《音频信息处理技术》PPT课件

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1、http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/www.zg- http:/ http:/www.skf- http:/www.nsk- http:/www.fag- http:/ http:/www.ntn- http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/www.xunchi- http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/www.ort- 第 2页 /共 68页

2、 本 章 导 读 音 频 信 息 处 理 技 术 是 多 媒 体 信 息 处 理 的 主 要 技 术 之 一 ，它 使 计 算 机 具 备 了 录 音 、 声 音 编 辑 、 语 音 合 成 、 声 音 播 放等 功 能 。 在 MPC中 ， 可 以 通 过 声 音 传 递 信 息 、 制 造 效 果 、营 造 气 氛 及 演 奏 音 乐 等 。 目 前 的 音 频 信 息 处 理 技 术 主 要 包括 模 拟 声 音 信 号 的 数 字 化 、 数 据 压 缩 编 码 、 数 字 音 效 处 理 、音 频 文 件 存 储 、 传 输 、 播 放 等 内 容 。 本 章 主 要 介 绍 声 音

3、 信号 及 其 数 字 化 的 基 本 概 念 、 音 频 卡 的 组 成 及 其 工 作 原 理 、数 字 音 频 的 采 集 与 编 辑 、 MIDI音 乐 以 及 几 个 常 用 的 音 频 处理 软 件 等 内 容 ， 并 以 Adobe Audition3.0版 本 为 例 ， 详 细介 绍 音 频 信 息 编 辑 处 理 的 具 体 方 法 。 http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/www.zg- http:/ http:/ww

4、w.skf- http:/www.nsk- http:/www.fag- http:/ http:/www.ntn- http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/www.xunchi- http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/www.ort- 第 3页 /共 68页 本 章 主 要 内 容4.1 音 频 基 础 知 识 4.2 音 质 标 准 与 评 价4.3 音 频 的 数 字 化 与 编 码4.4 音 频 卡4.5 数 字 音 频 的 采 集 与 编 辑4.6 MIDI音 乐 第 4页 /共 68

5、页 4.1 音 频 基 础 知 识4.1.1 声 音 的 物 理 特 征 声 音 是 由 物 体 振 动 产 生 的 ， 并 以 声 波 形 式 通 过 介 质 （ 如空 气 、 水 、 金 属 等 ） 传 播 。 物 理 上 ， 声 音 可 以 用 一 条 连 续 曲线 来 表 示 ， ,如 图 4-1 。 物 体 振 动 的 最 大 位 移 称 为 振 幅 A， 声波 中 两 个 连 续 波 峰 （ 或 波 谷 ） 之 间 的 距 离 称 为 周 期 T， 周 期的 倒 数 1/T即 为 频 率 f， 以赫 兹 （ Hz） 为 单 位 ， 频 率反 映 了 单 位 时 间 （ 1秒 ） 物

6、体 振 动 的 次 数 。 图 4-1 声 波 的 振 幅 与 频 率TA t0 第 5页 /共 68页 声 音 按 频 率 可 分 为 三 类 ： 音 频 、 次 声 、 超 声 l 低 于 20Hz的 声 音 称 为 次 声l 频 率 范 围 在 20Hz 20kHz范围 的 可 听 声 音 称 为 音 频 ， 其 中 人 说 话 发 出 的 语 音 信 号 的频 率 范 围 是 300Hz 3kHzl 频 率 高 于 20kHz的 称 为 超 音频 （ 或 超 声 ） 15 20 300 3k 20k 50k f(H z)音 频 信 号语 音 信 号 超 声 信 号次 声 信 号图 4-

7、2 不 同 声 音 信 号 的 频 率 范 围 可 听 的 音 频 声 音 又 可 分 为 语 音 、 乐 音 、 效 果 音 、 合成 音 、 噪 音 （ 声 ） 等 五 种 。 第 6页 /共 68页 4.1.2 音 频 三 要 素 音 频 有 三 个 主 要 属 性 ， 分 别 是 音 调 、 音 强 和 音 色 ， 它 们既 反 映 了 音 频 信 号 的 基 本 特 征 ， 也 是 人 感 受 声 音 信 号 的 三 个主 要 因 素 ， 因 此 又 被 称 为 音 频 三 要 素 。 音 调 ： 又 称 音 高 ， 反 映 声 音 的 高 低 程 度 ， 由 声 音 信 号 的频

8、率 大 小 所 决 定 。 频 率 越 大 ， 音 调 越 高 ； 频 率 越 小 ， 音 调 越低 。 音 强 ： 又 称 响 度 ， 反 映 声 音 的 大 小 或 强 弱 ， 由 振 幅 和 声源 距 离 共 同 决 定 。 振 幅 越 大 ， 距 离 越 小 ， 音 强 （ 响 度 ） 越 大 。 音 色 ： 又 称 音 质 ， 反 映 声 音 的 品 质 ， 它 由 振 动 物 体 （ 声源 ） 的 材 料 、 结 构 、 状 态 等 自 身 因 素 决 定 ， 表 现 为 声 源 的 频带 宽 度 。 第 7页 /共 68页 4.1.3 数 字 音 频 的 三 种 形 式 音 频

9、（ Audio） 是 指 频 率 在 20Hz 20kHz范 围 内 的 可 听 声音 ， 是 多 媒 体 信 息 中 的 一 种 媒 体 类 型 听 觉 类 媒 体 。 目 前 多 媒 体 计 算 机 中 的 音 频 主 要 有 波 形 音 频 、 CD音 频 和MIDI音 乐 3种 形 式 。1、 波 形 音 频 ： 是 由 外 部 声 音 源 通 过 数 字 化 过 程 采 集 到 多 媒 体 计 算 机 中的 所 有 声 音 形 式 。 可 通 过 编 辑 （ 裁 剪 、 合 成 、 效 果 等 ） 、 编码 压 缩 、 存 储 、 传 输 以 及 还 原 播 放 等 方 式 进 行

