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浅析计算机硬件基础 第9章(音频和视频设备)

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第9章 音频与视频设备 音频适配器 音频数字化变换，音频编码，音频混合器，音频接口 音频设备 音箱系统 显示适配器 显示系统构成，2D和3D显示适配器，显示扫描原理，显示适配器技术指标，显示接口 显示器 CRT显示器，LCD显示器 * 9.1 音频适配器——音频信号数字化 音频信号数字化流程：声音的数字化变换和反变换过程。 音频 文件 ADC 模拟音频信号 101000011110101000111101 AD变换器 DAC DA变换器 模拟音频信号 将模拟音频信号转换为数字音频信号：ADC(Analog-to-Digital Conversion) 将数字音频信号转换为模拟音频信号：DAC(Digital-to-Analog Conversion) 101000011110101000111101 * 9.1 音频适配器——音频信号数字化 音频信号数字变换过程：抽样、量化 对波形 进行抽样 经过 低通滤波 对抽样值进行数字化(A/D)成为数 字化文件 数字音频 对抽样值进行 数字化(ADC) 将数字文件变换为电压值(DAC) 香农定理：当抽样频率大于信号最高频率的2倍时，可根据抽样值完全恢复源波形。 * 9.1 音频适配器——音频数字化指标 音频数字化的主要指标 采样频率：8~192KHz，抽样频率越高，保真度越高。人耳可的听到的最高频率约20KHz。 量化精度：8/16/24位。量化位数越多，量化精度越高，量化噪声越小，信噪比越高。 典型数字化音频等级 应用 抽样频率 量化精度 有线电话 11.025KHz 8位 AM广播 22.05KHz 8位 CD音频 44.1KHz 16位 HD Audio 96KHz 24位 * 9.1 音频适配器——音频编码 PCM格式AD变换得到数字化音频是PCM(Plus Code Modulation)格式(CD-DA光盘中的音频格式)，数据量较大。Windows下文件是.wav，iOS下的文件是.aiff。早期的音频文件标准。 无损压缩格式无损(Lossless)压缩是经过压缩运算后，没有造成音频信息损失的压缩方法，主要用于压缩高质量的数字音乐文件。 无损压缩的压缩率约50%。 无损压缩标准 技术特点 文件 FLAC ～655KHz / 8,16,20,24 bit / 8 ch. .flac Monkey’s Audio 8…48KHz / 8,16,24 bit / 2 ch. .ape ALAC(Apple) ～384KHz / 16,20,24 bit / 8 ch. .m4a WMA lossless(MS) 8…96KHz / 16,24 bit / 6 ch. .wma * 9.1 音频适配器——音频编码 有损压缩格式有损(Lossy)压缩的压缩率可以很高，经过压缩的数字音频在回放时会有音频质量的损失，压缩率越高，音频质量越差。有损压缩中最著名的是MP3，其他的包括MPC、AAC、WMA lossy等。 MP3正式名称是MPEG-1 Audio Layer III或MPEG-2 Audio Layer III，由MPEG(Moving Picture Experts Group，活动图像专家组)研制。Windows文件后缀是.mp3。 如果将CD-DA音频(44.1KHz、16位立体声，数据流速率为44,100×2×16=1,411.2Kbps)通过MP3压缩为128Kbps速率数字音频，压缩率约11倍，但在普通MP3播放器上并不能听出明显的音频质量损失。 * 9.1 音频适配器——音频编码 有损压缩格式(续) AAC(Advanced Audio Coding) AAC是新的有损压缩算法，是MP3的下一代标准。是基于MPEG-2(及之后的MPEG-4)的音频压缩算法。AAC数字音频文件后缀包括.aac(基于MPEG-2压缩算法)、.mp4(基于MPEG-4压缩算法)等。 AAC的压缩比通常为18:1，高于MP3。支持最高192KHz抽样频率，最多48声道。 对于普通立体声，AAC采用96Kbps的压缩数据速率的效果优于MP3采用128Kbps效果。 AAC采用128Kbps的压缩数据速率可以满足高保真立体声播放要求，320Kbps压缩数据速率可以满足5.1环绕立体声播放。 * 9.1 音频适配器——音频混合器 音频混合器(Sound Mixer) 音频混合器是实现模拟信号混合的装置，可以将不同信号源或输入按照一定比例混合后输出。混音器中的所有信号源都有音量调整、平衡调整