音频基础概念

模拟声音信号

声音信号是模拟信号

• 声音信号：不同频率的正弦波叠加而成的信号。
  时域分析：该时刻的叠加振幅。
  频域分析：横轴为频率的数学分析

• 采样频率定理：Nyquist Theorem奈奎斯特定理
  采样频率需大于2倍最大信号频率

• db分贝：表征相对值大小的单位
  功率：DB=10lg(N2/N1) N2/N1为变化后比上变化前
  例：3db=10lg(2)表示功率增大一倍 -3db=10lg(1/2)表示功率减小一倍

• 信噪比：指电子设备中，信号与噪声的比例关系。
  以功率为运算的公式为：10lg(Ps/Pn) 其中Ps为信号的有效功率，Pn为噪声的有效功率。
  以电压为运算的公式为：20lg(Vs/Vn) 其中Vs为信号的有效值，Vn为噪声的有效值。
  通常信噪比大于60db为合格，110db为较好的。P=(V^2)/R

• Q值：扬声器的品质因素,在扬声器共振频率点处声阻抗的惯性抗与纯阻之比值。扬声器Q值的大小与频率响应，瞬态失真有密切的联系
  如果Q值太大了，在扬声器纸盆低频共振频率处会出现很高的峰值，从而频率响应变差。

• EQ：均衡器设置 幅度处理/频率处理/时间处理。

• 频响曲线：音响设备在不同频率的波形信号时，对该波形信号的还原特性。

• 谐波失真：在音响/功放工作过程中，由于电路不可避免的产生谐振现象而导致音响重放声音时出现失真。基频信号不可避免的产生谐振现象，导致出现二次三次谐波。

• 总谐波失真THD：电路产生的震荡及谐振等噪声与输入信号叠加，产生有噪声的输出信号，多余出来的谐波成分与输入信号的百分比，称之为总谐波失真。
  用一个强的单频正弦信号激励系统，测量其谐波的总量，是典型的非线性失真测试项目，通常用1000Hz的声音来检测，这个值越小越好。500Hz-1000Hz时THD最小，一般以此时进行测量

• FM/AM：
  FM 频率调制，短距离传输，高频短波，绕过性差，市级电台。
  AM 幅度调制，低频长波，绕过性好，省际电台。

数字声音信号

对模拟声音信号进行数字化之后的信号称为数字声音信号，数字声音信号能够更方便的保存在电子设备中。

• PCM编码：一种模拟信号数字化的编码格式。原始音频为PCM编码数据。

• 声道：声音在录制或播放时在不同空间位置采集或回放的相互独立的音频信号，声道数即录制时音源数量。

  • 双声道：立体声stereo。
  • 四声道：四个发音点。
  • 4.1声道：基于四声道追加一个低音音响。
  • 5.1声道：基于4.1声道，追加一个中置单元，用于传输低于80Hz的声音信号，有利于加强人声。

• 重采样:Sample Rate Conversion(SRC) 将原始的采样频率变换为新的采样频率以适应不同采样率的要求。
  上采样和下采样：即插值和抽取。

• 前处理:pre-processing,对编码前的PCM数据进行处理，用来去除各种干扰，使声音更清晰，回声消除，噪声抑制，增益控制等等。
  (AEC/ANS/AGC) Acoustic Echo Cancellation/Automatic Gain Control/audio noise suppression

• 后处理:post-processing 对解码后的PCM数据进行处理，用来产生音效，使音乐更动听，均衡器，混响等(EQ/ANS/AGC等)

• 音频编解码：针对PCM数据按照一定格式进行处理与压缩等等。wav为原始PCM数据文件

  • 编码格式：mp3、AAC、wav、wma、ape、flac
  • 压缩比差异性：AAC>mp3|wma>ape>flac>wav
    mp3和wma以192kbps为界限，以上mp3好，以下wma好
    AAC(18-20) wma(10-12) mp3(10-12) APE(无损) flac(2)
  • 音质比较:wav=flac=ape>aac>mp3>wma

• audio codec中的三种不同的音频传输格式:IIS,AC97,PCM(指数据传输格式PCM)

  • IIS接口:在一个称为LRCLK（Left/Right CLOCK）的信号机制中经过多路转换，将两路音频信号变成单一的数据队列。
    当LRCLK为高时，左声道数据被传输；LRCLK为低时，右声道数据被传输。与PCM相比，IIS更适合于立体声系统。

  • PCM接口:PCM（脉冲编码调制）接口，该接口由时钟脉冲（BCLK）、帧同步信号（FS）及接收数据（DR）和发送数据（DX）组成。
    在FS信号的上升沿，数据传输从MSB（Most Significant Bit）字开始，FS频率等于采样率。
    FS信号之后开始数据字的传输，单个的数据位按顺序进行传输，1个时钟周期传输1个数据字。
    PCM接口很容易实现，原则上能够支持任何数据方案和任何采样率，但需要每个音频通道(左右耳)获得一个独立的数据队列

  • AC97接口:AC97不只是一种数据格式，用于音频编码的内部架构规格，它还具有控制功能。

最后

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