聲音是如何編輯記錄下來的
很小的時候，看過一本未解之謎，裡面有一片講的是，在地球上某些地方，某當某些情況出現，如雷雨，陰天等在有些地形或者物體周圍會發出某些歷史聲音，更驚奇的是有的還會播放出圖像。科學家給出的解釋是，地球磁場在特定條件下記錄了這些歷史畫面以及圖像。錄音機相信90年代以前的人都玩過，他是怎樣將聲音記錄在磁帶上的呢，更早出現的唱片又是怎樣記錄的，到現在的各種MP3，MP4又是如何編輯記錄聲音的？帶著這所有疑問，開始今天的解答！
聲音能記錄下來，是因為它是一種連續的空氣振動，屬於機械振動中的縱波，具有大小和方向，我們能通過一定的技術手段記錄到這種機械振動，於是聲音就能被記錄。
旅行者攜帶的鍍金唱片
唱片是如何發聲的
唱盤上, 聲音振動由一條波浪起伏的軌道或溝槽來實現, 在唱盤平面上的波動, , 儘可能準確地再現聲波的壓力變化。當唱針沿著溝槽移動, 針尖隨溝槽波動而輕微地振動。這個振動通過機械裝置傳送一個膜而將其放大並散發在空氣中。
當唱盤轉動速度與錄音時一樣, 聲音就被準確地恢復出來, 如果不是, 它所生產的振動頻率與錄音頻率不同。各種各樣的沙沙聲來自於灰塵，引起唱針額外的運動。
老唱機有手搖唱機、4速唱機等。手搖唱機上滿發條後，一次可以連續播放1張唱片的正反2面。4速唱機播放粗紋唱片效果好於密紋唱片，放鋼針唱片也還是差強人意的，還能便於轉錄磁帶。鑽針機器唱頭為鑽石，不需更換，但播放時「沙沙」聲較大；鋼針片雜音較小，音色嘹亮，但要更換唱針。
唱片機
老唱片分為鋼針唱片、密紋唱片、粗紋唱片、鑽針唱片。播放密紋片和鋼針片用各自的唱頭，以保護密紋片。唱片應是清潔的，音槽中灰塵多會影響播放的。上世紀初國內還沒有完備的膠木唱片灌制手段，現在流散於世間的民間老唱片，大都是美、德、英、日在中國開設的唱片公司所生產，如上海百代、美國勝利等。
記錄聲音的方式常用的不外乎兩種，一種是模擬，一種是數字
模擬方式，就是將聲音的空氣震動，變成大小強弱對應的連續的電信號，然後再轉變為連續的磁信號，記錄在能被磁化的介質上，如鋼絲錄音機（很早的設備）、磁帶錄音機就是這個原理。被磁化的介質以一定的速度通過線圈（磁頭）時，強弱變化的磁場感生出強弱變化的電場，形成對應變化的電流，讓後將這種電流通過一定方式的放大，就還原出記錄的聲音了~
模擬方式還有一種不是用磁介質的，就是黑膠唱片，它的記錄原理前面和使用磁介質是一樣的，也是將空氣震動信號變成電信號，但後面就是將電信號再轉換成一種機械振動，帶動一根記錄針，將振動的規律記錄在黑膠母碟上，也就是在母碟上刻出一圈一圈的凹槽，就製作出黑膠唱片的母版，然後通過一定的技術手段翻版出能實用的黑膠唱片。還原聲音時，則正好是上述記錄過程的反向，將唱針放到凹槽里，轉動唱片，唱針就會根據凹槽的深淺、彎曲產生對應的機械振動，然後這種機械振動再轉換為電信號，通過檢波和放大，就還原出記錄的聲音了。
數字方式，也是首先將聲音的空氣振動轉變為連續變化的電信號，然後對這種連續變化的信號進行採樣（每隔一個時間段，得到電信號大小的一個值，間隔的時間越短，得到的一系列的電信號值越接近連續的波形值），將採樣得到的一串數據通過一定的演算法進行轉換、壓縮，最後得到聲音信號的一串數據，然後以文件的形式記錄下來。回放則是上述過程的逆向運算，最後得到一個變化的電信號，驅動揚聲器，將這種變化的電信號轉換為空氣振動，形成我們聽到的聲音。
