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取樣和量化是怎么回事

編輯時間：2018-02-19 19:21:30 瀏覽量：0次

在數(shù)字音響設備中，要將聲頻信號數(shù)字化，必須進行取樣和量化，并編碼。取樣（sampling>是將時間上連續(xù)的模擬聲頻信號每隔一定時間將它一個時間點上的瞬時值取出，使模擬信號等分為一列幅度隨時間變化的豚沖信號。理論上取樣頻率只要高于聲頻范圍 的上限2倍，就能保證信息的完整，CD取上限為20kHz，所以取樣頻率為44.1kHz。

但44.1kHz取樣雖能完整重現(xiàn)20kHz的正弦波，卻難以完整重現(xiàn)7kHz的非正弦信號，因為非正弦信號是基波加上二次、三次……諧波組成，三次以上諧波在數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換以后會丟失或畸變，使最終得到的波形與原始信息不同，造成音色變化。取樣率不夠高而造成的誤差，稱為混疊誤差（aliasingerror)。

量化（quantization)是把取樣后每一取樣點上的脈沖幅度以一組不同的數(shù)字碼（脈沖串）代替，也即將取樣所得的取樣值相對于振幅進行離散的數(shù)值化操作，這就是量化，數(shù)字碼采用的位數(shù)，即量化比特（bit—binarydigit1，所以1bit為2的一次方，bit值越大，代表的數(shù)值越多，最化越準確。

在CD的里化系統(tǒng)中，采用16bit，所以信號中的幅度有2=65536個不同層次。聲頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，其數(shù)值量是取樣頻率和量化位數(shù)的乘積，即44100xi6bit=705600bit，對立體 聲信號還要加倍，數(shù)據(jù)量高達141l200bit。在此需要說明的是模擬信號在經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換恢復為模擬信號的過程中，由于模擬信號是連續(xù)波形，其幅度值是無限的，而數(shù)字佶號的幅度值僅是前述的有限值，所以還原后的模擬信號只能是近似波形，這種波形的不一致，稱為里化誤差（quantizationer「or),也是非線性失真的根源。受量化誤差影響最大的是信號中的微弱成分，所以CD對低電平信號的相對誤差遠大于高電平信號。系統(tǒng)的頻率響應上限取決于取樣頻率，而系統(tǒng)的動態(tài)范圍取決于量化bit數(shù)。

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