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       声音的表示
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        计算机中的数字声音有两种不同的表示方法:一种称为波形声音(也称为自然声音),通过对实际声音的波形信号进行数字化(采样和量化)而获得,能高保真地表示现实世界中任何客观存在的真实声音,波形声音的数据量比较大;另一种是合成声音,它使用符号(参数)对声音进行描述,然后通过合成的方法生成声音。
        波形声音信息是一个用来表示声音振幅的数据序列,它是通过对模拟声音按一定间隔采样获得的幅度值,再经过量化和编码后得到的便于计算机存储和处理的数据格式。
        未经压缩的数字音频数据传输率可按下式计算:
        数据传输率(b/s)=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数
        数据传输率以每秒比特(b/s)为单位;采样频率以Hz为单位;量化以比特(b)为单位。
        波形声音经过数字化后所需占用的存储空间可用如下公式计算:
        声音信号数据量=数据传输率×持续时间/8(B)
        数字语音的数据压缩方法主要有以下三种。
        (1)波形编码。波形编码是一种直接对取样量化后的波形进行压缩处理的方法。波形编码的特点是通用性强,不仅适用于数字语音的压缩,而且对所有使用波形表示的数字声音都有效,可获得高质量的语音,但很难达到高的压缩比。
        (2)参数编码。参数编码(也称为模型编码)是一种基于声音生成模型的压缩方法,从语音波形信号中提取生成的话音参数,使用这些参数通过话音生成模型重构出话音。它的优点是能达到很高的压缩比,缺点是信号源必须已知,而且受声音生成模型的限制,质量不太理想。
        (3)混合编码。波形编码虽然可提供高质量的语音,但数据率比较高,很难低于16kb/s;参数编码的数据率虽然可降低到3kb/s甚至更低,但它的音质根本不能与波形编码相比。混合编码是上述两种方法的结合,它既能达到高的压缩比,又能保证一定的质量。
        数字语音压缩编码有多种国际标准,如G.711、G.721、G.726、G.727、G.722、G.728、G.729A、G.723.1、IS96(CDMA)等。
        在国际标准MPEG中,先后为视频图像伴音的数字宽带声音制定了MPEG-1 Audio、MPEG-2 Audio、MPEG-2AAC、MPEG-4 Audio等多种数据压缩编码的标准。MPEG处理的是10~20 000Hz频率范围的声音信号,数据压缩的主要依据是人耳的听觉特性,特别是人耳存在着随声音频率变化的听觉域,以及人耳的听觉掩蔽特性。
 
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