采样率,比特深度和比特率

出于诚意,我对本文进行了大约一周的研究,以真正想到要写的内容,在模数转换方面有很多工作我无法在本文中介绍,但我会尽力而为。最好对人们在音频采样中感到困惑的术语进行解释和简化。

您是否曾经想到过计算机存储信息的方式,请记住,有人像您那样构建了计算机系统,哦,我忘了说一个比您聪明的人。 计算机不能存储连续信号( 模拟信号 ),因为它们的容量有限(存储离散值),让我对此进行详细说明。

想象一个连续的信号有一个无限的数,每个数字可能具有的值是无限的,在任何时间点模拟信号都可以被采样到一定水平,也就是说,当采样发生时,它在每个瞬时点都得到值。 真诚地说,您不需要所有这些技巧性的说明就可以理解这一点,我将以更简单的术语为那些希望至少了解采样如何发生的人进行解释。

采样

就像我之前说的那样, 计算机不能存储无限数量,因此,通过对模拟信号的每个时间点进行采样,音频信号(无论是您的声音还是其他音频材料)首先都会转换为数字信号。

此过程使我们可以采样不同的离散数字束,以快速表示原始音频信号的快照。

当模拟信号被转换时; 它被转换成一个连续的离散序列,然后将信号插值回一个连续的函数,您将获得的结果取决于原始样本本身的采样率。

采样率决定了采样质量,这是如何实现的:假设我们以20hz采样音频信号,以20hz采样意味着在1/20秒(即50毫秒)内采样,我是怎么得到的那,1/20 = 0.05,一毫秒是千分之一秒,那么数学很简单,即0.05 x 1000 = 50毫秒 ,每隔50毫秒采样一次,就可以归结为原始音频的采样率信号。

让我们再举一个例子,对音频信号进行采样,该音频信号的频率为20khz,必须以最高频率进行两次采样。 为什么? 可能是因为所有其他频率都很低,所以在第一个样本中照顾到最高的频率会自动在第二个样本中照顾到较低的频率,亨利·奈奎斯特研究了这个定理,称为奈奎斯特采样定理,如果需要的话,可以在这里进一步研究该理论深入研究事物的运作方式。

位深度

关于比特深度 ,已经有很多话要说了 ,这花了我一些时间来寻找一个几乎完美的答案,当我们对信号进行采样(数字化)时,我们首先对信号进行采样,然后对信号进行量化 ,然后量化就增加了噪声。术语。

假设5位比特的噪声比10位比特的噪声高得多,依此类推,当您具有16位或24位的比特深度时,它几乎没有声音,因此没有区别。

这使我们得到一个简单的表达式:位数决定了多少噪声和本底噪声,如果您想了解更多信息,我已经整理了一个信号源列表,您可以从中更深入地了解这一点。可以,如果您只是想知道它是如何工作的,我想我的文章可以作为一个开始。

比特率

在数字时代的世界中,事物易于使用,并且数字技术已经模仿了模拟事物的方式。

什么是比特率?

我想大多数人可能听说过“比特率”一词,但问题是大多数人不了解它的理论原理。 让我简化一下,位是“ 1”和“ 0”的组合,是计算机可以存储的最小数据单位。“速率”是指对某物进行测量或记录的频率。

以简化的方式,比特率是指每秒可以发送(传输)或接收的比特数。 简单吧!

在Mp3,Ogg或任何压缩文件格式中,比特率用于编码要传输到特定音频方面的位数,通常以kbps为单位(kbps表示每秒千位,注意与每秒千位混淆。 )。

为什么MP3,OGG或任何其他有损文件格式更小?

Mp3是有损音频文件格式的示例,它是无损音频数据的压缩版本,之所以使用它,是因为在对音频数据执行压缩时,它有助于保留未压缩音频文件的相似副本,从而减少了尺寸大幅度增加,而不会降低音质或不引人注目。

您应该使用有损/压缩音频文件格式吗?

当我们使用术语“ Lossy”时,表示文件已被压缩以减小硬盘或存储介质上的文件大小。 压缩音频数据时,压缩会删除数据块而没有明显的作用,因此,如果要在存储介质上节省空间,建议使用有损格式,尤其是当您只是听音乐的普通人时设备上的音乐。

举一个简单的场景:您有一台24GB的iPhone,然后决定使用大小约为300mb的无损音频文件格式(未压缩),想象一下手机上有50条音轨,大约14.6GB,这真是可笑! 令人遗憾的是,iPhone的存储空间不可扩展,也许您会选择另一台24Gb iPhone,对于大多数用户而言,情况可能并非如此,因为mp3或Ogg等有损文件格式,您可以节省更多空间,而我的意思是您的媒介。

如果您不是音乐制作人,请少打扰,您已经在使用有损音频文件格式。 如果您想知道如何计算比特率,音频文件大小,采样率,请使用我们的在线计算器,或者在下面阅读有关如何评估计算的更多信息。

计算无损音频文件大小

无损音频文件格式通常可互换地写为未压缩的音频文件,但这并不意味着它不会经过任何压缩。 它保留音频数据,因此音频与原始音频数据相同,这听起来可能会令人困惑,请记住,压缩时无损不会丢失信息,压缩时有损则会丢失信息。 简单!

