阅读下列说明,回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
各种多媒体应用软件都需要录制采集大量的音频素材。并且在计算机内对音频信息进行编辑和处理。以适应存储、传输和播放的需求。一般在进行多媒体创作时，采集自然声音信号需要使用麦克风等声电转换设备,先将声波变成模拟电信号，再由计算机通过声卡采集模拟信号并将其变换成数字音频信息。
【问题1】(6分)
请说明模拟声音信号数字化过程的基本步骤,每个步骤涉及到的基本参数有哪些,在数字化过程中通常如何确定这些参数。
【问题2】(5分)
定义声音信号的动态范围为信号电压绝对值的最大值Vmax与最小值Vmin之比。对动态范围是256的声音信号进行数字化采样，要求量化噪声要比Vmim至少低一个数量级，满足系统需求的最少量化位数是多少?请写出计算过程及结果。
【问题3】(4分)
选择采样频率为44.1kHz、样本精度为16位的声音数字化参数，录制1分钟的双声道未经压缩的音频信号需要的存储空间为多少千字节(KB)?请写出计算过程及结果。
【问题1】
基本步骤主要包括采样和量化两部分，采样是对模拟声音信号在时间轴上的离散化，量化是对信号在采样点处幅度值的离散化。
采样需要确定采样频率，量化主要需要确定量化精度和量化特性。
采样频率依据采样定理确定，量化精度主要取决于量化级的多少，即量化数据的二进制位数，可以依照具体应用要求的SQNR、信号动态范围等确定。
【问题2】
根据题目，Vmax/Vmin= 256，即Vmin= Vmax/ 256
最大量化噪声是量化间隔的1/2，如果用n位量化，最大量化噪声为Vmax/2n
比Vmim小一个数量级的数是Vmax/ 2560,
2n= 2048，比2560小，212=4096,比2560大，故n最小为12位时量化噪声能满足要求。
【问题3】
数据量=采样频率Hz× (量化位数/8) ×声道数×时间s (Byte)
= 441000× (16/8) ×2×60 (Byte)
= 10584000 Byte
= 10584000/ 1024 (KB) = 10335.9375 KB
在多媒体制作领域，音频素材是不可或缺的部分。可以利用外部声源设备通过声卡把声音输入计算机;通过软件对声音进行编辑、合成、音效处理等操作;通过音箱实现声音的输出。本题主要考查考生对多媒体系统中声音信号数字化处理的基本概念、基本原理、技术参数的掌握程度以及灵活应用基础知识的能力。题目要求考生经过认真分析,计算,将理论与实践相结合,提出解决问题的方法和途径。
【问题1】
模拟声音信号的数字化过程就是基本的连续信号进行A/D变换的过程,也就是信号采样和量化的过程，其中对连续信号在时间维度上的离散化称为采样，采样样本电压幅度值的离散化称为量化。
模拟声音信号的数字化技术涉及两个基本的参数，即采样频率和样本的量化精度，二者的乘积就是数字信号的数据率。通常采样频率依据采样定理来确定，而量化精度需要根据应用的要求和技术指标限制来具体分析，比如依据信号的动态范围、SQNR 指标要求等来确定量化精度。
在实际应用中，我们往往会在数据率与信号精度之间取舍，这是率失真理论讨论的问题,而数据率又是在信号采样频率与样本量化精度之间进行权衡取舍的结果。
【问题2】
在实际的工程应用中，声音信号数字化的指标通常会依据具体需求确定,需要满足系统的最低要求。保证信号有足够的动态范围,不会因为量化精度不足而导致信号无法满足要求就是一种实际的工程需求。考生应该掌握根据基本原理计算数字化参数，设计合理有效的系统。
量化噪声是指量化过程导致的幅度值误差，这个量化误差的最大值不会超过量化间隔的一半，如果用n来表示量化位数，则最大量化噪声为Vmax/2n。学生根据这个基本条件，可以计算出满足系统要求的量化参数。
【问题3】
计算数字化音频信息的数据量是比较容易的，只要能够正确地理解采样和量化的过程,明确采样和量化的参数定义即可。
一般地，不压缩编码的声音信号的数据量可以表示如下:
数据量=采样频率Hz×(量化位数18)×声道数×时间s (Byte)
