多媒体技术课件第五章

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1、第五章 音频信息处理 第五章音频信息处理 5.1 概述 5.2 音频信号数字化 5.3 常用的数字音频文件 5.4 音频编辑处理软件 5.1概述 一、什么是声音？1.声音客体：物体的振动，产生空气波动主体：人类通过听觉器官所感受到空气波动而产生的心理现象。听觉范围：20-20000 Hz，语音：300-3000 Hz听觉：响度 -振幅高度 -频率听觉心理：物体的振动波引起的感受次声波音频超声波语音20 300 3000 200002.声音的量纲：频率、振幅、相位波形、声强3.声音的分类：1）音频信号2）亚音信号3）话音信号4）超音频信号4.音频信息处理技术1）音频获取技术2）音频合成技术3）音

2、频定位技术4）音频编码、解码技术5）音频网络传输技术5.声音质量与音频频率范围 声音质量 音频范围 电话质量 200Hz-3.4KHz 调幅广播 50Hz-7KHz 调频广播 20Hz-15KHz 宽带音响 20Hz-20KHz二、声音三要素。音调-频率的高低 高音低音，与声带、共振腔有关。音强-振幅的大小 嗓门大小，由肺部决定。音色-包含频率的多少 泛音，由大大小小的共振腔产生1.音调音调与基频基频：音调是指声波的基频，在音乐中称为音高。音调与声音的频率有关，频率快则声音高，频率慢则声音低。将基频取对数后与人的音高感觉成线性关系，音律中最常见的12平均律中的音阶划分，就是在频率对数坐标取等分

3、而得来的。音阶 CC#DD#EFF#GG#AA#B简谱 1#1 2#234#45#56#67频率（Hz）261277293311330349370392415440466494频 率（对数*20）48.348.849.349.850.350.851.351.852.352.853.353.82.音色音色与谐波谐波：音色是由混入基音的谐波（泛音）所决定的，即取决于声波的频谱。每个基音都有固有的频率和不同音强的泛音，从而使每个声音具有特殊的音色效果。3.音强音强与振幅振幅：音强取决于声音的幅度，即振幅的大小与强弱。声波信号的强弱程度，与声音信号的幅度成正比。一般用声音信号幅度取对数后再乘20所得值

4、来描述声强，以分贝（dB）为量纲，此时称为音量。在处理音频信号时，一般用动态范围来定义音频信号的相对强度：动态范围动态范围=20*log（信号的最大强度（信号的最大强度/信号最小强度）（信号最小强度）（dB）1.音频信号的主要技术指标频带宽度频带宽度：音频信号的频率范围 动态范围动态范围：音频信号的最大强度与最小强度之比。信噪比信噪比：有用信号的平均功率与噪音的平均功率之比。2.音频信号的特性三、音频信号的技术指标三、音频信号的技术指标一、音频信号的特点1.音频信号是时间依赖的连续媒体；2.有两个声道，理想的合成声音应是立体声；3.对语言信号的处理，不仅是信号处理问题，还要抽取语意等其他信息。

5、5.2 音频信号数字化二、声音信号数字化1.采样：将在时间轴上连续的声音波形进行时间轴上的离散化 2.量化：对采样后的幅值样本进行离散化处理 3.编码：将采样后量化好的数据按照一定的数据格式编排存放到计算机 5.2 音频信号数字化三、数字音频的技术指标 1.采样频率：指一秒钟内的采样次数采样定理 T 1/2fc 或 fc 1/2T2.量化位数：量化位数决定了量化等级（M=2n）3.声道数：一次同时产生的声波组数 4.编码算法：一般有无压缩编码和压缩编码 5.2 音频信号数字化四、WAVE文件的存储容量 1.存储容量的计算存储容量存储容量=（量化位数（量化位数采样频率采样频率声道数声道数持续时间

6、）持续时间）/8/8（ByteByte）CD光盘采用了双声道16位采样，采样频率为44.1KHz，可达专业级水平。若某首流行歌曲的长度为3.5分钟，则该歌曲占用的存储容量为：1644.110002(3.560)8=37044000（B）=35.33MB 2.存储方式 3.播放方式 5.2 音频信号数字化五、数字音频的编码标准 1.ITUITU标准标准：2.MPEGMPEG标准标准有MPEG、MPEG、MPEG和MPEG几种。3.AC-3AC-3标准标准由Dolby实验室在AC-2的基础上开发出来的音频编码技术。目前是美国HDTV的音频标准。适用于电视广播、数字广播、有限电视、直播卫星以及家庭音