如何編輯聲音
從資訊理論的觀點來看，描述信源的數據是信息和數據冗餘之和，即：數據=信息+數據冗餘。音頻信號在時域和頻域上具有相關性，也即存在數據冗餘。將音頻作為一個信源，音頻編碼的實質是減少音頻中的冗餘。
自然界中的聲音非常複雜，波形極其複雜，通常我們採用的是脈衝代碼調製編碼，即PCM編碼。PCM通過抽樣、量化、編碼三個步驟將連續變化的模擬信號轉換為數字編碼。
音頻編碼示意
聲音其實是一種能量波，因此也有頻率和振幅的特徵，頻率對應於時間軸線，振幅對應於電平軸線。波是無限光滑的，弦線可以看成由無數點組成，由於存儲空間是相對有限的，數字編碼過程中，必須對弦線的點進行採樣。採樣的過程就是抽取某點的頻率值，很顯然，在一秒中內抽取的點越多，獲取得頻率信息更豐富，為了復原波形，一次振動中，必須有2個點的採樣，人耳能夠感覺到的最高頻率為20kHz，因此要滿足人耳的聽覺要求，則需要至少每秒進行40k次採樣，用40kHz表達，這個40kHz就是採樣率。我們常見的CD，採樣率為44.1kHz。光有頻率信息是不夠的，我們還必須獲得該頻率的能量值並量化，用於表示信號強度。量化電平數為2的整數次冪，我們常見的CD位16bit的採樣大小，即2的16次方。採樣大小相對採樣率更難理解，因為要顯得抽象點，舉個簡單例子：假設對一個波進行8次採樣，採樣點分別對應的能量值分別為A1-A8，但我們只使用2bit的採樣大小，結果我們只能保留A1-A8中4個點的值而捨棄另外4個。如果我們進行3bit的採樣大小，則剛好記錄下8個點的所有信息。採樣率和採樣大小的值越大，記錄的波形更接近原始信號。
音頻編碼有損和無損
根據採樣率和採樣大小可以得知，相對自然界的信號，音頻編碼最多只能做到無限接近，至少目前的技術只能這樣了，相對自然界的信號，任何數字音頻編碼方案都是有損的，因為無法完全還原。在計算機應用中，能夠達到最高保真水平的就是PCM編碼，被廣泛用於素材保存及音樂欣賞，CD、DVD以及我們常見的WAV文件中均有應用。因此，PCM約定俗成了無損編碼，因為PCM代表了數字音頻中最佳的保真水準，並不意味著PCM就能夠確保信號絕對保真，PCM也只能做到最大程度的無限接近。我們而習慣性的把MP3列入有損音頻編碼範疇，是相對PCM編碼的。強調編碼的相對性的有損和無損，是為了告訴大家，要做到真正的無損是困難的，就像用數字去表達圓周率，不管精度多高，也只是無限接近，而不是真正等於圓周率的值。
音頻編碼使用音頻壓縮技術的原因
要算一個PCM音頻流的碼率是一件很輕鬆的事情，採樣率值×採樣大小值×聲道數 bps。一個採樣率為44.1KHz，採樣大小為16bit，雙聲道的PCM編碼的WAV文件，它的數據速率則為 44.1K×16×2 =1411.2 Kbps。我們常說128K的MP3，對應的WAV的參數，就是這個1411.2 Kbps，這個參數也被稱為數據帶寬，它和ADSL中的帶寬是一個概念。將碼率除以8,就可以得到這個WAV的數據速率，即176.4KB/s。這表示存儲一秒鐘採樣率為44.1KHz，採樣大小為16bit，雙聲道的PCM編碼的音頻信號，需要176.4KB的空間，1分鐘則約為10.34M，這對大部分用戶是不可接受的，尤其是喜歡在電腦上聽音樂的朋友，要降低磁碟佔用，只有2種方法，降低採樣指標或者壓縮。降低指標是不可取的，因此專家們研發了各種壓縮方案。由於用途和針對的目標市場不一樣，各種音頻壓縮編碼所達到的音質和壓縮比都不一樣，在後面的文章中我們都會一一提到。有一點是可以肯定的，他們都壓縮過。
