8. 數位表示
在前面「聲音的表達」章節中我們曾經介紹過，通常有兩種描述聲音的方法：模擬表達以及數位表達。
模擬表達用持續的電壓波動來重現聲音振動而引起的氣壓波動。這種用電壓訊號表達聲音的方法被稱為模擬訊號。其中一個重要的模擬訊號特點就是表達聲音的電壓連續不斷的在變化。
數位採樣是將聲音的表達從模擬訊號轉換成數位訊號的過程。而數位採樣中的數字是用來表示聲音的。
圖表8-1:模擬訊號可以送入模擬轉換器(A/D轉換器，ADC)，轉換成數位訊號或儲存為數位錄音。
從技術的角度來說，數位採樣和數位錄音指的是同樣的事情。聲音的數位表達是用一系列的數字來表達連續的電壓波動的模擬訊號。數位採樣的數位訊息是通過測量相等間隔振幅的瞬間數值產生的。每一個數值都是一個採樣點。(注意「採樣」這個詞同樣用於描述這一章的整個概念。雖然測量點不能包括模擬訊號上所有的點，但是大量的採樣點已經能夠精確的將模擬訊號在數位訊號域中表達出來。
從模擬到數位轉換過程產生的波形並不是模擬波形的精確複製，而是近似一個原始的波形。
範例8-2:一個模擬轉換器對模擬訊號波形進行採樣，得到近似模擬的波形。
在數位採樣的過程中有兩個重要方面：一個是振幅的採樣速率，另一個是採樣的具體方法。
測量振幅數值的速率叫做採樣率，通常以每秒鐘測量次數採樣點來表示。每秒採樣44100，48000次是比較標準的採樣率，當然，其它採樣率從6000次到96000次都屬常見採樣率。
Low Sample Rate
範例8-3:採樣率是指每秒測量振幅的數值或者採樣點的個數。我們來聽一下採樣率4000，8000以及22000 的樣本。
採樣率必需至少達到波形最高頻率分量的兩倍才能準確的表示波形中的頻率。最低採樣率叫做奈奎斯特採樣率；給定採樣率能表示的最高頻率叫做奈奎斯特頻率。
雖然經過採樣的波形與原始波形有所不同，但是所表達的頻率是準確的。當回播的時候，濾波器能夠處理採樣時得到的波形，將邊角進行平滑處理，得到原本的波形形式。
頻譜混疊是在數位化表達方式過程當中產生的錯誤，或者說是混疊原本不存在的頻率。如果採樣率沒有達到最高頻率分量的兩倍，那麼頻率混疊現象將會發生。
範例8-4:採樣率越高，數位化波形表達的高頻分量就越精確。
分辨率是指數位錄音(或者數位合成系統)在振幅上可以表達的離散數字之最大數量。一個數位系統不可能錄製無限的振幅訊息。有些系統只能儲存幾百個不同的數值，有些系統則可以儲存成千上萬。
範例8-5:振幅的測量值必須四捨五入到最接近可被記錄的一個數字。
有時在有些範例中數位振幅代表「兩點間的分辨率」，因此必須要將數位轉移到更高或更低點的相鄰點。如果測量結果是兩個數字中的任何一個，那麼測量值必須四捨五入到最接近可被記錄的數字。
很顯然，越少四捨五入的測量值代表越好的模擬訊號到數位域的轉換。越少的四捨五入數值代表越多的分辨率，一個有很多分辨率的系統可以致作更好的聲音。一個系統的分辨率通常用比特來描述，如「八比特」或者「十六比特」。一個八比特的系統能表示256個不同的數值，一個十六比特可以的可以表達65536個不同的振幅數值。由此可證，十六比特的錄音相比，八比特表達更加準確。