7、响等各个领域4.GSMGSM标准标准由欧洲数字移动特别工作组制定。速率为13kb/s，采用RPE-LTP算法，适用于移动通信的低速语音编码。5.CTIACTIA标准标准美国数字移动通信标准。速率为8kb/s，采用VSELP算法，压缩率高，计算量适中，适用于移动通信的低速语音编码。5.2 音频信号数字化一、常用的数字音频文件1.波形声音文件波形声音文件(1)(1)WAVWAV文件文件 (2)VOCVOC文件文件(3)PCMPCM文件文件(4)MP3MP3文件文件(5)RARA文件文件(6)WMA(udioWMA(udio)2.合成声音文件合成声音文件：以.mid为后缀，通过语音合成器产生相应声音

8、的非波形格式的MIDI文件。3.混合型文件混合型文件：既有波形文件的特征，又有非波形文件的特征的文件。其中最有代表性的是.mod文件。5.3 常用的数字音频文件 MIDI是Musical Instrument Digital Interface的首写字母组合词，可译成“电子乐器数字接口”。用于在音乐合成器(music synthesizers)、乐器(musical instruments)和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。使用计算机利用声音合成技术生成音乐的技术称为电子音乐合成。电子音乐合成与MIDI系统电子音乐合成声音分类 乐音 噪音乐音的音质 基音 泛音 乐音的四要素 音高 音色

9、响度 时值音乐基础知识电子音乐合成模拟合成法：减法合成滤波器 加法合成数字合成法：FM频率调制合成 Wavetable波表合成 LA线形合成 AI先进集成式合成 AV先进向量合成 VAST可变结构合成技术产生乐音的方法很多，现在用得较多的方法有两大类：音乐合成技术MIDI系统 1982年，国际乐器制造者协会通过了美国Sequential Circuits公司的大卫.史密斯提出的“通用合成器接口”的方案，并改名为“音乐设备数字接口”，即“Musical Instrument Digital Interface”,缩写为“MIDI”，公布于世。1985年11月，国际乐器制造者协会公布了MIDI 1

10、.0版的细节规定。若干次修订。MIDI的形成MIDI系统 各个MIDI设备通过专用的串行电缆(MIDI线)连接，并以 31.25 KBPS 的速度传送着数字音乐信息。MIDIThru Out InMIDI的物理接口标准MIDI设备的连接简单连接复杂连接MIDI系统MIDI的通道概念二、WAVE与MIDI有何区别 1.MIDIMIDI音乐的产生原理音乐的产生原理 5.3 常用的数字音频文件 二、WAVE与MIDI有何区别 2.WAVE文件与MIDI文件的区别(1)文件格式的不同(2)声音的来源不同(3)存储的容量不同(4)适用的范围不同 5.3 常用的数字音频文件 三、如何对三、如何对WAVWA

11、V文件格式进行转换文件格式进行转换 1.WAVEWAVE文件转换为文件转换为MP3MP3文件文件 5.3 常用的数字音频文件 三、如何对三、如何对WAVWAV文件格式进行转换文件格式进行转换 2.2.其它文件格式转换为其它文件格式转换为MP3MP3文件文件 5.3 常用的数字音频文件 一、常用的音频编辑处理软件1.音频信息的种类(1)波形音频（Wave from Audio）(2)MIDI音频（MIDI Audio）(3)数字音频（CD Audio）2.音频信息的采集方式(1)个人制作：利用音频编辑处理软件（如Windows中的录音程序、专业录音软件WaveEdit或MIDI制作软件Cakewalk等）进行制作。(2)声音素材库中获取(3)Internet下载(4)通过其它途径（如CD、DVD以及电视节目等）获取 5.4 音频编辑处理软件 一、常用的音频编辑处理软件3.音频素材的准备(1)音频数据的获取(2)音频数据的播放 4.音频信息编辑处理(1)波形处理软件(2)MIDI软件 5.4 音频编辑处理软件 二、Audio View5.4 音频编辑处理软件 三、MP3制作5.4 音频编辑处理软件