10、处 理 。 在 波 形音 频 中 ， 有 一 类 特 殊 的 声 音 需 要 特 别 提 到 ， 即 人 的 语 音 。 语音 是 波 形 声 音 中 人 的 说 话 声 音 ， 具 有 内 在 的 语 言 学 、 语 音 学的 内 涵 。 第 8页 /共 68页 2、 CD音 频 CD-音 频 （ CD-Audio） 是 存 储 在 音 乐 CD光 盘 中 的 数 字 音频 ， 可 以 通 过 CD-ROM驱 动 器 读 取 并 采 集 到 多 媒 体 计 算 机 系统 中 ， 并 以 波 形 音 频 的 相 应 形 式 存 储 、 传 输 和 处 理 。3、 MIDI音 乐 也 称 MID

11、I音 频 。 它 将 音 乐 符 号 化 并 保 存 在 MIDI文 件 中 ，并 通 过 音 乐 合 成 器 产 生 相 应 的 声 音 波 形 来 还 原 播 放 。 音 频 是 时 间 的 函 数 ， 具 有 很 强 的 前 后 相 关 性 ， 所 以 实时 性 是 音 频 处 理 的 基 本 要 求 。 第 9页 /共 68页 4.1.4 数 字 音 频 的 文 件 格 式音 频 文 件 通 常 分 为 两 大 类 ： 声 音 文 件 和 MIDI文 件下 表 介 绍 几 种 常 用 的 音 频 文 件 格 式 及 后 缀 名 ：序 号 音 频 文 件 名 称 后 缀 名1 Wave文

12、 件 .WAV 2 AIFF文 件 .AIF/.AIFF 3 Audio文 件 .AU 4 Sound文 件 .SND 5 Voice文 件 .VOC 6 Mpeg音 频 文 件 .MP1/.MP2/.MP3 7 RealAudio文 件 .RA/.RM/.RAM 8 Windows Media Audio文 件 .WMA/.ASF/.ASX/.WAX 9 MIDI文 件 .MID/.RMI/.CMI/.CMF 10 Module文 件 .MOD/.S3M/.XM/.MTM/.FAR/.KAR/ 第 10页 /共 68页 4.1.5 音 频 处 理 工 具 软 件 简 介 音 频 工 具 软

13、件 在 内 容 上 主 要 指 处 理 数 字 音 频 和 MIDI乐 谱的 各 种 工 具 软 件 ， 在 功 能 上 包 括 音 频 采 集 、 编 辑 、 合 成 、 编码 压 缩 以 及 MIDI乐 谱 的 创 作 、 编 辑 、 发 布 等 环 节 。 按 照 音 频 处 理 的 基 本 过 程 ， 通 常 可 把 音 频 工 具 软 件 分 为 ： 1、 MIDI制 作 软 件 2、 音 频 处 理 软 件 3、 音 频 压 缩 软 件 4、 音 乐 CD刻 录 软 件 第 11页 /共 68页 4.2 音 质 标 准 与 评 价4.2.1 音 质 等 级 标 准 音 质 是 指

14、音 频 信 号 经 传 输 、 处 理 后 所 再 现 的 声 音 质 量（ 保 真 度 ） 。等 级 频 率 范 围 音 质高 端 DVD 0 48kHz 顶 级标 准 DVD 0 24kHzCD-DA音 质 10Hz 20kHz 高FM广 播 音 质 20Hz 15kHz 较 高AM广 播 音 质 50Hz 7kHz 中电 话 音 质 200Hz 3.4kHz 低 第 12页 /共 68页 4.2.2 音 质 客 观 评 价 客 观 评 价 是 指 通 过 检 测 仪 器 测 量 音 频 信 号 的 技 术 指 标 来 进行 声 音 质 量 评 价 ， 主 要 技 术 指 标 有 ： 频

15、带 宽 度 、 动 态 范 围 和 信噪 比 等 。 理 论 上 ， 声 音 信 号 是 由 许 多 频 率 不 同 的 分 量 信 号 组 合 而成 的 复 合 信 号 ， 因 此 ， 声 音 的 频 带 宽 度 特 指 复 合 声 音 信 号 的频 率 范 围 ， 范 围 越 大 ， 频 带 越 宽 ， 可 包 含 的 音 频 信 号 （ 谐 波 ）越 丰 富 ， 因 而 声 音 质 量 就 越 高 。 实 际 上 ， 再 现 声 音 （ 特 别 是 乐 音 ） 的 质 量 与 所 用 的 播 放设 备 和 场 地 条 件 有 关 。 高 质 量 的 音 频 信 号 要 通 过 高 品 质

16、 的 音响 设 备 在 较 好 的 音 响 环 境 中 ， 才 能 再 现 出 高 质 量 的 音 响 效 果 。对 于 音 响 设 备 而 言 ， 主 要 关 注 失 真 度 、 频 响 、 瞬 态 响 应 、 信噪 比 、 声 道 分 离 度 、 声 道 平 衡 度 等 指 标 。 第 13页 /共 68页 4.2.3 音 质 主 观 评 价 主 观 评 价 是 指 通 过 人 聆 听 各 种 声 音 而 产 生 的 好 恶 感 觉 来 进行 声 音 质 量 评 价 。 1、 语 音 质 量 评 价 方 法 常 用 的 主 观 评 价 方 法 有 ： 平 均 主 观 分 法 ， 失 真 平

17、 均 主 观 分法 ， 判 断 满 意 度 测 量 法 等 。 ITU-TP800标 准 中 定 义 的 MOS， 它 将 语 音 质 量 分 为 5级 ， 如表 所 示 ： 等 级 音 质 主 观 感 觉5 优 未 察 觉 失 真4 良 刚 察 觉 失 真 ， 但 不 讨 厌3 中 察 觉 失 真 ， 稍 微 讨 厌 2 差 讨 厌 ， 但 不 令 人 反 感1 劣 极 其 讨 厌 ， 令 人 反 感 第 14页 /共 68页 2、 乐 音 质 量 评 价 乐 音 音 质 的 优 劣 取 决 于 多 种 因 素 ， 如 声 源 特 性 、 音 响 器材 的 信 号 特 性 、 声 场 特 性

18、 、 听 觉 特 性 等 。 因 此 ， 对 音 响 设备 再 现 的 乐 音 音 质 的 准 确 评 价 难 度 较 大 。 主 观 评 价 乐 音 音 质 ， 一 般 是 通 过 再 现 乐 音 的 响 度 、 音 调和 音 色 的 变 化 及 其 组 合 来 评 价 音 质 的 ， 几 种 典 型 的 听 感 ： 定 位 感 ， 空 间 感 ， 层 次 感 ， 厚 度感 ， 立 体 感 。 除 此 之 外 ， 还 有 力 度 感 、 亮 度 感 、 临 场 感 、软 硬 感 、 松 紧 感 、 宽 窄 感 等 许 多 评 价 音 质 的 听 感 。 第 15页 /共 68页 4.3 音

