我们都知道虽然电脑能做的事情非常多，但是从底层的原理上讲，它只会认0和1。
0和1是数字信号，是
不连续的。可是电脑的声卡却能输出音频，显卡能输出视频，而视频和音频都必须是
连续的模拟信号才能被我们听到，看到。那么计算机是如何在硬盘上储存这些模拟信号的呢？
首先我们要明确的是：硬盘上的数据的确都是0和1，不是连续的模拟信号！耳机之所以能够输出模拟的音频信号是因为声卡里面有一个DAC模块，即
数字-模拟转换器(Digital-Analog Converter)。DAC的实现方法就不在这里赘述了（因为说起来很麻烦干脆不说了-_-||）
DAC是用来放音乐的，那录音自然就是用ADC（Analog-Digital Converter）了。同样，这个模块也是在声卡上的。接下来我就简单说一说ADC是如何工作的。但在那之前，有些背景知识需要介绍一下。

插~~楼

为什么必须是连续的信号才能被我们听到，看到？
楼主发的帖子是一个个单独的字，是不连续的，通过屏幕显示出来是一个个像素，是不连续的，但是我们都能看到，也都能理解你的意思嘛。

这个也有吐槽点，现实生活中的信号难以保证是带限的。

例子：电话系统
在实际应用中，一般会认为人声的频宽是3.5kHz左右(你一般不会在电话里尖叫吧。。)
根据采样定理，采样率f > 7kHz才能完整重现信号。实际的采样率一般是8kHz，因为重现信号的时候需要用到低通滤波器(LPF)，而滤波器的传递函数曲线不可能是“矩形”，所以要留点空间出来，所以就选择了8kHz而不是正好7kHz。

2. 采样方式
上文中的采样模型其实做了个假设，那就是每个样本都是精确采样的，而实际上并非如此。如果是精确采样的话，那么可能采样到的值会有无限多个(连续信号嘛)。
在实际应用中，可能采样到的值是有限个的，这样一来采出来的样本就不是精确的了。可以说是只有更精确，没有最精确。
实际采样的时候，人们会把信号可能出现的电平分成L个级别，使得采样时每个样本的值都等于一些规定的值(像不像原子里的电子能级？)。
L越大，采样时出现的误差就越小，信号还原度的好坏主要就是由采样的误差决定的。
上图是一个L=16情况下的示意图。可以看到，信号的电平从最高到最低一共被分成了16个等级，采样的时候也就只可能采到16个值。若信号的最高电平是M，最低电平是-M，那么每个等级之间的差Δ=2M/L
一般来说，L=2^n，n为正整数。每个样本在计算机中可用一组n-bit的0和1来表示。
以L=16=2^4为例，我可以规定最低电平值用0000表示，最高电平值用1111，中间的电平值按照强度顺序排。我也可任意规定其他的表示方法。

再用一次上面的电话系统的例子：
在电话系统里，一般有L = 256 = 2^8，意味着每个样本在计算机中要用8个bit表示。
那么一秒钟之内的信息量是多少呢？前面说过电话系统的采样频率是8kHz，所以每秒会产生8000个样本。因为每个样本的信息量是8 bits，所以一秒钟的信息量就是64000个bit.
这就是我们所熟悉的“比特率”了。64000个bit一秒就是64 kilo-bit per second
即64kbps

以上这种编码连续信号的方式叫做
脉冲编码调制（Pulse Code Modulation,PCM）
例题：假如CD编码使用的是PCM，那么70分钟CD音质的音乐至少要占硬盘多少空间？
采样频率f = 44.1kHz，每秒44100个样本，每个样本占16 bits
70分钟 = 4200秒，因此所占空间就是44100*16*4200 = 2963520000 bits
换算一下就是353.28MB
因为CD里边一般都会有两个声道(所谓的stereo)，所以把这个数字乘以2就大约是700MB了，也就是我们平常看到的一般CD的容量

写完了。。
(面瘫)

其实我前边不该写“ADC是如何工作”的。。因为我根本就没说电路
真正的ADC相当麻烦，不好科普。我大概也不适合写科普，可能比较适合问答。。

童鞋们可以自行尝试计算CD音乐的比特率，然后百度一下自己算得对不对哦~
我们经常用到的MP3,WMA等格式实际上就是各种压缩算法，不过这些算法就比PCM复杂多了。。。you can see they have lower bit rates

楼主应该说说数字信号是如何存储在硬盘上的。

洗个澡先，看看一会儿或者明天有时间的话就加点料

经过跟以上过程相似的计算后可得：
所以
证毕

信噪比的单位一般为分贝(dB)
比如说某音箱的信噪比为80dB，即输出信号功率是噪音功率的10^8倍，输出信号标准差则是噪音标准差的10^4倍，信噪比数值越高，噪音越小。
这个结论也得到了SNR = L^2的支持，L越大，SNR越大，即回放质量越好。

科普帝

信号分析正在学，

这个科普不错嘛，高中生应该都能看懂

还是例题：
一信号的频宽为B。若以最低采样频率进行采样并用量化级数L=2^n的PCM编码，求编码后的比特率表达式？
根据采样定理，最低采样频率应为f = 2*B，所以每秒会产生2B个样本
由L=2^n可知，每个样本要占n个bit
所以一秒之内的信息量就是2B*n，即bit rate = 2Bn

顶一下……