AV Foundation ② 了解数字媒体

模拟信号

   在现实生活中，我们所看到的和听到的信息都可以通过模拟信号表达，这里的信号常常指物理现象中被测量对变化的响应，例如声音、光、温度、位移、压力，这些物理量可以使用传感器测量。模拟信号中，不同的时间点位置的信号值可以是连续变化的。

数字信号

   数字信号是离散时间信号（Discrete-time signal）的数字化表示，通常可由模拟信号获得。虽然，几乎所有的传递介质，例如电缆、无线电波、光纤等，应用在数字或模拟信号上都可以，但是数字技术相较于模拟技术，可以更有效的利用这些介质。所以，我们一般以数字方式呈现影像以及声音。

数字媒体

    在现代社会，我们听着各种平台的音乐，浏览短视频，和朋友分享我们的照片等等这些都是数字媒体，很显然，我们已经处在一个数字化的时代。数字媒体是指以数字形式编码的传播媒体，数字媒体可以在计算机上创建、浏览、分发、修改、存储，包括计算机程序和软件、数字影像、数字视频、互联网网页、数字音频（如mp3）等。数字媒体的发展得益于不同介质信息数字化的发展，同时也使得不同媒体的信息实现了数字化的转换，不同介质的融合也成为了可能。

采样

    现实生活中的信号是连续的，信号的频率和强度是在不断变化的。但是数字世界的信号是离散的，通常由二进制 0 和 1 两个状态表示。要将模拟信号转换成我们能够存储并传输的数字信号，要经过模拟-数字转换过程，我们将这个过程称为采样（Sampling）。

量化

    若离散时间信号在各个采样点（Samples）上的取值只是原来模拟信号取值（可能需要无限长的数字来表示）的一个近似，那么我们就可以用有限字长（字长长度因应近似的精确程度而有所不同）来表示所有的采样点取值，这样的离散时间信号称为数字信号。将一组精确测量的数值用有限字长的数值来表示的过程称为量化。

从概念上讲，数字信号是量化的离散时间信号，而离散时间信号则是已经采样的模拟信号。

数字媒体采样的方式

对媒体内容进行数字化主要由两种方式：

• 时间采样

  捕捉一个信号周期内的变化，主要用于音频信号数字化。

• 空间采样

  一般用在图片数字化和其它可视化媒体内容数字化的过程中。对一幅图片在一定分辨率之下捕捉取亮度和色度，进而创建由该图片的像素点数据所构成的数字化结果。

编解码器压缩

    对信号进行数字化时，如果能够保留原始、未压缩的数字呈现效果，需要大量的存储空间，所以我们可以看到不经过压缩的数字资源会占用大量的存储空间。为缩小数字媒体文件的大小，我们需要对其使用压缩技术。对数字媒体进行压缩可以大幅度缩小文件的尺寸，但是通常会在资源的质量上有小幅可见的衰减。

    编解码器编码一个数据流或者用于传输、存储、加密的信号，解码一段用于回放或编辑。大多数编解码器是有损的，目的是为了得到更大的压缩比和更小的文件大小。当然也有无损的编解码器，但是通常没有必要为了一些几乎注意不到的的质量损失而大大增加编码后文件的大小。除非该编码的结果还将在以后进行下一步的处理，此时连续的有损编码通常会带来较大的质量损失。

压缩算法

• 有损编解码（破坏性）

      在软件界有许多相对更加流行的编解码器是有损的，意味着它们压缩过程牺牲了一定的质量。通常这种压缩看起来同未被压缩的声音或图像没区别。更小的数据集缓解了相对高昂的存储器。较低的数据率也降低了花销并在数据传输过程中提升了传输质量。

• 无损编解码（非破坏性）

      也有许多的无损压缩，特别应用于在需要原始流中所有信息时压缩模式下获取数据。如果保留数据流的原始质量比削减相应的更大数据更加重要，那么无损压缩更佳。连续使用多种编解码器或者编码体系也会显著的降低质量。不断下降的存储空间开销和网络带宽正使得有损压缩的需求下降。