計算機如何處理音頻數據？

Question

我已經使用了幾個音頻程序，如SDL調音臺，大膽等，但我想看看這些小音響玩具裏面有什麼。音頻數據如何處理等。我還看過一些C++ MP3播放器的示例代碼，它使用void*作爲音頻數據。

但是，所有這些並不能幫助我理解音頻如何在計算機中工作。那麼有人可以向我解釋（或向我介紹一些書籍）計算機如何存儲和處理數字音頻數據？

Answer 1

如何波形中表示

有音頻是如何在Audacity manual代表的更詳細的解釋：

...每條垂直線的高度表示爲有符號數。

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更多關於數字音頻

• 無畏wiki有一些有關how algorithms in Audacity work。如果Audacity中有一個特定的音頻效果需要了解更多信息，那還沒有涵蓋，您可以在那裏留下問題。
• 如果您正在查看源代碼，echo effect是一個很好的開始。
• 有關數字音頻的更多信息，請單擊維基百科按鈕以查看對您感興趣的鏈接this page。在頁面底部的那些特別有用於深入挖掘那裏的不同的音頻文件格式。

您可能會注意到所有這些鏈接都來自Audacity項目。這不是巧合。

Answer 2

以你的WAV文件例如（舉例來說，如果你存儲一個三角波形爲.wav文件，請問這個波形得到存儲爲位模式）：

WAV文件將會有一個頭，這向播放器或音頻處理器指定關於通道數量，採樣率，位深度，數據長度等的關鍵信息。在標題出現之後，存儲音頻採樣的原始位模式（假設你知道採樣是什麼 - 如果沒有，請參閱維基百科）。每個採樣由多個字節組成（在標題中指定），並指定任何給定時間點的波形幅度。每個樣本可以以有符號或無符號形式存儲（也在標題中指定）。

Answer 3

您可以閱讀Lothar Reichel 他解釋一點的題目是「數字音頻壓縮」這個演講，併發布一些Matlab代碼：

聲音是一種複雜的現象。它通常是由空氣（或其他介質）中的移動物體引起的，例如，揚聲器錐體來回移動。該運動反過來導致空氣壓力變化 像在池塘中的波浪一樣穿過空氣。我們的耳膜將壓力變化轉換成我們的大腦像聲音一樣處理的現象。

電腦使用麥克風而不是耳膜聽到聲音。麥克風將壓力變化轉換爲電壓，其幅度對應於壓力的強度。計算機然後使用稱爲採樣的技術來處理電信號。計算機通過定期測量其振幅來採樣 信號，通常爲每秒44,100次。每個測量值 都以固定精度（通常爲16位）存儲爲一個數字。

希望它有幫助。

Answer 4

數字音頻存儲爲一個數字序列，稱爲採樣。例如：

5，18，6，-4，-12，-3，7，14，4

劇情這些數值爲在笛卡爾圖形點：樣本值確定沿Y軸的位置，樣本的序列號（0,1,2,3等）確定沿X軸的位置。

現在通過您剛繪製的點追蹤一條線。

恭喜，您剛纔呈現了數字音頻的波形。 :-)

Y軸是振幅，X軸是時間。

「採樣率」確定回放設備（例如聲卡）在樣本中前進的速度。這是樣本的「時間值」。例如，CD質量的數字音頻每秒傳送44,100個樣本，讀取每個採樣點的幅度（Y軸值）。

†上面的討論忽略了壓縮。數字音頻的基本特性對壓縮變化不大。很像壓縮位圖圖像不會改變位圖圖像的核心本質。 （音頻壓縮的主題非常豐富 - 我並不想將其過分簡化，只是所有壓縮音頻在呈現之前最終都是未壓縮的 - 即可以聽得見的聲音播放或以波形形式繪製 - 在而此時它的壓縮起源是無關緊要的）