2.2 数字音频的技术指标

2.2.1 采样频率、量化位数和声道数

数字音频是对模拟音频信号按采样的频率间隔，不断获取幅度的量值，使连续的声音转变为离散的数字量的结果。通常，数字音频的技术指标包括采样频率、量化位数以及声道数等。

1.采样频率

采样频率是指对声波每秒钟进行采样的次数，其单位为Hz。如图2-5所示，每秒钟的采样次数不同，对原始模拟信号的恢复能力也不同。

图2-5 数字音频的采样量化示意图

显然，每秒钟的采样次数越多，也即采样频率越高，采样值越能精确反映原来的模拟信号，数字音频的质量越好，但所需的存储空间也越大。反之，采样频率越低，数字音频的质量也就越差。根据奈奎斯特采样理论：只要采样频率高于输入信号最高频率的两倍，就能从采样信号系列中重构原始信号。数字音频常见的采样频率有：44.1kHz、22.05kHz、11.025kHz等。其中，CD音乐的采样频率为44.1kHz,FM广播的采样频率为22.05kHz，电话语音的采样频率为11.025kHz。

2.量化位数

数字音频的另一个重要技术指标是量化位数，它表示对声波的幅度轴（即声音的强弱）进行数字化的动态范围。简单来讲，就是每个声音样本在计算机当中用多少 bit 的位数来进行存储，也称为量化精度。量化位数越高，越能细致地反映声音的强弱变化，但所需的存储空间也越大。量化位数每增加1位，数字音频的动态范围就增加6分贝。常见的量化位数包括8位、16位等。

3.声道数

反映数字音频质量的另一个因素是声道数。声道数是指声音同一时间产生的波形数。简单地讲，声道是指同一时间有几个喇叭发出声音。常见的有单声道和双声道。记录声音时，如果每次生成一个声波数据，称为单声道；每次生成两个声波数据，称为立体声（双声道）。单声道缺乏对声音的定位能力，而立体声在录制过程中被分配到两个独立的声道，从而能够达到很好的声音定位效果，现场真实感更强。立体声更能反映人的听觉感受，但相应的数据量要比单声道的数据量加倍。立体声虽然满足了人们对左、右声道位置感觉体验的要求，但要达到更好的效果，仅仅依靠两个音箱是远远不够的。随着声音合成技术的发展，双声道立体声逐渐向多声道环绕声发展。早期运用3声道来增强人的沉浸感，后来发展到4声道（两前两后）、DVD的6声道（5.1声道）、7声道（6.1声道）、8声道（7.1声道），以及电影院的10声道等。

这里重点介绍一下5.1声道，如图2-6所示。5.1声道是杜比实验室发布的新一代家庭影院环绕声系统，包括中央声道、前置主左/右声道、后置左/右环绕声道，及所谓的0.1声道的重低音声道。其中，中央声道负责配合屏幕上的动作和人物对白；前置主左/右声道喇叭，用来弥补在屏幕中央以外或不能从屏幕看到的动作及其他声音；后置左右环绕声道负责外围及整个背景音乐，让人感觉置身于整个场景的正中央；而马达声、轰炸机的声音或是大鼓等震人心弦的重低音，则是由重低音声道来完成。

图2-6 5.1声道示意图