19、频 的 数 字 化 与 编 码 计 算 机 在 处 理 音 频 信 号 之 前 ，必 须 将 模 拟 的 声 音 信 号 数 字 化 ，形 成 数 字 音 频 。 具 体 过 程 包 括 ：采 样 、 量 化 、 编 码 。4.3.1 采 样 与 采 样 频 率 采 样 是 每 间 隔 一 段 时 间 读取 一 次 声 音 信 号 幅 度 ， 使 声 音信 号 在 时 间 上 被 离 散 化 ， 如 图4-2所 示 。 采 样 的 主 要 参 数 是采 样 频 率 。 第 16页 /共 68页 采 样 频 率 ： 是 指 将 模 拟 声 音 波 形 数 字 化 时 ， 每 秒 钟 所 抽取 声

20、 波 幅 度 样 本 的 次 数 ， 其 计 算 单 位 是 kHz(千 赫 兹 )。 如 图4-3是 模 拟 声 音 信 号 数 字 化 时 的 采 样 图 示 。 一 般 来 讲 ， 采 样 频 率越 高 声 音 失 真 越 小 ， 用 于存 储 数 字 音 频 的 数 据 量 也越 大 。 采 样 频 率 的 高 低 是 根据 声 音 信 号 本 身 的 最 高 频率 和 采 样 定 理 决 定 的 。 图 4-3 声 音 信 号 采 样 第 17页 /共 68页 采 样 定 理 ： 在 进 行 模 拟 /数 字 信 号 的 转 换 过 程 中 ， 当 采样 频 率 fs大 于 信 号

21、中 最 高 频 率 fmax的 2倍 时 ， 即 fs=2fmax， 采样 之 后 的 数 字 信 号 完 整 地 保 留 了 原 始 信 号 中 的 信 息 。 采 样 定理 又 叫 奈 奎 斯 特 定 理 （ Nyquist theory） 。表 4-4 不 同 音 质 数 字 音 频 的 常 用 采 样 率采 样 率 音 质 频 率 范 围8,000 Hz 电 话 04,000 Hz11,025 Hz 低 于 AM广 播 05,512 Hz22,050 Hz 接 近 FM广 播 011,025 Hz32,000 Hz 优 于 FM广 播 016,000 Hz44,100 Hz CD-DA

22、 022,050 Hz 48,000 Hz 标 准 DVD 024,000 Hz96,000 Hz 高 端 DVD 048,000 Hz 第 18页 /共 68页 4.3.2 量 化 与 量 化 位 数 量 化 就 是 把 采 样 得 到 的 声 音 信 号 幅 度 转 换 为 数 字 值 ，是 声 音 信 号 在 幅 度 上 被 离 散 化 。 量 化 位 数 n定 义 了 每 个 采 样 点 的 数 据 范 围 （ 0 2n-1） ，也 叫 量 化 等 级 ， 量 化 等 级 的 多 少 决 定 了 声 音 的 动 态 范 围 。 图 4-4 量 化 位 数 与 动 态 范 围 第 19页

23、 /共 68页 4.3.2 量 化 与 量 化 位 数表 4-5 不 同 音 质 的 量 化 位 数 、 量 化 范 围 、 动 态 范 围量 化 位 数 音 质 量 化 等 级 动 态 范 围8位 电 话 256 48 dB16位 CD 65,536 96 dB24位 DVD 16,777,216 144 dB32位 顶 级 4,294,967,296 192 dB 第 20页 /共 68页 4.3.3 声 道声 道 个 数 是 反 映 音 频 数 字 化 质 量 的 另 一 个 因 素 。单 声 道 ： 采 集 声 音 数 据 时 ， 仅 采 集 一 个 声 波 的 数 据双 声 道 （

24、立 体 声 ） ： 采 集 两 个 声 波 数 据多 声 道 （ 环 绕 立 体 声 ） ： 采 集 两 个 以 上 声 波 数 据声 道 数 越 多 ， 再 现 出 的 音 响 效 果 就 越 好 。 第 21页 /共 68页 4.3.4 音 频 采 样 的 数 据 量数 字 音 频 的 数 据 量 主 要 取 决 于 两 个 因 素 ：u音 质 因 素 ： 由 采 样 频 率 、 量 化 位 数 和 声 道 数 3个参 数 决 定 。u时 间 因 素 ：单 位 时 间 的 数 据 量 可 用 下 式 表 示 ： fcbs8v= v： 为 单 位 时 间 的 数 据 量 （ Kbps）f c

25、： 为 采 样 频 率 （ kHz）b： 为 量 化 位 数 （ bit）s： 为 声 道 数 4.3.5 音 频 数 据 编 码音 频 数 据 压 缩 方 法 分 类 PCM为 脉 冲 调 制 编 码 ，DPCM为 差 分 脉 冲 调 制 编 码 ，ADPCM为 自 适 应 差 分 脉 冲 调 制 编 码 , VSELP为 矢 量 和 激 励 线 性 预 测 编 码 ，MPLPC为 多 脉 冲 激 励 线 性 预 测 编 码 ，CELP为 码 本 激 励 线 性 预 测 编 码 。 第 23页 /共 68页 4.3.6 音 频 编 码 标 准 1、 一 般 语 音 音 质 的 音 频 压 缩

26、 标 准u特 点 ： 音 质 低 ， 能 听 到 声 音 就 可 以u应 用 ： 各 类 提 示 音u压 缩 标 准 ： CCITT A Law CCITT Law 低 采 样 率 或 低 量 化 位 数 的 PCM 第 24页 /共 68页 2、 电 话 音 质 的 音 频 压 缩 标 准u频 率 范 围 :300Hz 3.4kHz， 用 标 准 的 PCM编 码 。u压 缩 标 准 ： G系 列 音 频 压 缩 标 准uG系 列 音 频 压 缩 标 准 利 用 的 技 术 ： 线 性 预 测 技 术 矢 量 量 化 技 术 综 合 分 析 技 术u典 型 的 算 法 ： ADPCM CEL

