高中信息技术——GoldWave音频处理刷题点整理

前言：以下是关于高中信息部分针对音频处理的刷题点整理。（好久都没有时间做一些知识的整理，以后还是抽时间当天整理完毕，不然老是容易忘记。）

1. 音频信息三要素

1.1 采样频率（44100Hz）

周围生活环境中的各种信号变化，比如温度变化、湿度变化、声音变化等都是连续的变化。而计算机由于期二进制计数的特殊性，导致其只能记录离散的信号。因此在采集连续信号时，我们要像小学时候学描点画图一样采集数据点。当采集数据点足够多时，绘制的图形就看上去接近于连续。

采样频率，也称为采样速度或者采样率，定义了单位时间内从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，也就是1s内采集多少个点，它用赫兹(Hz)来表示。

采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间，它是采样之间的时间间隔。通俗的讲采样频率是指计算机单位时间内能够采集多少个信号样本。

1.2 量化位数（16bit）

量化位数是对模拟信号的幅度轴进行数字化，它决定了模拟信号数字化以后的动态范围。量化位数决定了动态范围，量化位数有8位和16位两种。8位从最小值到最大值只有256个级别，16位则有65536个大小级别。可以说量化位数越多，音质越好。

1.3 时间

不管是总音频时长还是选中的音频时长大多都是标注出来以秒单位计数，所以后期计算容量时候即使遇到了分单位，也要转换成秒计算更简便。

2. 左右声道

我们听声音时，可以分辨出声音是由哪个方向传来的，从而大致确定声源的位置。我们之所以能分辨声音的方向，是由于我们有两只耳朵的缘故。例如，在我们的右前方有一个声源，那么，由于右耳离声源较近，声音就首先传到右耳，然后才传到左耳，并且右耳听到的声音比左耳听到的声音稍强些。

如果声源发出的声音频率很高，传向左耳的声音有一部分会被人头反射回去，因而左耳就不容易听到这个声音。两只耳朵对声音的感觉的这种微小差别，传到大脑神经中，就使我们能够判断声音是来自右前方。这就是通常所说的“双耳效应”。

3. 常见音频操作

3.1 删除

对于选中一块区域后执行删除操作，是指把当前选中音频删除，后面音频内容前移。

对于立体声(即双声道)音频来说，若选中单声道删除，不会改变总时长，因为选中的单声道删除后，后面音频前移，为了和剩下的声道时间对齐，静音补足时长。
对于立体声(即双声道)音频来说，若选双声道删除，会改变总时长，因为选中的双声道删除后，剩下两声道的最长时长都是一样的，就是总时长减去删除的时长。
对于单声道音频来说，若选中单声道删除，会改变总时长，因为选中的删除后，剩下的时长就是总时长减去删除的时长。

3.2 剪裁

对于选中一块区域后执行剪裁操作，是指把当前选中音频留下，未选中部分删除。

对于立体声(即双声道)音频来说，若选中单声道剪裁，不会改变总时长，因为选中的单声道剪裁后，为了和剩下的声道时间对齐，静音补足时长。
对于立体声(即双声道)音频来说，若选双声道剪裁，会改变总时长，因为选中的双声道剪裁后，剩下两声道的最长时长一样，都是总时长。
对于单声道音频来说，若选中单声道剪裁，会改变总时长。

3.3 静音

静音操作可以理解为之前有数值的音频现在全部初始化为0。值得注意的是，静音操作虽然初始化为0，但并不代表其存储容量会减少，只是这些存储中的数值变为0而已，不会改变存储容量。

3.4 淡入

淡入效果本身没有什么好说的，只需要记住它是从0开始，逐渐放大。

3.5 淡出

淡出效果和淡入效果相反，音频声波逐渐变小至0。

4. 存储容量计算

4.1 .wav格式

.wav格式就跟图片的.bmp格式一样，是最原始的格式。所以它的一个声道的计算方法为：
时间(s)×频率(Hz)×量化位数(bits)时间(s)\times频率(Hz)\times量化位数(bits) 时间(s)×频率(Hz)×量化位数(bits)
上述公式计算可得的只是一个声道的存储容量，对于双声道格式，需要再×2\times2×2。

上述最后算出的单位是bit，若最后需要转换成KB或者MB需要进行转换：

1B = 8 bit
1KB = 1024 B
1MB = 1024 KB

4.2 .mp3格式

.mp3格式是经过数据压缩后的格式，所以不能直接像.wav格式那样计算，应该通过数据率来计算，比如上图的128kbps：
时间(s)×数据率(kbps)时间(s)\times数据率(kbps) 时间(s)×数据率(kbps)
由于数据率代表的是 kbpersecondkb \space per \space secondkb per second，所以上面数据率和时间相乘结果单位是kbkbkb。并且上述公式直接从时间和数据率来说，不涉及到声道，所以不管双声道还是单声道都不需要额外×1\times1×1或者×2\times2×2。

5. 刷题tips

5.1 看格式

看左上角的存储后缀名，分析给出音频是.wav还是.mp3格式。不同的格式计算存储容量方法不同。

5.2 看声道

确定给出的这段音频是立体声还是单声道，因为单声道和双声道的存储容量计算方法有时会有差别，以及操作上对总时长的影响也不同。

5.3 看时间

时间分为总时长和选中时长，特别在删除和剪裁两个操作时对应的时间长度修剪也是不同的。

5.4 看选中声道和选中时间

选中声道和选中时间的操作影响，主要体现在对其进行删除剪裁操作的对时间的影响，具体如何影响见上文。

5.5 每步操作后都确认当前时间再进行下一步操作

举个例子，比如对于一个双声道文件的单声道进行操作，先删除10s，再插入10s。如果连在一起看，很容易认为总时长不变。其实这时候是分成两步操作：

第一步删除10s后，由于单声道删除10s，其文件总时长要和时间最长的声道对齐，因此总时长不变。
而后又在单声道插入10s，要再次和总时间最长的声道对齐，所以这时候音频总时长增加10s。

因此建议每次进行一步操作后，都计算下时长。