音頻編碼儀器
音頻編碼頻率與採樣率的關係
採樣率表示了每秒對原始信號採樣的次數，我們常見到的音頻文件採樣率多為44.1KHz，這意味著什麼呢？假設我們有2段正弦波信號，分別為20Hz和20KHz，長度均為一秒鐘，以對應我們能聽到的最低頻和最高頻，分別對這兩段信號進行40KHz的採樣，我們可以得到一個什麼樣的結果呢？結果是：20Hz的信號每次振動被採樣了40K/20=2000次，而20K的信號每次振動只有2次採樣。顯然，在相同的採樣率下，記錄低頻的信息遠比高頻的詳細。這也是為什麼有些音響發燒友指責CD有數碼聲不夠真實的原因，CD的44.1KHz採樣也無法保證高頻信號被較好記錄。要較好的記錄高頻信號，看來需要更高的採樣率，於是有些朋友在捕捉CD音軌的時候使用48KHz的採樣率，這是不可取的！這其實對音質沒有任何好處，對抓軌軟體來說，保持和CD提供的44.1KHz一樣的採樣率才是最佳音質的保證之一，而不是去提高它。較高的採樣率只有相對模擬信號的時候才有用，如果被採樣的信號是數字的，請不要去嘗試提高採樣率。
音頻編碼流特徵
隨著網路的發展，人們對在線收聽音樂提出了要求，因此也要求音頻文件能夠一邊讀一邊播放，而不需要把這個文件全部讀出後然後回放，這樣就可以做到不用下載就可以實現收聽了；也可以做到一邊編碼一邊播放，正是這種特徵，可以實現在線的直播，架設自己的數字廣播電台成為了現實。
動次打次
數字能轉換成圖像，
首先說說數字圖像是怎麼回事，擬定一種演算法，規定了一幅畫面橫向分解成多少個點，縱向分解成多少個點，每個點稱為一個象素。每個象素的顏色又分解為紅、黃、藍三元色，要組成規定的顏色，每個象素的三種顏色的深度是不一樣的，如紅色有深紅、大紅、淺紅……等等，這種顏色的深度我們用級別表示，如純紅（大紅）我們規定是0級，最後由紅色過渡變淺成為白色為255級（這種級別一般有8級、16級、32級等等，一般為2的n次方，分的越細，表達的顏色越準確，三種顏色混合出來的顏色越接近真實，這種級別一般稱為色深），因此有了級別之後，比如某個象素x[i],就可以表達出紅色是a級，黃色是b級，藍色是c級，數學上就表示x[i]=[a,b,c],於是整幅畫面的所有象素，都這樣表達出來，通過計算機程序的處理，變成符合一定規律的數字信號。
將這些數字信號變成圖像的過程，則是上述過程的逆向運算，把數字信號轉換得到象素顏色的表達值，然後通過機器語言的翻譯，將這種數學的表達值轉換成三種顏色對應的電信號，驅動相關的電路，
如果是陰極射線管顯示器，則是三種顏色電信號分別驅動顯示器內部三種顏色的電子槍轟擊熒光屏，於是得到對應的象素點
如果是液晶顯示器，則是三種顏色的電信號分別驅動一個象素中的三種顏色象素里晶體扭轉的角度，改變三種顏色的透光程度，宏觀上呈現需要的象素顏色值
將眾多的象素這樣轉換出來，然後按一定的順序排列，最後得到的就是我們看到的圖像
電視顯像原理
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