27、P LD-CELP（ 短 时 延 码 本 激 励 线 性 预 测 编 码 ） RPE-LTP（ 长 时 线 性 预 测 规 则 码 激 励 ） VSELP（ 矢 量 和 激 励 线 性 预 测 编 码 ） 第 25页 /共 68页 标 准 参 数 说 明G.711 PCM编 码 ， 采 样 速 率 8kHz， 量 化 位 数 8Bit， 比 特 流 速 率为 64kb/s。 使 用 非 线 性 量 化 技 术G.721 ADPCM编 码 ： 每 个 数 值 差 分 用 4位 编 码 ， 采 样 率 为 8kHz，比 特 流 被 转 换 为 32kbpsG.723 SB-ADPCM编 码 （ 有

28、 损 压 缩 ） ， 比 特 流 被 转 换 为 5.3 6.3kbps之 间G.728 LD-CELP编 码 ， 比 特 流 被 转 换 为 16kbps， 带 宽 限 于3.4kHz； 音 质 与 G.721标 准 相 当表 4-6 电 话 音 质 的 音 频 编 码 标 准 第 26页 /共 68页 3、 AM广 播 音 质 的 音 频 压 缩 标 准u频 率 范 围 :50Hz 7kHz u压 缩 标 准 ： ITU制 定 的 G.722标 准 uG.722标 准 采 用 的 算 法 ： SB-ADPCM（ 子 带 ADPCM）uSB-ADPCM算 法 ： 将 现 有 的 带 宽 分

29、成 两 个 独 立 的 子 带信 道 ， 使 输 入 信 号 进 入 滤 波 器 组 分 成 高 子 带 信 号 和 低子 带 信 号 ， 然 后 分 别 进 行 ADPCM编 码 ， 最 后 进 入 混 合 器形 成 输 出 码 流 第 27页 /共 68页 4、 高 保 真 立 体 声 音 频 压 缩 标 准u包 括 :CD-DA以 上 音 质 、 FM广 播 音 质uFM广 播 音 质 频 率 范 围 :20Hz 15kHz uCD-DA音 频 信 号 的 频 率 范 围 ： 50Hz 20kHz u压 缩 标 准 ： 1） MPEG1， MPEG2的 layer1、 2、 3， MPE

30、G 4 AAC音 频 编 码 ， 杜 比 AC-3等 。 用 于 数 字 广 播 、 数 字 电 视 广播 、 消 费 电 子 产 品 、 音 频 信 息 的 存 储 和 下 载 等 。 2） ITU-T G.722.1、 3GPP AMR-WB+和 3GPP 2 4GV-WB 。 用 于 像 3G通 信 这 样 的 高 音 质 低 码 率 应 用 场 合 。 第 28页 /共 68页 4.4 音 频 卡 4.4.1 音 频 卡 的 功 能u 录 制 和 播 放 数 字 声 音 文 件u 控 制 音 量 和 混 音 效 果u 声 音 文 件 的 压 缩 与 解 压 缩u MIDI接 口 与 音

31、 乐 合 成 第 29页 /共 68页 4.4.2 音 频 卡 的 组 成 与 工 作 原 理 图 4-6 音 频 卡 的 一 般 组 成 与 结 构 示 意 图DSP 音 频 输 出放 大 器麦 克 风 Mic线 路 输 入 Line in 音 乐 合 成 器 系 统 总线 接 口CD输 入 混 合 信 号处 理 器 MIDI与 游戏 接 口系 统 总 线 放 大 器 第 30页 /共 68页 音 频 卡 的 主 要 功 能 部 件 ： 功 率 放 大 器 、 混 合 信 号 处 理器 、 DSP数 字 信 号 处 理 器 、 音 乐 合 成 器 以 及 相 关 的 外 围 接 口等 。 声

32、 音 的 合 成 与 处 理 ： 由 DSP数 字 声 音 处 理 器 、 音 乐 合 成器 及 MIDI接 口 控 制 器 组 成 ,主 要 任 务 是 完 成 声 波 信 号 的 模 /数 、 数 /模 转 换 ， 利 用 调 频 技 术 控 制 声 音 的 音 调 、 音 色 和 幅度 。 混 合 信 号 处 理 器 及 功 率 放 大 器 ： 内 置 数 字 /模 拟 混 音 器 ，混 音 器 的 声 源 可 以 是 MIDI信 号 、 CD音 频 、 线 性 输 入 、 话 筒以 及 PC机 的 扬 声 器 等 ， 可 以 选 择 输 入 一 个 声 源 或 将 几 个 不同 声 源

33、 进 行 混 合 录 音 。 4.4.3 音 频 卡 的 I/O接 口 图 4-7 音 频 卡 的 外 围 接 口 连 接 示 意 图 第 32页 /共 68页 4.4.3 音 频 卡 的 I/O接 口图 4-8 支 持 5.1环 绕 的 声 卡 插 口 第 33页 /共 68页 4.5 数 字 音 频 的 采 集 与 编 辑 一 般 的 数 字 音 频 采 集 首 先 需 要 选 择 和 设 置 恰 当 的 采 样 参数 ， 然 后 再 开 始 录 音 采 集 ， 最 后 再 使 用 相 应 的 编 辑 软 件 对 录制 的 音 频 数 据 进 行 剪 辑 和 效 果 处 理 。 4.5.1

34、 录 音 采 集u 选 择 采 样 参 数u 调 整 输 入 音 频 的 频 响u 检 测 输 入 音 频 的 强 度 u 开 始 录 音 第 34页 /共 68页图 4-9 设 置 录 音 参 数 1、 选 择 采 样 参 数 首 先 要 根 据 实 际 情 况 选 择 最 佳 的 采 样 参 数 ， 做 到 音 质 与数 据 量 的 折 中 考 虑 ， 避 免 采 样 过 程 中 出 现 存 储 空 间 不 足 的 现象 发 生 。 CD音 质 、电 话 质 量收 音 质 量Default Quality 第 35页 /共 68页 2 调 整 输 入 音 频 的 频 响 表4-7 各频段参

