数字电子技术基础（五）——用二进制来表示音频和视频

目录

1. 用二级制来表示音频 

1.1 采样

1.2 量化

1.3 编码

2. 用二进制来表示视频

2.1 使用二进制来存储文件

2.2 使用二进制来采集视频

2.3 计算机如何播放视频

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1. 用二级制来表示音频 

声音是由物体的振动来表示的，振动是一种连续的波形，因此声音信息是一种模拟信号。但是计算机所能够表示的信息都是离散的，只能处理离散的数字信号，因此需要对于声音进行一定的处理，将模拟信号转换为数字信号。

其中最重要的有三步：采样、量化和编码。流程如下所示：

图1 用二进制表示音频过程图

1.1 采样

采样是将模拟信号转换为数字信号的第一步，通过固定间隔内”捕捉“音频信号的平均值来完成这一目标。

对于一段连续的音频，首先将其拆分为很多份的，每一份都需要记录一个平均振幅。每秒采集样本的次数称为采样率，通常是以赫兹（Hz）位单位。拆分的过程中通常会产生信息丢失，因此采样率越大，信息丢失越小，音频的还原程度越高，但同时也会增加数据量。计算机中使用二进制来表示一个采样点的振幅，例如8位的二进制来表示一个采样点振幅，可以使用0~255来表示一个振幅级别。使用16位的二进制来表示一个采样点，可以使用0~65535来表示一个振幅级别。

 如下图所示这是一个连续的模拟信号（仅作演示使用，实际上的音频文件比此图要复杂得多）：

图2 连续的模拟信号图

 对上图进行声音信号的采样后为：

图3 对于声音信号的采样图

如何比较振幅的大小呢？如下图中，在水平方向上，每一个线段表示一个频段，从左到右的的频率是逐渐增大的。（从图中不能直接观察到）；而在竖直方向上，线段的高度越高，那么表示振幅（即表示响度）越大。这是某个时刻的频谱图，将所有时刻的声音连接到一起就成为一个完整的音频文件。

图4 某时刻音频文件各