一、数字音频

数字音频可以粗糙的理解为将本质是模拟信号的声音音频数字化，那么如何数字化呢，需要经过三个步骤：采样、量化和编码。

采样：将声音的振动信息转化为电信号，再对电信号进行放大处理得到声音的模拟信号，再对声音的模拟信号（初中物理的声音振幅图）进行采样就是在时间轴上对模拟信号进行高频率的抽取。把时间连续的模拟信号转换成时间离散、声音幅度连续的信号（相当于把折线图拆分成高度密集的柱状图）。一般都是每隔相等的一小段时间采样一次，其时间间隔称为采样周期（柱之间的间隔），倒数称为采样频率。

根据奈奎斯特定理（即采样），按照比声音最高频率高两倍以上的频率对声音进行采样。人耳可以识别的声音频率范围是20HZ和20KHZ，所以为了让人可以听到听觉上高质量的音频，我们的采样频率一般为44.1KHZ，这样可以让人耳听到的声音质量不会有被降低的感觉。采样频率越高，可恢复的声音信号越丰富，其声音的保真度越好。

量化：把幅度上连续取值（模拟量）的每一个样本转换为离散值（数字值）表示（可以理解为对柱状图进行量化深度的横切），因此量化过程又是也称为A/D转换（模数转换）。量化后的样本是用若干位二进制数来表示的，位数的多少反映了度量声音波形幅度的精度，称为量化精度，也称为量化分辨率，也叫量化深度或者说位深度。

举例：每个声音样本的振幅幅度若用16位比特表示，16比特即两个字节，一个short，所表示的范围是[-32768,32767]，共有65536个可能的取值，因此深度是65536，精度是1/65536，精度高；若只用8位表示，则样本的取值范围是0~255，深度是255，精度是1/256。精度低。

量化精度越高，所能表示的声音振幅就越丰富，声音的质量越好，需要的存储空间也就越多；量化精度越低，声音质量越差，而需要的存储空间也越少。

声道数：记录声音时，如果每次生成一个声波数据，称为单声道；每次生成两个声波数据，称为双声道。使用双声道记录声音，个人理解是采用不同位置接收到的两个声波，能够在一定程度上再现声音的方位，反映人耳的听觉特性。

数字音频存储大小：采样频率、量化深度数越高，声音质量也越高，保存这段声音所用的空间也就越大。立体声（双声道）存储大小是单声道文件的两倍。即：文件大小（B）=采样频率（Hz）×录音时间（S）×（量化深度/8）×声道数（单声道为1，立体声为2）
如：录制1分钟采样频率为44.1KHz，量化深度为16位，立体声的声音（CD音质），文件大小为：
44.1×1000×60×(16/8)×2=10584000B≈10.09MB

编码：编码是按照一定格式记录采样和量化后的数字数据，比如顺序存储或者压缩存储等。

这里面涉及了很多种音频数据的编码存储格式，通常所说的音频的裸数据格式就是脉冲编码调制（PCM）格式数据。描述一段PCM数据一般需要一下几个概念：量化格式（sampleFormat）或者说位深度或者说量化深度、采样率（sampleRate）、声道数（channel）。

这几个概念也是用来描述判断声音的音质的指标。比如描述一段CD音质：该CD的位深度是16比特（2个字节）、采样率为44100、声道数为2。

上述的数字音频存储大小，其实不是一个用来衡量音频大小的标准指标。对于声音格式常用数据比特率来描述声音的大小，即1S内声音对应的比特数目。

数据比特率：CD音质的数据比特率是：44.1KHZx2Bx2x1s=176.4KBPS。接下来在用数据比特率x60s就同样得到1min音频的存储容量，是约10.1MB。符合奈奎斯特定理的CD音质的音频一般被视作“无损音频”。

压缩编码：上述1min的音频就要占据10.1MB的存储空间，耗费10.1MB的网络流量，很直观的发现存储代价和网络传输的代价都有点高，因此我们需要对音频进行压缩。那怎么进行压缩呢？其实也是通过编码技术对音频进行压缩的，这种编码叫做压缩编码。

压缩编码的重要指标直观可见是压缩比，理所当然它需要小于1。

压缩算法包括有损压缩和无损压缩。

无损压缩是指解压缩后声音可以和压缩前的声音完全一致，也就是说完全复原。

在常用的压缩格式中，用的较多的方法是有损压缩，也就是说会丢失声音的一部分信息然后无法完全复原。往往压缩比越多，丢失的信息也就越多，信号还原后的失真也会越高。

因此根据不同的应用场景（存储设备（手机和服务器）、传输网络环境（国内和国外）、播放设备（手机和服务器）等），可以采用不同的压缩编码算法，如PCM、WAV、AAC、MP3、Ogg等，尽量的压缩掉冗余信号（即不能被人耳感知到的信号，包括人耳听觉范围之外的音频信号以及被掩蔽掉的音频信号等），从而尽可能让 可以在声音复原时减少失真的必要信息 丢失最少。

下面介绍几种常用的压缩编码格式：

（1）WAV编码

PCM（脉冲编码调制）是Pulse Code Modulation的缩写。WAV编码的一种实现（哪种WAV实现都不会进行压缩操作）就是在PCM的数据格式前面加上44字节，分别用来描述PCM的采样率、声道数、量化格式等信息。

• 特点：音质非常好，大量软件都支持。
• 适用场合：多媒体开发的中间文件、保存音乐和音效素材。

理解PCM数据的参考链接：PCM数据格式介绍_SuperLi-CSDN博客

（2）MP3编码

MP3编码具有不错的压缩比，使用LAME编码（MP3编码格式的一种实现）的中高码率的MP3文件，听感上非常接近源WAV文件。在不同的应用场景下，需要调整合适的参数来达到最好的效果。

• 特点：音质在16KB/s以上表现还不错，压缩比比较高，大量软件和硬件都支持，兼容性好。
• 使用场合：高比特率下对兼容性有要求的音乐欣赏。

（3）AAC编码

AAC是新一代的音频的有损压缩技术。它通过一些附加的编码技术（比如PS、SBR等），衍生出了LC-AAC、HE-AAC、HE-AAC v2三种主要的编码格式。

LC-AAC是比较传统的AAC，主要应用于中高码率场景的编码（>=10kB/s）;

HE-AAC（相当于AAC+SBR）主要应用于中低码率场景的编码（>=10kB/s）；

HE-AAC v2（相当于AAC+SBR+PS）主要应用于低码率场景的编码（<=6KB/s）。

事实上，大多数编码器在（<=6KB/s）时自动使用PS技术，而大于这个值则不加PS，相当于普通的HE-AAC。

• 特点：在小于16KB/s的码率下表现优异；
• 场合：多是用于视频中音频轨的编码。

（4）OGG编码

OGG很有潜力，算法出色，可以用更小的码率达到更好的音质，16KB/s的OGG编码比码率为24KB/s的码率更高的MP3编码质量还好。

• 特点：可以用比MP3更小的码率实现比MP3更好的音质，高中低码率下均有良好的表现，问题是对硬件或者软件的兼容性不够好，也就是说不是所有的芯片和软件算法都兼容了OGG算法；另外由于目前还没有媒体服务软件的支持，所以基于OGG的数字广播无法实现，因此不具备流媒体特性。
• 适用场合：语音聊天的音频消息场景。

二、图像

视频由一幅幅图像构成，所以先学习图像。

白光可以被分解为红绿蓝三种无法再被分解的光，所以红绿蓝三种色光被称为三原色光。白光中含有等量的红光（R），绿光（G），蓝光（B）。

 

 

三、视频