35、数对音质的影响频 段 频 率 范 围 音 质 影 响低 频 20 60Hz 空 间 感 。 提 升 低 频 共 振 （ 嗡 ） ， 降 落 空 虚 ；60 100Hz 浑 厚 感 。 提 升 轰 鸣 (轰 )， 降 落 无 力 ；100 150Hz 丰 满 度 。 提 升 浑 浊 、 降 落 单 薄 ；中 频 低 段 150 300Hz 声 音 力 度 、 男 声 力 度 。 提 升 声 音 硬 、 无 特 色 ， 降 落 软 、 飘 ；中 频 300 500Hz 语 音 主 要 音 区 ， 提 升 语 音 单 调 、 降 落 语 音 空 洞 ；500 1KHz 人 声 基 音 、 声 音 廓

36、 ， 提 升 语 音 前 凸 、 降 落 语 音 收 缩 感 ； 1k 2kHz 通 透 感 、 顺 畅 感 ， 提 升 有 跳 跃 感 、 降 落 松 散 ； 中 频 上 段 2k 3kHz 对 明 亮 度 最 敏 感 ， 提 升 声 音 硬 ， 不 自 然 ；3k 4kHz 穿 透 力 ， 提 升 咳 音 ； 4k 5kHz 乐 器 表 面 响 度 ， 提 升 乐 器 距 离 近 、 降 落 乐 器 距 离 远 ；高 频 5k 6kHz 语 言 的 清 晰 度 ， 提 升 声 音 锋 利 、 易 疲 劳 ；6k 8kHz 明 亮 度 、 透 明 度 ， 提 升 齿 音 重 、 降 落 声

37、音 黯 淡 ；8k 10kHz S音 ， 影 响 音 色 的 清 晰 度 和 透 明 度 ；极 高 频 10k 12kHz 高 频 泛 音 ， 光 泽 ；12k 16kHz 高 频 泛 音 ， 光 彩 ；16k 20kHz 色 彩 提 升 有 神 秘 感 ； 第 36页 /共 68页 3、 检 测 输 入 音 频 的 强 度 在 Win2K环 境 下 ， 可 通 过 “ 音 量 控 制 ” 对 话 框 来 检 测 、 调节 进 入 计 算 机 的 音 源 强 度 。 打 开 Windows下 的 音 量 控 制 台 ， 选 择 菜 单 栏 中 的 “ 选项 ” “ 属 性 ” 命 令 打 开

38、“ 属 性 ” 对 话 框 。 图 4-10 音 量 控 制 台 第 37页 /共 68页 在 “ 属 性 “ 对 话 框 中 的 音 量 调 节 选 项 中 选 择 “ 录音 ” ， 在 显 示 音 量 控 制 栏 中 选 中 麦 克 风 等 选 项 ， 如 图 4-11所示 。 在 弹 出 的 录 音 控 制 台 中 选 中 麦 克 风 或 线 路 输 入 或 CD音 频 ， 使 相 应 的 音 源 有 效 ， 如 图 4-12所 示 。 图 4-11 “属 性 ” 对 话 框 图 4-12 录 音 控 制 对 话 框 第 38页 /共 68页 4、 开 始 录 音 图 4-11 录 音

39、机 操 作 面 板 第 39页 /共 68页 4.5.2 抓 取 CD、 VCD和 DVD音 轨 获 取 数 字 音 频 的 另 一 个 快 捷 途 径 就 是 从 不 同 的 多 媒 体 产 品中 直 接 抓 取 音 轨 信 息 ， 并 转 换 压 缩 成 所 需 的 音 频 格 式 。 WaveLab 5.0版 ： 抓 取 音 乐 CD、 DVD中 的 音 轨 “ 豪 杰 超 级 解 霸 ” 软 件 ： 抓 取 音 乐 CD、 VCD或 DVD光 盘 等格 式 音 轨 豪 杰 超 级 解 霸 9.0版 ： 可 从 DVD、 VCD、 RM/RMVB、 AVI、MPG、 MV等 音 视 频

40、混 合 的 媒 体 中 提 取 音 频 信 息 ， 并 保 存 为 一 种称 为 DAC高 音 质 压 缩 格 式 或 WAV、 MP3格 式 的 声 音 文 件 注 意 ： 在 使 用 抓 取 音 轨 来 采 集 数 字 音 频 时 ， 应 该 遵 守 有 关法 律 规 定 ， 取 得 相 应 的 使 用 权 ， 避 免 以 后 出 现 知 识 产 权 纠 纷 。 第 40页 /共 68页 4.5.3 编 辑 数 字 音 频 音 频 编 辑 一 般 包 括 音 频 内 容 剪 切 、 合 成 以 及 音 质 和 效果 的 编 辑 等 方 面 。 多 音 轨 （ Multiple Tracks

41、） 切 边 （ Trimming） 拼 接 和 组 合 （ Splicing and Assembly） 音 量 调 节 （ Volume Adjustments） 格 式 转 换 （ Format Conversion） 重 采 样 或 降 低 采 样 率 （ Resampling or Down sampling） 淡 进 淡 出 （ Fade-ins and Fade-outs） 均 衡 （ Equalization） 时 间 拉 伸 （ Time Stretching） 数 字 信 号 处 理 （ Digital Signal Processing-DSP） 第 41页 /共 68页

42、4.6 MIDI音 乐4.6.1 什 么 是 MIDI MIDI（ Musical Instrument Digital Interface） 乐 器 数字 接 口 。 它 是 由 Yamaha、 Roland等 公 司 在 1983年 联 合 提 出 并 不断 发 展 确 定 的 数 字 音 乐 的 国 际 标 准 ， 它 规 定 了 电 子 乐 器 和 多 媒体 计 算 机 之 间 进 行 连 接 的 硬 件 及 数 据 通 信 协 议 ， 是 多 媒 体 计 算机 所 支 持 的 又 一 种 声 音 产 生 方 法 MIDI方 法 。 MIDI方 法 就 是 将 数 字 式 电 子 乐

43、器 的 弹 奏 过 程 记 录 下 来 ， 如选 的 是 什 么 乐 器 ， 弹 下 哪 一 个 键 ， 用 了 多 大 力 气 ， 持 续 了 多 长时 间 等 。 MIDI格 式 的 数 字 化 文 件 可 以 看 作 是 乐 谱 的 数 字 化 描 述 ， 它记 录 的 不 再 是 声 音 的 波 形 ， 而 是 乐 器 的 种 类 以 及 音 阶 的 高 低 、长 短 、 强 弱 、 速 度 等 因 素 ， 这 些 被 称 为 MIDI消 息 ， 存 储 为 MIDI 文 件 。 第 42页 /共 68页 4.6.2 MIDI设 备 的 配 置 与 连 接 一 件 乐 器 只 要 包

