声音是怎样变成数字的？

01声音本来是什么？

我们听到的声音，本来不是数字。 它来自物体振动，并让周围空气产生不断变化的压力。

这些压力变化会向四周传播，形成声波。 我们的耳朵接收到声波，就会产生听觉。

02麦克风先做了什么？

麦克风的任务不是“直接把声音变成 0 和 1”。 它通常会先把空气振动转换成一个连续变化的电信号。

03什么叫“采样”？

模拟声音信号是连续变化的。 数字系统不能无限细地记录每一个瞬间，所以会按照固定时间间隔去“看一眼”当前信号有多高。

这个过程叫作采样（Sampling）。

04一秒钟要采多少次？

一秒钟采样多少次，叫作采样率（Sample Rate）。 单位通常是 Hz（赫兹）。

采样率越高，理论上能记录的最高频率范围也越高。 按采样理论，要想可靠表示最高频率为 f 的信号， 采样率必须高于 2f，而且实际系统还需要留出滤波余量。

05连续的高低怎样变成整数？

采样只解决了“什么时候记录”。 但每次测到的信号强度本来仍然可以是连续值。

数字系统还要把它映射到有限个可以表示的等级， 这个过程叫作量化（Quantization）。

06位深越大意味着什么？

每个采样值用多少 Bit 来保存，叫作位深（Bit Depth）。

位深越高，量化可以分得越细， 通常意味着更大的动态范围和更低的量化噪声。

07数字声音保存下来以后是什么？

完成采样和量化以后， 声音就可以表示成一串按时间排列的数字。

这种直接记录采样值的思想常见于 PCM（Pulse-Code Modulation，脉冲编码调制）。

08播放时又怎样变回声音？

播放数字音频时，过程大致反过来： 程序读取音频数据，再把数字采样值转换成连续电信号，最后驱动扬声器振动。