音頻采樣率用例

聲音其實(shí)是一種能量波，因此也有頻率和振幅的特征，頻率對(duì)應(yīng)于時(shí)間軸線，振幅對(duì)應(yīng)于電平軸線。波是無限光滑的，弦線可以看成由無數(shù)點(diǎn)組成，由于存儲(chǔ)空間是相對(duì)有限的，數(shù)字編碼過程中，必須對(duì)弦線的點(diǎn)進(jìn)行采樣。采樣的過程就是抽取某點(diǎn)的頻率值，很顯然，在一秒中內(nèi)抽取的點(diǎn)越多，獲取得頻率信息更豐富，為了復(fù)原波形，一次振動(dòng)中，必須有2個(gè)點(diǎn)的采樣，人耳能夠感覺到的最高頻率為20kHz，因此要滿足人耳的聽覺要求，則需要至少每秒進(jìn)行40k次采樣，用40kHz表達(dá)，這個(gè)40kHz就是采樣率。我們常見的CD，采樣率為44.1kHz。

采集過程中視頻和音頻同步是非常重要的，光有頻率信息是不夠的，我們還必須獲得該頻率的能量值并量化，用于表示信號(hào)強(qiáng)度。量化電平數(shù)為2的整數(shù)次冪，我們常見的CD位16級(jí)的采樣大小，即2的4次方。采樣大小相對(duì)采樣率更難理解，因?yàn)橐@得抽象點(diǎn)，舉個(gè)簡單例子:假設(shè)對(duì)一個(gè)波進(jìn)行8次采樣，采樣點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的能量值分別為A1-A8，但我們只使用2bit的采樣大小，結(jié)果我們只能保留A1-A8中4個(gè)點(diǎn)的值而舍棄另外4個(gè)。如果我們進(jìn)行3bit的采樣大小，則剛好記錄下8個(gè)點(diǎn)的所有信息。采樣率和采樣大小的值越大，記錄的波形更接近原始信號(hào)。

采樣率轉(zhuǎn)換器

Sample Rate Convertor

Intel在制定AC'97規(guī)范時(shí)，為了降低元件的成本，規(guī)定凡是符合AC'97規(guī)范的元件必定要經(jīng)歷一個(gè)音源的處理過程，即將所有的信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的采樣率進(jìn)行傳輸。但這個(gè)處理過程也帶來了一個(gè)相當(dāng)令人頭疼的問題，如果SRC并非進(jìn)行整數(shù)倍轉(zhuǎn)換時(shí)(如44.1kHz轉(zhuǎn)換48kHz)，就會(huì)出現(xiàn)噪音，而噪聲的大小由轉(zhuǎn)換器本身以及算法的優(yōu)劣來決定。相比之下硬件的SRC算法會(huì)出色很多，據(jù)說VIA的ENVY 24芯片可以很好地饒開SRC問題，因?yàn)樗鼣[脫了Intel制定的AC'97規(guī)范的束縛。

AC'97規(guī)范中約定了不少有損音質(zhì)的操作，其中SRC也就是Sample Rate Convertor采樣頻率轉(zhuǎn)換器，是最有爭議的操作， AC'97規(guī)范約定了聲卡需要 經(jīng)過一個(gè)處理過程，即將所有信號(hào)重新轉(zhuǎn)換成一個(gè)統(tǒng)一的采樣率輸出。SRC如果進(jìn)行了非整數(shù)倍的轉(zhuǎn)換的話，比如44100->48000，會(huì)有較大的噪聲或者諧波出現(xiàn)，這些噪聲因轉(zhuǎn)換器的質(zhì)量高低、算法好壞而定，不合理的算法會(huì)比較嚴(yán)重的影響聽感。

SRC的采用為聲卡省下一顆晶振。卻埋下了隱患，SRC通過軟件運(yùn)算轉(zhuǎn)換，這樣受驅(qū)動(dòng)版本的影響非常之大，以創(chuàng)新Live!系列為例，SRC品質(zhì)最好的是Windows Server2003 自帶的驅(qū)動(dòng)，以至于2003推出不久，雖然未能被廣大用戶采用，但Live!驅(qū)動(dòng)卻被剝離出來廣泛流傳!

當(dāng)然聲卡也有使用硬件SRC的，例如:CS4630音頻加速器，硬件SRC的品質(zhì)往往大大優(yōu)于軟件的SRC，SRC品質(zhì)的好壞的重要性甚至比Codec的檔次更重要。而采用CS4630的聲卡最為著名的就是TurtleBeach Santa Cruz，同時(shí)烏龜海岸的這塊聲卡在二手市場上也是最難求到的，不少人為它一擲千金，其中可見SRC的影響。

而作為深受AC'97規(guī)范SRC問題之害的創(chuàng)新，也在最近透露了全新一代APU:X-Fi，并著重描述了SRC問題的處理，具體規(guī)格如下:

1、更快的核心效率，更為強(qiáng)大且高速的數(shù)據(jù)處理能力，分為五大關(guān)鍵工作模塊:SRC(頻率轉(zhuǎn)換)、Tank Engine(存儲(chǔ))、Mixer Engine(混音)、Filter Engine(過濾器)以及The Quartet DSP Engine(數(shù)字處理器)。

2、SRC(Sample rate conversion)方面將有重大的改善，X-Fi強(qiáng)大的MIPS能力中的70%將用來專門處理SRC，從而改善聲音品質(zhì)。

3、全新的Band-Splitting技術(shù)，使聲卡可以支持更高采樣規(guī)格的錄音。

4、獨(dú)創(chuàng)的Audio Ring體系將創(chuàng)作一個(gè)非常靈活的功能布局和工作流程，最高支持4096個(gè)音頻通道;為配合高速處理需要，X-Fi將在聲卡上板載2MB SDRAM內(nèi)存，最高可升級(jí)到64MB。

5、支持全新的OpenAL API標(biāo)準(zhǔn)，并繼續(xù)支持EAX環(huán)境音效。

音頻是多媒體中的一種重要媒體。 我們能夠聽見的音頻信號(hào)的頻率范圍大約是20Hz-20kHz，其中語音大約分布在300Hz-4kHz之內(nèi)，而音樂和其他自然聲響是全范圍分布的。聲音經(jīng)過模擬設(shè)備記錄或再生，成為模擬音頻，再經(jīng)數(shù)字化成為數(shù)字音頻。這里所說的音頻分析就是以數(shù)字音頻信號(hào)為分析對(duì)象，以數(shù)字信號(hào)處理為分析手段，提取信號(hào)在時(shí)域、頻域內(nèi)一系列特性的過程。

各種特定頻率范圍的音頻分析有各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，對(duì)于300-4kHz之間的語音信號(hào)的分析主要應(yīng)用于語音識(shí)別，其用途是確定語音內(nèi)容或判斷說話者的身份;而對(duì)于20-20kHz之間的全范圍的語音信號(hào)分析則可以用來衡量各類音頻設(shè)備的性能。所謂音頻設(shè)備就是將實(shí)際的聲音拾取到將聲音播放出來的全部過程中需要用到的各類電子設(shè)備，例如話筒、功率放大器、揚(yáng)聲器等，衡量音頻設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)有頻率響應(yīng)特性、諧波失真、信噪比、動(dòng)態(tài)范圍等。