為了令人更容易瞭解其中的意義,筆者使用樂譜替代一般物理課本常用的正弦波,首先,我們應該很容易瞭解,我們所聽到的聲音或是音樂在物理上的具體表現即是
聲波,簡單的說,用數位訊號記載類比聲音訊號的方法就是用數位訊號的方式表示類比聲波的過程。這個過程,就叫做數位取樣。

為了解釋數位取樣,就要使用以下幾個觀念分別說明,就能了解數位取樣的是怎麼達成的。
觀點一:取樣頻率(sample rate)---

所謂取樣頻率,就是指要將一秒鐘的聲波分割成幾個點來加以數位化,也就是一秒鐘要取樣幾次:如CD音質的取樣頻率是44.1kHz,而現今錄音工業,甚至DVD的標準則是96
kHz。換句話說,取樣頻率指音效卡在一秒之中對聲音(波形)做記錄的次數。
聲音播出時的品質常常只能達到取樣頻率的一半,因此須採取雙倍樣率才能將原音準確重現.也就是只要取樣頻率大於原始訊號頻率的兩倍以上,即可減低錯誤,達到和原始聲音極真實的音訊。
而人類的聽力的極限約為20KHz,也就是說,將一秒鐘的音樂分割為20000等分以上時,人類就聽不出其品質上的差異,所以高品質的取樣應為其兩倍以
上,當聲音來源為音樂時,因其所橫跨的頻率變化極為寬廣,所以用44.1KHz的頻率作為CD音樂取樣率的標準,也就是每秒鐘紀錄441000次;若以語
音的記錄為主,譬如演講,人說話的語音大約為10KHz,因此加倍採樣,只取22KHz,也就是每秒鐘紀錄22000次就已具備足夠的音質。
取樣率越高, 所記錄下來的音質就越清晰;當然,越高的取樣所記錄下來的檔案就會越大。

觀點二:取樣解析度(sample resolution)

而音質分辨率則是對於聲波的「振幅」進行切割,形成類似階梯的度量單位,如果說取樣頻率是對聲波水平進行的X軸切割,那麼音質分辨率則是對Y軸的切割,切
割的數量是以最大振幅切成2的n次方計算,n就是bit數,
8位元代表我們對音波的振幅做2的八次方256種強度的區別。CD音質是16位元就是2的8次方為65536種強度區別,而DVD的標準則是24位元。取
樣頻率與解析度越大,則數位聲訊的品質就越細膩。位元數越高越能區分細緻的強弱音變化。常用區分音頻如下表。
 

 
取樣頻率

位元數

單音/立體聲

傳送位元率

DVD

96000 Hz

24bit

立體聲

562.5KB/sec

CD品質

44100 Hz

16 bits

立體聲

172KB/sec

收音機品質

22050 Hz

8 bits
Tag: Nothing
Last updated:2016-04-17

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