音频信号处理

机械波的波长、强度变化的信息载体

音频信号（audio signals）是表示机械波的信号，是机械波的波长、强度变化的信息载体。根据机械波的特征，可把为规则信号和不规则信号。其中规则信号又可以分为音乐等。规则信号是一种连续变化的模拟信号，可用一条连续的曲线来表示。正弦波有三个重要参数：角频率 ω（波长λ，λ=2πv/ω）、幅度A（强度正比于A的平方）和相位φ ，这也就决定了正弦波的特征。

简介

音频信号的目的是为了表示机械波，其强弱体现在机械波的强度上，感觉的音调体现在机械波的波长上。机械波表示时，信号在时间和幅度上都是连续的模拟信号。机械波具有一切波（包括电磁波、引力波等）所具有的特性，例如反射、折射和衍射等。

对机械波的分析表明，机械波由许多波长不同的成分组成，是一种复合信号。音频信号的一个重要参数就是带宽，用来描述组成复合信号的波长范围，在1.7cm~17m之间。而视频信号的带宽是6MHz，不同的是，视频带宽用来描述的不是波长范围，而是视频图像单位时间内传递的信息量，与像素和帧数有关。

指标

波长宽度：信号的波长越宽，所包含的波长信号越多，效果越好。

动态范围：动态范围越大，信号强度的相对变化范围越大，效果越好。

信噪比：信噪比SNR（SignaltoNoiseRatio）是有用信号与噪声之比的简称。信噪比越大，效果越好。

传输方式

1、信号的平衡传输

平衡传输是一种应用非常广泛的信号传输方式。它是利用相位抵消的原理将信号传输过程中所受的其他干扰降至最低。它需要并列的三根导线来实现，即接地、热端、冷端。所以平衡输入、输出插件必须具有3个脚位。

传输线当然也得是2芯1屏蔽层的线，由于热端信号线和冷端信号线在同一屏蔽层内相对距离很近，所以在传输过程中受到的其他干扰信号也几乎相同。然而被传输的热端信号和冷端信号的相位却相反，所以在下一级设备的输入端把热端信号和冷端信号相减，相同的干扰信号被抵消，被传输信号由于相位相反而不会损失。所以在专业的场合和传输距离比较远的时候通常使用平衡传输方法。

2、信号的非平衡传输

非平衡传输只有两个端子信号端与接地端，在要求不高和近距离信号传输的场合使用。

处理系统

数字信号处理是20世纪60年代才开始发展起来的，开始是贝尔实验室及麻省理工学院用电子计算机对电路与滤波器设计进行仿真，奠定了数字滤波器的发展基础。60年代中期，发明了快速傅里叶变换，使傅里叶分析的计算速度提高了百倍以上，从而达到了可以利用电子计算机进行谱分析的目的，奠定了信号与系统分析的实用基础，形成了以数字滤波及快速傅里叶变换为中心内容的数字信号处理的基本方法与概念。70年代开始，数字信号处理这个专用名词在科技领域问世。

信号的数字化

信号的数字化就是将连续变化的模拟信号转换成离散的数字信号，一般需要完成采样、量化和编码三个步骤。

采样——是指用每隔一定时间间隔的信号样本值序列，代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。

量化——是用有限数量的近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为数量有限、有一定间隔的离散值。

编码——则是按照一定的规律，把量化后的离散值用二进制数码表示。

存储

文件的储存可以分成压缩和无压缩两种，常见的无压缩文件格式为*.wav，而压缩文件格式为*.mp3，关于这一部分的详细资料可以参照音频文件格式。文件的存取时，主要有三个需要考虑因素，即通道、取样率和分辨率：