音頻數(shù)據(jù)的PCM(Pulse Code Modulation,脈沖編碼調(diào)制)編碼后還原過(guò)程的失真主要是由于量化誤差造成的。PCM編碼過(guò)程主要包括三個(gè)步驟:采樣、量化和編碼。
- 采樣 :將時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散、幅度連續(xù)的抽樣信號(hào)。這一步驟本身并不引入誤差,只是將模擬信號(hào)離散化。
- 量化 :將時(shí)間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間離散、幅度離散的數(shù)字信號(hào)。這一步驟中,由于抽樣信號(hào)的幅度被限制在一組有限的量化級(jí)別內(nèi),因此會(huì)產(chǎn)生量化誤差。量化誤差是指原始抽樣信號(hào)的幅度與量化后信號(hào)的幅度之間的差異。這種差異在量化級(jí)數(shù)較少或量化級(jí)差較大時(shí)尤為明顯。
- 編碼 :將量化后的信號(hào)編碼形成多位二進(jìn)制碼組成的碼組表示抽樣值。編碼過(guò)程本身并不引入新的誤差,但編碼后的二進(jìn)制碼組會(huì)攜帶量化誤差的信息。
在還原過(guò)程中,接收端接收到編碼后的二進(jìn)制碼組,經(jīng)過(guò)譯碼和濾波處理,還原為模擬信號(hào)。然而,由于量化誤差的存在,還原出的模擬信號(hào)與原始模擬信號(hào)之間會(huì)存在一定的失真。這種失真主要表現(xiàn)為量化噪聲,它是量化誤差在時(shí)域和頻域上的表現(xiàn)。
需要注意的是,PCM編碼雖然會(huì)引入量化誤差,但由于其理論上的簡(jiǎn)單性和應(yīng)用上的成熟性,被廣泛認(rèn)為是一種接近無(wú)損的編碼方式。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中,PCM編碼能夠達(dá)到較高的保真水平,被廣泛用于素材保存及音樂(lè)欣賞,如CD、DVD以及常見(jiàn)的WAV文件中。然而,這并不意味著PCM編碼能夠確保信號(hào)絕對(duì)保真,它只能做到最大程度的無(wú)限接近原始信號(hào)。
此外,除了量化誤差外,PCM編碼后還原過(guò)程的失真還可能受到其他因素的影響,如編碼器的設(shè)計(jì)、傳輸信道的噪聲等。但量化誤差是其中最主要的原因。
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