早期音频存储
模拟信号 (Analog Signal)：在时间和幅度上都是连续的，理论上可以包含无限多的细节，但存储和传输效率较低。
唱片机
Record Player
基本组件
- 「转盘」(Turntable)
- 转盘最初是一个圆柱体，但后来变成了由马达驱动的平坦旋转盘。
- 「音臂」(Tonearm)
- 音臂固定在转盘上，并延伸到唱片表面。
- 「唱针」(Stylus)
- 音臂的末端是唱针，这是与唱片接触并重现录制声音的部分。
- 最早的唱针有水晶尖端，后来被陶瓷取代，最终发展为使用钻石的尖端。
工作原理
- 当唱片旋转时，唱片「凹槽」(Groove) 壁上的微小凹痕会带动唱针移动。
- 唱针的运动会在连接的线圈中产生电磁场的波动，从而感应出电流。
- 该电流被传送到放大器，从而重现原始声音。
- 制作唱片的过程与播放过程非常相似，只不过是相反的方向。不是通过唱针划过凹槽重现录音，而是通过与输入源相连的刻盘刀划过空白唱片，刻出凹槽。从这个母版上制作出金属模具，然后进行批量生产。
黑胶唱片机
Vinyl
- 难以保持唱片无划痕，划痕会导致爆裂声
- 跳轨导致某些部分反复播放
- 如果放置在热源附近，唱片可能会变形，导致无法播放
磁带
Tape
- 最早的磁带录音机在1928年发明于德国，使用的是开盘式 (reel-to-reel) 格式
- 二战后，美国的飞利浦公司推出紧凑型盒式磁带 (Compact cassette)，但窄磁轨和较慢的录音速度影响了音质
数字化存储
数字信号 (Digital Signal)：在时间和幅度上都是离散的，在传输和存储过程不易受到噪声影响。
采样率
Sample Rate
指的是「每秒」从连续信号中提取并组成离散信号的「采样数量」，用赫兹 (Hz) 表示。
- 采样点指的是音频信号在特定时间间隔内「被记录的振幅值」。
- 采样频率的倒数叫作采样周期或采样时间，是采样之间的时间间隔。
是常见的 CD 采样率，表示每秒采集 44100 个样本。
- 早期的数字音频录音机是由视频机器改装的。在 60 Hz 的视频中，有 35 条空白行，每帧剩下 49 0行，或每场 245 行用于采样。如果每行存储 3 个样本，采样率就是 60 × 245 × 3 = 44.1 kHz。
选择采样率的值时，可以参考「香农定理 (Shannon’s Theorem)」。
- 采样频率 () 至少是信号中最高频率 () 的两倍，才能准确重建原始信号。
- 的值称为「奈奎斯特频率」 (Nyquist Frequency)。
帧
Frames
音频信号在处理过程中被分割成许多「帧」
- 一个帧通常包含多个采样点，具体数量取决于编码格式。
- 这些帧使得音频数据可以更高效地编码、压缩和处理。
在 44.1kHz 的采样率下，1 个采样点的时间间隔是：
- 单个采样点的时长远小于人耳能分辨的最小时间间隔（约 ）。因此音频处理通常以帧为单位，而不是单个采样点。
音频削波
声卡
Sound Card
一种硬件，负责：
模拟信号 → 数字信号
ADC，Analog-to-Digital Conversion，可以理解音频「录制」的过程
模拟输入（麦克风） → 抗混叠滤波 → 模数转换 → 数字输出
- 抗混叠滤波器 (Anti-aliasing Filter)：一种低通滤波器，去除高于奈奎斯特频率的频率成分，避免高频成分会被错误地映射到低频范围，导致信号混叠失真 (Aliasing Distortion)
数字信号 → 模拟信号
DAC，Digital-to-Analog Conversion，可以理解音频「播放」的过程
数字输入 → 数模转换 → 抗镜像滤波 → 前置放大 → 模拟输出（扬声器）
- 前置放大 (Pre-Amplification)：对低电平信号进行初步放大的过程，目的是提高信号的强度，使其达到适合后续处理或录制的水平，同时减少噪声干扰