计算无损音频文件的公式为:(采样率x位深度x时间)x通道,其中通道基本上可以是单声道和立体声

请记住,采样率是您每秒采集的采样数,通常以Hz表示。位深度对应于每个采样的分辨率数,时间是记录的持续时间乘以通道数(如果为单声道) ,然后乘以,如果是立体声,则乘以2,

范例1:
1.)据说CD录制的采样率为44.1Khz,位深度为16,如果在5分钟内录制,则以兆字节(MB)计算CD的音频文件大小。
注意:CD-DA是立体声的,使用左右声道,每秒的音频量乘以2。


i)44.1 KHz,首先转换为Hz,44.1 x 1000 = 44,100
ii)位深度= 16
iii)时间长度= 5分钟,转换时间为5 x 60 = 300秒
iv)频道数=立体声(2)

使用公式

(采样率x位深x时间)x通道数=(44,100 x 16 x 300)x 2 =(211,680,000)x 2 = 423,360,000位

呵呵,为什么这么庞大? 不用担心,累积大小以位为单位,我们需要转换为字节,然后转换为Kb,然后转换为Mb

要转换为字节,我们除以8,为什么呢? 因为一个字节包含8位,所以完全正确!!!
423、360、000 / 8 = 52、920、000字节。

还有一个步骤,我们需要将其转换为Mb,因为这就是问题所在。
我们不能将其除以1024,而是转换为千字节并转换为MB,或者除以1024 x 1024
52,920,000/1024 x 1024 = 52,920,000/1,048,576 = 50.47 Mb

范例2:
2.)音频文件的采样率为22.05Khz,位深度为8,并且也以单声道形式计算音频文件的大小(如果以5个小时录制,则以GB为单位)。


i)首先将22.05 KHz转换为Hz,22.05 x 1,000 = 22,050
ii)位深度= 8
iii)时间长度= 5小时,i)60秒一分钟ii)60分钟一小时,这使我们
5 x 60 x 60 = 18,000秒
iv)通道数=单声道(1)

使用公式

(采样率x位深x时间)x通道数=(22050 x 8 x 18000)x 1 =(3,175,200,000)x 1 = 3,175,200,000位

呵呵,为什么这么庞大? 不用担心,累积大小以位为单位,我们需要转换为字节,然后转换为Kb,然后转换为Mb,然后转换为Gb

要转换为字节,我们除以8,为什么呢? 因为一个字节包含8位,所以完全正确!!!
3、175、200、000 / 8 = 396、900、000字节

还有两个步骤,我们需要将其转换为Mb,然后转换为Gb。
我们不能将其除以1024,而是转换为千字节,转换为MB,然后转换为Gb,或者除以1024 x 1024 x 1024
396,900,000/1024 x 1024 x 1024 = 396,900,000/1073,741,824 = 0.37Gb

计算比特率

比特率以每秒千位数(Kbps)为单位进行度量,这表示文件每秒占用多少位,或仅表示每秒可以发送或接收的位数。

公式很简单:(采样率*位深度*通道)

例子:
1)据说CD记录的采样率为44.1Khz,比特深度为16,计算CD的比特率

注意:CD-DA是立体声的,使用左右声道,因此乘以2


i)44.1 KHz,首先转换为Hz,44.1 * 1000 = 44,100
ii)位深度= 16
iii)声道数=立体声(2)

使用公式

(采样率*位深度*通道)

44,100 * 16 * 2 = 1,411,200bits / s,比特率以千位每秒为单位(不要与千字节混淆)

要获得千位数的答案,我们除以1000、1、411、200 / 1000 = 1、411.​​2Kb / s

计算有损(压缩)音频文件的大小

有损音频文件格式通常写为未压缩的音频文件声音,可互换地显示为“ Lossy”。当压缩音频数据时,压缩会删除数据块,而不会引起实际注意。 有损音频文件格式的示例是mp3,Ogg等

用于计算有损音频文件格式的公式:(时间x比特率)/ 8

范例1:
1.)如果持续时间为5分钟,并且比特率为128Kbs,请计算Mp3录音的音频文件大小。

在计算有损音频文件格式时,有两点很重要:i)时间和ii)比特率。

i)时间长度= 5分钟,转换时间为5 x 60 = 300秒

ii)比特率以128 Kbps为单位,不要与Kb混淆,这不是千字节,而是千位,因此我们需要转换为千字节,8千位等于千字节。

使用公式

(时间x比特率)/ 8

(300 x 128)/ 8 = 38,400/8 = 4,800千字节,转换为mb 4,800/1024 = 4.6875mb大约4.7mb

范例2:
1.)如果持续时间是8分钟,并且比特率是320Kbs,请计算Mp3录音的音频文件大小。

在计算有损音频文件格式时,有两点很重要:i)时间和ii)比特率。

i)时间长度= 8分钟,转换时间为8 x 60 = 480秒

ii)比特率以320Kbps为单位,不要与Kb混淆,这不是千字节,而是千位,因此我们需要转换成千字节,8千位等于千字节。

使用公式

(时间x比特率)/ 8

(480 x 320)/ 8 = 153,600/8 = 19,200千字节,转换为mb 19,200/1024 = 18.75mb

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附带说明

某些计算机技术人员会争论我使用的标准,不要混淆,我只是以二进制进行计算,这意味着如果您更喜欢以十进制计算,千字节为1024字节,那么您将希望使用1000字节= 1千字节, 1000千字节= 1mb,1000mb = 1Gb。 对我来说,我坚持使用1024,可能是因为我知道某些操作系统会坚持使用1024。

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