44、含 了 能 处 理 MIDI信 息 的 微 处 理 器 以 及相 关 的 硬 件 接 口 ， 就 可 以 认 为 是 一 台 MIDI设 备 。 两 台 MIDI设 备 之 间 可 以 通 过 接 口 发 送 信 息 而 进 行 相 互通 信 。 一 台 MIDI设 备 可 以 有 1 3个 端 口 ：uMIDI In 接 口 ： 接 收 来 自 其 它 MIDI设 备 上 的 MIDI信 息 ；uMIDI Out接 口 ： 用 来 输 出 本 设 备 生 成 的 MIDI信 息 ；u MIDI Thru接 口 ： 将 从 MIDI In端 口 传 来 的 信 息 发 送 到 另一 台 相 联

45、 的 MIDI设 备 上 。 第 43页 /共 68页 接 收 设 备 的 MIDI In连 接 器 内 常 采 用 光 电 耦 合 器 实 现 收 、 发设 备 之 间 的 电 气 隔 离 。 MIDI信 息 采 用 异 步 串 行 方 式 传 输 ， 传 输 速 率 为 31.25 Kbps。 在 进 行 MIDI通 信 时 ， 用 户 可 以 通 过 标 准 的 MIDI电 缆 来 相 互 连接 各 端 口 。 如 图 4-14所 示 。 图 4-14 MIDI与 游 戏 接 口 电 缆MIDI接 口游 戏 接 口 In和 Out 第 44页 /共 68页图 4-14 多 媒 体 计 算

46、 机 与 MIDI设 备 连 接 示 意 图 MIDI软 件 （ 音序 器 ） 是 用 于 记 录 、编 辑 和 播 放 MIDI文件 的 一 种 软 件 ， 其作 用 相 当 于 是 MIDI乐 器 的 一 台 多 轨 磁带 录 音 机 。 MIDI设 备 可 以 配 备 电 子 键 盘 、 合 成 器 、 音 序 器 （ MIDI软件 ） 以 及 扬 声 器 或 音 箱 等 。 MIDI键 盘 主 要 用 于 产 生 MIDI信 息 MIDI合 成 器 是 一 种 电 子 设 备 ， 使 用 数 字 信 号 处 理 器 或 其他 类 型 的 芯 片 产 生 音 乐 或 声 音 。 第 45

47、页 /共 68页 4.6.3 播 放 MIDI音 乐 声 卡 播 放 MIDI音 乐 最 常 用 的 方 法 有 两 种 ： FM合 成 与 波表 （ WaveTable） 合 成 。 FM是 运 用 声 音 振 荡 的 原 理 对 MIDI进 行 合 成 处 理 的 。 波 表 合 成 ， 效 果 较 好 。 它 是 将 各 种 真 实 乐 器 所 能 发 出的 所 有 声 音 (包 括 各 个 音 域 、 声 调 )录 制 下 来 ， 存 储 在 声 卡的 ROM中 ， 称 为 硬 波 表 。 第 46页 /共 68页 4.6.4 制 作 MIDI音 乐 制 作 MIDI音 乐 ， 需 要

48、 按 图 4-14的 示 意 构 成 系 统 。 乐 谱 创 作 软 件 能 够 录 制 、 编 辑 、 打 印 MIDI乐 谱 并 播 放 MIDI音 乐 。 有 些 乐 谱 创 作 软 件 还 能 对 乐 谱 进 行 量 化 来 调 节 节 拍 的 不一 致 问 题 。 MIDI编 辑 中 很 重 要 的 是 选 择 MIDI乐 器 ， MIDI标 准 规 定 了 不同 的 演 奏 乐 器 并 用 编 号 加 以 区 分 ， 范 围 在 0 127之 间 ， 见 附 录三 。 在 MIDI乐 谱 中 ， 乐 器 ID用 来 决 定 以 何 种 乐 器 来 播 放 乐 曲 ，为 改 变 乐

49、器 ， 只 需 改 变 该 数 值 即 可 。 MIDI是 为 多 媒 体 项 目 创 建 原 始 音 乐 素 材 的 最 佳 途 径 。 准 备发 布 时 应 将 其 转 换 成 数 字 音 频 数 据 。 创 作 MIDI乐 谱 的 软 件 ： Cakewalk（ Cakewalk 9.0 x版 ） 第 47页 /共 68页 4.6.5 乐 谱 的 扫 描 与 识 别 除 了 通 过 MIDI方 法 创 作 乐 谱 （ MIDI音 乐 ） 以 外 ， 还 可 以 利用 扫 描 -识 别 技 术 ， 快 速 将 印 刷 乐 谱 数 字 化 ， 保 存 为 MIDI乐 谱 。 SmartSco

50、re软 件 扫 描 识 别 过 程 ： 首 先 ， 通 过 扫 描 仪 将 乐 谱 以 图 像 的 方 式 扫 描 成 数 字 图 像 ,扫 描 参 数 的 选 择 与 设 置 :u 分 辨 率 :一 般 选 择 150 300 dpi，u 图 像 类 型 :黑 白 二 值 或 OCR，u 扫 描 后 的 图 片 存 储 格 式 :TIF 格 式 ； 然 后 ， 通 过 乐 谱 识 别 功 能 识 别 出 可 编 辑 的 数 字 乐 谱 并 进 行校 对 、 编 辑 。 第 48页 /共 68页识 别 后 的 乐 谱 识 别 前 的 乐 谱 图 片图 4-16 SmartScore软 件 的

51、乐 谱 识 别 画 面 SmartScore也 可 以 打 开 事 先 存 储 好 的 乐 谱 图 片 并 进 行识 别 ， 识 别 完 成 后 会 提 示 将 识 别 的 结 果 保 存 为 SmartScore专用 格 式 的 .enf文 件 。 第 49页 /共 68页 4.6.6 MIDI与 数 字 音 频 的 比 较 MIDI 数 字 音 频是 乐 谱 是 一 段 录 音取 决 于 音 乐 设 备 的 质 量 和 音 响系 统 的 性 能 取 决 于 音 响 系 统 的 性 能文 件 小 数 字 化 波 形 文 件 大与 设 备 有 关 与 播 放 设 备 无 关依 赖 于 特 定

52、的 回 放 设 备 与 回 放 的 设 备 关 系 不 大 ，播 放 效 果 几 乎 一 样 。较 小 的 数 据 存 储 空 间 需 要 较 大 的 数 据 存 储 空 间MIDI文 件 多 用 于 CD和 MP3文 件 第 50页 /共 68页 MIDI具 有 以 下 几 个 优 点 ： MIDI文 件 比 数 字 音 频 文 件 尺 寸 更 小 ， MIDI文 档 的 大 小与 播 放 质 量 完 全 无 关 。 由 于 MIDI文 件 非 常 小 ， 可 以 嵌 入 到 网 页 中 ， 因 此 下 载和 播 放 要 比 相 当 的 数 字 音 频 速 度 快 。 在 有 些 情 况 下

53、 ， 如 果 使 用 的 MIDI声 源 质 量 很 高 ， MIDI将 会 比 数 字 音 频 文 件 听 起 来 更 好 。 MIDI数 据 是 完 全 可 编 辑 的 ， 可 对 MIDI音 乐 的 音 符 、 音高 、 输 出 设 备 等 很 小 的 乐 谱 单 元 作 精 确 编 辑 和 修 改 。 第 51页 /共 68页 MIDI也 有 以 下 几 方 面 的 不 足 ： 由 于 MIDI数 据 并 不 表 示 实 际 的 声 音 ， 而 是 音 乐 设 备 的声 音 ， 因 此 只 要 MIDI的 播 放 设 备 与 制 作 MIDI时 使 用 的 设 备 不一 样 ， 就 无

54、 法 保 证 播 放 的 最 佳 效 果 完 全 无 误 。 采 用 MIDI无 法 表 示 语 音 信 号 。 采 用 数 字 音 频 还 有 两 个 ， 而 且 经 常 起 决 定 性 作 用 的 原 因 ：u Macintosh和 Windows平 台 为 数 字 音 频 提 供 了 更 多 的 应 用 软件 和 系 统 支 持 。u 创 建 数 字 音 频 的 准 备 和 编 程 并 不 需 要 具 备 音 乐 理 论 的 专 业知 识 ， 但 是 处 理 MIDI数 据 不 但 需 要 了 解 音 频 制 作 ， 而 且 需 要对 音 乐 乐 谱 、 键 盘 和 音 符 有 所 了

55、解 。 第 52页 /共 68页 4.7 音 频 工 具 软 件 Adobe Audition是 Adobe公 司 的 音 频 处 理 产 品 ， 简 称Au， 是 一 款 集 音 频 录 制 、 混 合 、 编 辑 和 控 制 于 一 身 的 音 频处 理 工 具 软 件 。 可 以 录 制 、 混 合 、 编 辑 和 控 制 数 字 音 频 文 件 ， 也 可 轻松 创 建 音 乐 、 制 作 广 播 短 片 、 修 复 录 制 缺 陷 等 ， 以 获 得 所需 的 音 频 处 理 效 果 。 Au 3.0是 Adobe 公 司 2007年 11月 8发 布 的 新 版 音 频 处理 软

56、件 ， 其 扩 充 或 增 强 的 新 功 能 包 括 ：4.7.1 Au 3.0的 新 特 性 第 53页 /共 68页 u支 持 VSTi虚 拟 乐 器 ；u增 强 的 频 谱 编 辑 器 。u增 强 的 多 轨 编 辑 ：u新 效 果 ： 包 括 卷 积 混 响 、 模 拟 延 迟 、 母 带 处 理 系 列 工 具 、电 子 管 建 模 压 缩 ；uiZotope授 权 的 Radius时 间 伸 缩 工 具 ；u新 增 吉 他 系 列 效 果 器 ；u可 快 速 缩 放 波 形 头 部 和 尾 部 ；u增 强 的 降 噪 工 具 和 声 相 修 复 工 具 ；u更 强 的 性 能 ：

57、 对 多 核 心 CPU进 行 优 化 ；u波 形 编 辑 工 具 ： 第 54页 /共 68页 4.7.2 Au 3.0的 工 作 模 式 Au 3.0的 工 作 模 式 ：u编 辑 模 式 ： 编 辑 模 式 提 供 强 有 力 的 单 轨 编 辑 能 力 ， 具 体操 作 和 编 辑 处 理 在 “ 编 辑 视 图 ” 中 完 成 。 u多 轨 模 式 ： 多 轨 模 式 提 供 最 多 128个 音 轨 的 多 音 轨 混 合 能力 ， 具 体 操 作 和 处 理 在 “ 多 轨 视 图 ” 中 完 成 。 uCD模 式 ： CD模 式 提 供 CD光 盘 刻 录 所 需 的 操 作

58、功 能 ， 具 体操 作 和 处 理 在 “ CD视 图 ” 中 完 成 。 利 用 Au 3.0的 集 成 处 理 环 境 ， 使 用 者 可 以 在 不 同 模 式之 间 “ 无 缝 ” 切 换 ， 同 时 进 行 单 轨 编 辑 、 多 轨 混 合 和 制 作CD光 盘 等 工 作 ， 制 作 出 专 业 水 准 的 音 频 。 第 55页 /共 68页 4.7.3 编 辑 视 图 预 览 区 域 滚 动 条 动态范围时 间 线 第 56页 /共 68页 4.7.3 编 辑 视 图1.主 菜 单 ： 包 括 “ 文 件 ” 、 “ 编 辑 ” 、 “ 视 图 ” 、 “ 效果 ” 、 “

59、 生 成 ” 、 “ 收 藏 ” 、 “ 选 项 ” 、 “ 窗 口 ” 、“ 帮 助 ” 等 9个 菜 单 项 。 2.视 图 切 换 按 钮 ： 位 于 “ 文 件 ” 主 菜 单 下 方 ， 包 括 “ 编辑 ” 、 “ 多 轨 ” 和 “ CD”三 个 按 钮 3.传 送 器 面 板 ： 定 义 了 单 轨 和 多 轨 视 图 下 的 音 频 播 放 和 录音 操 作 ， 包 括 停 止 、 播 放 、 暂 停 、 从 指 针 处 播 放 、 循 环播 放 、 快 进 、 快 倒 、 转 到 开 始 或 上 一 个 标 记 、 转 到 结 尾或 下 一 个 标 记 、 录 音 等 。

60、4.时 间 面 板 ： 用 于 显 示 操 作 过 程 中 音 频 时 间 线 指 针 的 具 体时 间 。 第 57页 /共 68页 5.缩 放 面 板 ： 定 义 了 编 辑 音 轨 的 横 向 （ 时 间 线 或 采 样 率 ） 、纵 向 （ 幅 度 ） 的 放 大 、 缩 小 操 作 。 图 4-18 音 频 波 形 的 横 向 放 大 效 果 图 示 第 58页 /共 68页 6.选 择 /查 看 面 板 ： 定 义 了 显 示 了 音 轨 窗 口 目 前 可 看 到的 音 频 信 号 的 起 始 时 间 位 置 、 结 束 时 间 为 止 以 及 时 间长 度 。 如 图 4-17

61、中 的 选 择 /查 看 面 板 。 7.电 平 面 板 ： 显 示 播 放 音 频 时 的 信 号 电 平 。8.其 他 面 板 ： 视 图 中 的 文 件 面 板 、 效 果 面 板 、 收 藏 夹 面板 等 与 主 菜 单 中 的 “ 文 件 ” 、 “ 效 果 ” 、 “ 收 藏 夹 ”基 本 对 应 。 第 59页 /共 68页 4.7.4 多 轨 视 图 第 60页 /共 68页 多 轨 视 图 与 编 辑 视 图 不 同 的 内 容 主 要 表 现 在 主 菜 单 、 主 群组 、 混 音 器 三 个 方 面 ， 其 他 内 容 与 编 辑 视 图 的 相 应 内 容 相 同或

62、相 似 。 1.主 菜 单 ： 包 括 “ 文 件 ” 、 “ 编 辑 ” 、 “ 剪 辑 ” 、 “ 视图 ” 、 “ 插 入 ” 、 “ 效 果 ” 、 “ 选 项 ” 、 “ 窗 口 ” 、 “ 帮 助 ”等 9个 主 菜 单 项 。 与 编 辑 视 图 主 菜 单 的 不 同 主 要 有 ： 文 件 ，插 入 ， 剪 辑 。 文 件 ： 定 义 了 对 音 频 会 话 （ Session） 文 件 的 相 关 操 作 ， 一个 会 话 中 可 包 含 多 个 音 频 文 件 ， 便 于 多 轨 编 辑 。 插 入 ： 定 义 了 多 轨 视 图 下 的 相 关 插 入 操 作 。 剪

63、辑 ： 定 义 了 多 轨 视 图 下 的 相 关 剪 辑 操 作 。 2.混 音 器 ： 是 一 种 将 多 路 输 入 的 各 种 音 频 信 号 ， 通 过 各 种 调 节 、 混 合 形 成 一 路 输 出 信 号 的 音 频 处 理 设 备 。 如 图 4-20。 第 61页 /共 68页3.主 群 组 :由 多 个 音 轨 组 成 ， 提 供 多 音 轨 编 辑 能 力 。图 4-20 Au3.0的 混 音 器 面 板 第 62页 /共 68页 4.7.5 CD视 图 Au 3.0的 CD视 图 （ CD View） 是 一 个 提 供 CD光 盘 内 容 编辑 和 光 盘 刻 录

64、 功 能 的 人 机 操 作 界 面 ， 它 由 主 菜 单 、 视 图 切换 按 钮 、 文 件 面 板 、 主 群 组 组 成 。 如 图 4-21所 示 。 第 63页 /共 68页 1.主 菜 单 ： 包 括 “ 文 件 ” 、 “ 编 辑 ” 、 “ 视 图 ” 、 “ 插入 ” 、 “ 选 项 ” 、 “ 窗 口 ” 、 “ 帮 助 ” 等 7个 主 菜 单 项 。 文 件 ： 定 义 了 与 CD列 表 相 关 的 相 应 操 作 ， 同 是 提 供 针对 单 个 音 频 文 件 的 导 入 操 作 。 插 入 ： 定 义 了 CD视 图 下 的 相 关 插 入 操 作 ， 选

65、项 ： 提 供 查 看 光 盘 可 录 机 设 备 属 性 的 操 作 。 2.主 群 组 ： 提 供 CD列 表 的 编 辑 能 力 。 第 64页 /共 68页 本 章 小 结 通 过 本 章 学 习 ， 应 掌 握 以 下 知 识 点 ：u 音 频 是 指 频 率 在 20 Hz 20 kHz范 围 的 可 听 声 音 ， 音 频 处理 是 多 媒 体 计 算 机 系 统 的 主 要 功 能 之 一 ， 它 将 计 算 机 的处 理 能 力 扩 展 到 了 听 觉 媒 体 。u 多 媒 体 计 算 机 系 统 中 的 声 音 主 要 包 括 数 字 音 频 和 MIDI音乐 两 种 类

66、型 ， CD音 乐 是 数 字 音 频 的 一 种 存 在 形 式 。u 数 字 音 频 是 通 过 将 模 拟 音 频 信 号 数 字 化 后 取 得 的 ， 而 音频 数 字 化 包 括 采 样 、 量 化 、 编 码 压 缩 等 3个 环 节 。 音 频 数字 化 过 程 中 ， 需 要 注 意 音 质 和 采 样 参 数 的 合 理 选 择 问 题 。 第 65页 /共 68页 u 音 频 的 编 码 压 缩 是 为 了 解 决 音 频 信 息 的 大 数 据 量 存 储 和传 输 问 题 ， 国 际 上 制 定 了 许 多 相 关 标 准 ， 以 规 范 数 字 音频 处 理 和 传 输 。 音 频 处 理 的 基 本 过 程 包 括 采 样 、 量 化 、编 码 压 缩 、 编 辑 、 存 储 、 传 输 、 解 码 、 播 放 等 若 干 环 节 。u 数 字 音 频 编 辑 包 括 音 频 内 容 、 格 式 、 效 果 等 方 面 的 处 理 。内 容 处 理 主 要 指 通 过 选 择 、 裁 剪 、 粘 贴 等 操 作 实 现 内 容的 拼 接 、 合 并 、 剪