聲音數位化是將聲音信號轉換成數位形式的過程。這種轉換使得聲音可以以數位檔案的形式儲存和處理,方便在電腦和其他數位設備上播放、編輯和分享。

聲音數位化是將連續的聲音波形轉換成離散的數位信號的過程。這一過程涉及兩個主要步驟:取樣(Sampling)和量化(Quantization)。

取樣,把特定時間點的聲音記錄下來,取樣率越高越能詳實記錄聲音。

取樣率高時,能記錄下來的聲波情形,較接近真實的情況;取樣率低時,聲波有較明顯的失真。目前較常用的取樣率為44.1kHz,就是在1秒內進行44,100次取樣



Hz(赫茲)是什麼?是表示頻率的單位,當用於聲音數位化時,代表1秒內進行多少次取樣。人耳可以感知的聲音頻率範圍約在 20 Hz 到 20,000 Hz 之間,這被稱為聽覺範圍。


量化,將每次取樣時的聲音用位元(例如:16 bits、24 bits)保存下來,使用較多位元時,更能保存聲音的細節。

以聲波為例,圖中紅線代表聲波;直線代表會對聲波進行取樣的時間點;縱軸代表聲波能被量化的強度(音量大小)。橫線越密集,代表能記錄更細微的音量變化。綠點代表聲波量化後實際被記錄下來的強度。



在音樂編輯軟體中,可以看到關於取樣及量化的相關設定,以自由軟體Audacity為例,可以在偏好設定中查看及修改取樣的頻率、格式。


匯出多種不同品質的mp3音樂檔,例如:320kbps、128kbps、48kbps及32kbps等。匯出後,聽聽看有沒有明顯差別,並比較一下檔案大小,位元率(bps, bit Per Second)


神經科學研究對於各種刺激產生的知覺,
視覺:光照產生的(四個視覺受體)、
聽覺:接收聲音、
味覺:食物化學分子帶來的(40個的味覺受體)隨心調味,品嚐到童年時的食物或媽媽的味道、
實感觸覺、
嗅覺:(400個嗅覺受體),聞到濃郁的香料味、數位氣息。
空氣中各式各樣的化學物質如何與受器結合進而影響大腦中的嗅覺感知,一直都是科學中的未解之謎。
「好鼻師」:紅酒業、化妝品等行業。氣體感測器:聞到奇怪的異味就會立即通知警報,避免工安意外。咖啡店或餐飲業者,控管食品飲料的氣味品質
每種氣味分子的結構、原子彼此之間如何連結以及對應的氣味形容詞,如:牛肉味、花香味或薄荷味。中秋節,傳送10秒的「柚子香」送給遠方的親友吧!
虛擬實境/擴增實境(VR/AR)體驗

音訊演進


1857年 法國發明家里昂‧史考特發明了的聲波振記器,這是最早的原始錄音機,是留聲機的鼻祖。

留聲機(Phonograph) 1877年 愛迪生發明了一種錄音裝置。可以將聲波變換成金屬針的震動,然後將波形刻錄在圓筒形臘管的錫箔上。當針再一次沿著刻錄的軌跡行進時,便可以重新發出留下的聲音。這個裝置錄下愛迪生朗讀的《瑪麗有隻小綿羊》的歌詞:“Mary had a little lamb, whose fleece was white as snow.”。

黑膠唱片(Turntable)「唱盤式留聲機」,將長長的聲波一圈一圈地刻在扁平的圓盤上以重現聲音。最初的「蟲膠唱片」因為使用胭脂蟲的分泌物當材料而得其名,一面只能錄3、4 分鐘的音樂;後來以 PVC 壓製的「黑膠唱片」將此極限延伸到20幾分鐘,雙面加起來差不多是一首交響曲的長度。


卡式錄音帶(cassette tape)於1970年,輕薄好攜帶的特性,從此開啟音樂隨身聽的時代。卡帶運用磁帶作為儲存聲音的媒介,這些磁帶以捲為單位保存,用捲軸控制磁帶播放聲音,留有兩個孔洞方便機器和使用者加速或倒帶音檔。為保護資料,普遍會將磁帶與捲軸封裝在一 層塑膠外殼內,也就是我們熟悉的卡帶外貌。

CD (Compact Disc)唱片於1980年代,以類比技術忠實記錄原音,把連續的音波切成小段,然後將小段波形轉變成1或0的數位訊號儲存。在電子顯微鏡下觀察CD光滑面,會看到很多代表1的凹洞,沒有凹洞的平面處則代表0。光碟機會以雷射光讀取這些訊號,播出接近原音的聲音。


數位下載(Digital Download) 數位音樂於2003年,Apple推出數位媒體網路商店iTunes Store,提供近一百萬首合法授權歌曲給使用者付費下載。MP3壓縮格式於1991年,捨棄 CD 音訊裡對人耳不重要的部分,把聲音檔案變小。

數位串流音樂(Streaming Media),Spotify等平台興起,逐漸成為主流

Analog to Digital Converter (ADC) 
Digital to Analog Converter (DAC)





 [wav]
未壓縮的數位音源,稱為 PCM 音源。 由於它是一種“未壓縮”的類型,沒有經過“壓縮”以減小檔大小,因此音質幾乎與CD相同,它消耗了大量 GB。
 [WMA]
Windows Media Audio
 [MP3]
檔大小相對較輕且流行率高。
 [ogg]
 OGG 是在上述 MP3 專利問題開始引起轟動的時代作為替代品創建的。在相同碼率下,音質優於 mp3,滲透率遠不及 MP3,有些軟體可能無法讀取這種格式。OGG可能無法在智慧手機上讀取,因此有必要考慮到用戶環境進行處理。
 [M4A]
比 mp3 具有更好的音質和更薄的檔大小。iPhone使用iTunes經常使用這種格式。


  • 波動與聲音 - 均一
  • 體驗數位串流音樂 - spotify(scitech@bjjh.tp.edu.tw)
  • 數位線上錄音 - SpeakPipe
  • 數位音訊素材(注意版權) - 日本秋山裕和 - 下載
  • 數位音訊素材(注意版權) - maou - 下載
  • 逐字稿 - 雅婷
  • Audacity - 聲音 - 安裝
  • Youtube的免費音效庫
  • 班級:資科
    座號:聲音數位化
    姓名:
    標題:音訊數位化原理
    備註:
    班級:資科
    座號:聲音數位化
    姓名:
    標題:音樂人的聽力測試!你能聽到多少赫茲呢 ?(20~20000Hz)
    備註: