众所周知，声音是模拟信号。 在传输过程中，噪声干扰和能量损失会导致失真和衰减。 因此，模拟传输时，每隔一定距离用放大器放大信号的强度。 在放大信号强度的同时，也放大了噪声引起的信号失真。 在传输距离变大时，通过多级放大器的串联连接而重叠失真，信号的失真越来越大。 另一方面，数字传输只有表示0和1的变化模式的数据。 方波脉冲式的数字信号在专用传输过程中除了衰减外，还会产生失真，但采用应答器代替放大器。 通过确定域值等方法，应答器可以识别和恢复原始的0和1变化模式，并生成和传输新的信号，完全消除了衰减和失真。 这种多级传输不会积累由噪声引起的失真。

图1是声音信号的数字传输的示意图。 发送端通过编解码器首先将语音模拟信号转换为数字信号，然后在数字信道上发送，接收端将通过编解码器接收的数字信号恢复为语音模拟信号。

一、声音信号的数字化

时间上和振幅上连续的模拟语音信号经过采样、量化、编码等可以得到离散数字表示的数字信号。

1采样。采样是指在特定时刻测量模拟信号并且在时间上量化模拟信号。 具体方法是按相等或不相等的短时间进行采样。 时间上相等的样本是均匀样本，而时间上不相等的样本是不均匀样本。 均匀采样也称为线性采样，非均匀采样也称为非线性采样。

2量化。层是指划分信号强度并以幅度量化模拟信号。 具体方法是将整个强度分成几个小部分。 划分为段的宽度相等的情况称为线性层次，划分的段不相等的情况称为非线性量化。

语音信号的采样、量化和编码如图2所示。

3编码。编码是指用二进制表示量化后的整数值。 分为123个阶段，量化值为0到127，每个样本编码七个二进制位。 分为32个阶段，每个样本只需用五个二进制位进行编码。

采样频率越高、量化越多，数字化信号越能接近原始模拟信号，编码的位数也越多。

二、声音信号的编码和解码标准MPEG

MPEG标准明确了语音和电视图像的编码和解码过程，严格规定了语音和图像数据编码构成比特流的语法，提供了解码器的测试方法等。

MPEG—1声音写为MPEG—1音频，用于定义声音数据的编码和解码。 标准名称为iso/iec 11172-3:1993信息技术编码视频图像专家组

MPEG—2声音写为MPEG—2音频，用于规定语音数据的编码和解码。 mpeg—1音频扩展，支持多个通道。 标准名称为iso/iec 13818-3:1988信息技术-通用

MPEG—4声音，标准名称为is0/iec 14496-3 verylowbitrateaudio-visual coding-part3: audio。

三、声音信号数字化的应用

　　1．PC机构造的MIDI系统。MIDI（musical instrument digital interface）的中文含义是电子乐器数字接口，它用于音乐合成器（music synthesiz-ers）、乐器（musical instruments）和计算机之间，把演奏信息转换为电子数据。在MIDI电缆上传送的不是声音，而发给MIDI设备或其他装置让它产生声音或执行某个动作的指令。MIDI接口通常包含3种不同的MIDI连接器，用IN（输入），OUT（输出）和THRU（穿越）。按照MIDI标准，生成的文件比较小，容易编辑，可以和其他媒体一起播放，以加强演示效果。

　　由PC机构适的MIDI系统，如图3所示。在这个系统中，PC机使用内置的MIDI接口卡，用来把MIDI数据发送到外部的多音色MIDI合成器模块。像多媒体演示程序、教育软件或游戏等应用软件，它们把信息通过PC总线发送到MIDI接口卡。MIDI接口卡把信息转换成MIDI消息，然后送到多音色声音模块同时播放出许多不同的声音，如钢琴声、低音和鼓声。使用安装在PC机上的高级的MIDI音序器软件，用户可以把MIDI键盘控制器连接到MIDI接口卡的MIDI IN端口，也可以有相同的音乐创作功能。

　　2．文本—语音转换系统（TTS）。文本一语音转换是将文本形式的信息转换成自然语音的一种技术，其最终目标是使计算机输出清晰而有自然的声音。

　　3．IP电话。IP电话、因特网电话、VoIP都是在IP网络即信息包交换网络上进行的呼叫和通话，而不是在传统的公众交换电话网络上进行的呼叫和通话。IP电话的通话过程如图5所示。

　　来自麦克风的声音在声音输入装置中转换成数字信号，声称“编码声音样本”输出，这些输出样本以帧为单位组成声音样本块，并拷贝到缓冲存储器；IP电话应用程序估算样本块的能量；选择一种算法进行压缩编码；在样本块中插入样本块头信息，封装到用户数据包协议套接接口成为信息报；信息包在物理网络上传送；通话的另一方接受到信息包之后，去掉样本块头信息，使用与编码算法相反的解码算法重构声音数据，再写入到缓冲存储器；从缓冲存储器中把声音拷贝到声音输出设备转换成模拟声音，完成一个声音样本块的传送。