音頻信號（audio signals）是表示機械波的信號，是機械波的波長、強度變化的信息載體。根據機械波的特徵，可把為規則信號和不規則信號。其中規則信號又可以分為音樂等。規則信號是一種連續變化的模擬信號，可用一條連續的曲線來表示。正弦波有三個重要參數：角頻率 ω（波長λ，λ=2πv/ω）、幅度A（強度正比於A的平方）和相位φ ，這也就決定了正弦波的特徵。
基本介紹
- 中文名：音頻信號處理
- 外文名：Audio signal processing
- 分類：規則信號和不規則信號
簡介,指標,傳輸方式,處理系統,信號的數位化,存儲,相關操作,
簡介
音頻信號的目的是為了表示機械波，其強弱體現在機械波的強度上，感覺的音調體現在機械波的波長上。機械波表示時，信號在時間和幅度上都是連續的模擬信號。機械波具有一切波（包括電磁波、引力波等）所具有的特性，例如反射、折射和衍射等。
對機械波的分析表明，機械波由許多波長不同的成分組成，是一種複合信號。音頻信號的一個重要參數就是頻寬，用來描述組成複合信號的波長範圍，在1.7cm~17m之間。而視頻信號的頻寬是6MHz，不同的是，視頻頻寬用來描述的不是波長範圍，而是視頻圖像單位時間內傳遞的信息量，與像素和幀數有關。
指標
波長寬度：信號的波長越寬，所包含的波長信號越多，效果越好。
動態範圍：動態範圍越大，信號強度的相對變化範圍越大，效果越好。
信噪比：信噪比SNR（SignaltoNoiseRatio）是有用信號與噪聲之比的簡稱。信噪比越大，效果越好。
傳輸方式
1、信號的平衡傳輸
平衡傳輸是一種套用非常廣泛的信號傳輸方式。它是利用相位抵消的原理將信號傳輸過程中所受的其他干擾降至最低。它需要並列的三根導線來實現，即接地、熱端、冷端。所以平衡輸入、輸出外掛程式必須具有3個腳位。
傳輸線當然也得是2芯1禁止層的線，由於熱端信號線和冷端信號線在同一禁止層內相對距離很近，所以在傳輸過程中受到的其他干擾信號也幾乎相同。然而被傳輸的熱端信號和冷端信號的相位卻相反，所以在下一級設備的輸入端把熱端信號和冷端信號相減，相同的干擾信號被抵消，被傳輸信號由於相位相反而不會損失。所以在專業的場合和傳輸距離比較遠的時候通常使用平衡傳輸方法。
2、信號的非平衡傳輸
非平衡傳輸只有兩個端子信號端與接地端，在要求不高和近距離信號傳輸的場合使用。
處理系統
信號處理(signal processing) 是對各種類型的信號，按各種預期的目的及要求進行加工過程的統稱。對模擬信號的處理稱為模擬信號處理，對數位訊號的處理稱為數位訊號處理。所謂"信號處理"，就是要把記錄在某種媒體上的信號進行處理，以便抽取出有用信息的過程，它是對信號進行提取、變換、分析、綜合等處理過程的統稱。
數位訊號處理是20世紀60年代才開始發展起來的，開始是貝爾實驗室及麻省理工學院用電子計算機對電路與濾波器設計進行仿真，奠定了數字濾波器的發展基礎。60年代中期，發明了快速傅立葉變換，使傅立葉分析的計算速度提高了百倍以上，從而達到了可以利用電子計算機進行譜分析的目的，奠定了信號與系統分析的實用基礎，形成了以數字濾波及快速傅立葉變換為中心內容的數位訊號處理的基本方法與概念。70年代開始，數位訊號處理這個專用名詞在科技領域問世。
信號的數位化
信號的數位化就是將連續變化的模擬信號轉換成離散的數位訊號，一般需要完成採樣、量化和編碼三個步驟。
採樣——是指用每隔一定時間間隔的信號樣本值序列，代替原來在時間上連續的信號，也就是在時間上將模擬信號離散化。
量化——是用有限數量的近似原來連續變化的幅度值，把模擬信號的連續幅度變為數量有限、有一定間隔的離散值。
編碼——則是按照一定的規律，把量化後的離散值用二進制數碼錶示。
存儲
檔案的儲存可以分成壓縮和無壓縮兩種，常見的無壓縮檔案格式為*.wav，而壓縮檔案格式為*.mp3，關於這一部分的詳細資訊可以參照音頻檔案格式。檔案的存取時，主要有三個需要考慮因素，即通道、取樣率和解析度：
- 舉例來說，如果想獲取檔案的屬性，可以在電腦上藉由MATLAB輸入指令audioinfo(檔案名稱稱)，得到檔案的相關屬性如下：
- 因為檔案格式是*.wav，所以是無壓縮(uncompressed)。
- 通道(NumChannels)： 1
- 取樣率(SampleRate)： 44100Hz
- 解析度(BitsPerSample)： 16
相關操作
- [y, fs] = audioread(檔名)：y是向量，fs是取樣率。
- audioinfo(檔名)：回傳各種檔案的相關資訊，像是取樣率、通道數量、解析度...等。
- sound(y, fs)：以fs的取樣率播放。
- wavwrite(y, fs, filename)：將y信號，以取樣速率fs，寫到filename.wav之中。
- Y = fft(y)：將時間軸上的信號y，轉換為傅立葉變換後的信號Y。
