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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。,学习目标,1,了解声音特性。,2,理解声音数字化的原理。,3,了解,MPEG,声音。,4,理解,MIDI,音乐原理及特点。,5,了解声音文件的存储格式及特点。,6,掌握声音的采集方法。,7,掌握声音编辑软件的基本功能。,8,了解音频卡的功能，掌握音频卡的安装和使用。,2025/12/6 周六,1,内容框架,2025/12/6 周六,2,5.1声音的特性,5.1.1,声音的物理特性,声音本质上是一种机械振动波，也称之为声波，它通过空气传播到人耳，刺激神经后使人的大脑产生感觉，即听觉。,空气振动形成的声波,2025/12/6 周六,3,5.1声音的特性,5.1.1,声音的物理特性,1,频率与音调,频率是指声音信号每秒钟变化的次数，单位用赫兹（,Hz,）表示。,20 300 3k 20k,f,(Hz),次声带,音频（,audio,）带宽,语音（,speech,）带宽,超声带,音频频率范围示意,2025/12/6 周六,4,5.1声音的特性,5.1.1,声音的物理特性,1,频率与音调,人耳对声音频率的感觉表现为音调的高低，频率越低，给人的感觉越声音低沉。,人耳对同样强度但不同频率的声音其主观感觉的强弱是不同的。,2025/12/6 周六,5,5.1声音的特性,5.1.1,声音的物理特性,2幅度与音强,音强是指声音信号的强弱程度，它与音频信号的幅度有关。,我们常用音量来描述音强，音量是对音频信号的幅度取对数后再乘以,20,所得到的值，单位为,分贝（,dB,）,。人耳能感知的声音幅度大约在,0-120dB,之间。,2025/12/6 周六,6,5.1声音的特性,5.1.1,声音的物理特性,2幅度与音强,动态范围,定义为音频信号的最大强度与最小强度之比：,音频信号的动态范围,=20lg,（信号的最大强度,/,信号的最小强度）（,dB,）,动态范围越大，说明音频信号强度的相对变化范围越大，则音响效果越好，表现力越强。,2025/12/6 周六,7,5.1声音的特性,5.1.1,声音的物理特性,3,频带宽度,声音信号是由许多频率不同的信号组成的复合信号，因此需要用一个参数来描述其复合特性，这个参数就是频带宽度或称为带宽，它是描述组成复合信号的频率范围。,2025/12/6 周六,8,5.1声音的特性,5.1.1,声音的物理特性,3,频带宽度,音频信号的频带越宽，所包含的音频信号分量越丰富，因此音质越好。,10 20 50 200 3.4k 7k 15k 22k,f,(Hz),FM,广播,电话,AM,广播,CD-DA,声音质量等级与信号带宽,2025/12/6 周六,9,5.1声音的特性,5.1.2,语音、音乐、音效,根据音频信号所携带的信息大体上可以分为语音、音乐、音效三类。,1,语音,2,音乐,3,音效,2025/12/6 周六,10,5.2声音的数字化,5.2.1,采样与量化,声音的数字化主要包括两个过程：声音采样和量化。,声音的采样与量化,2025/12/6 周六,11,5.2声音的数字化,5.2.1,采样与量化,1,采样与采样频率,在某些特定的时刻对模拟信号进行测量叫做,采样,(sampling),，这样就把时间上连续的模拟信号通过抽取样本，变成时间上不连续的信号序列。每秒钟需要采集多少个声音样本，称为,采样频率,，单位用赫兹（,Hz,）来表示。,采样率越高，音频信号越不失真，声音品质越好。采样的三个标准频率分别为,44.1kHz,（,CD,品质的音乐）、,22.05kHz,（中等品质的音乐或语音）、,11.025kHz,（语音）。,2025/12/6 周六,12,5.2声音的数字化,5.2.1,采样与量化,2,量化与量化位数,量化（,quantization,）,是指将采样所得的值数字化，即用二进制来表示模拟量。用来描述音频信号样本的二进制位数，称为量化位数（或称位深度），它决定了模拟信号数字化以后的动态范围，量化位越高，信号的动态范围越大，数字化后的音频信号就越可能接近原始信号。,2025/12/6 周六,13,5.2声音的数字化,5.2.2,声音质量与数据率,1,声道,音频文件有单声道（,mono,）和双声道之分。双声道又分为左右声道。双声道声音文件比单声道声音文件大一倍，因为双声道存储的信息比单声道大两倍。,双声道文件可以将左右两个声道的声音分别保存成单声道文件，也可以将左右声道混合后通过一个单声道输出一个立体声,(stereo),声音文件。,2025/12/6 周六,14,5.2声音的数字化,5.2.2,声音质量与数据率,2,声音质量与数据率,声音质量和数据率,质量,采样频率,(kHz),样本精度,(bit/s),单道声,/,立体,数据率,(kB/s)(,未压缩,),频率范围,电话,8,8,单道声,8,200,3400Hz,AM,11.025,8,单道声,11.0,20,15000Hz,FM,22.050,16,立体声,88.2,50,7000Hz,CD,44.1,16,立体声,176.4,20,20000Hz,DAT,48,16,立体声,192.0,20,20000Hz,2025/12/6 周六,15,5.2声音的数字化,5.2.2,声音质量与数据率,3,声音文件的大小,文件大小,=,采样频率（,Hz,）,量化位数（,bit,）,声道数,音频秒数,8,（,Byte),2025/12/6 周六,16,5.2声音的数字化,5.2.2,数字音频的压缩编码,1,PCM,、,DPCM,和,ADPCM,是基于音频数据统计特性进行编码的波形编码方法，它直接对波形采样、量化、编码，算法简单，易于实现。声音恢复时能保持原有的特点，但压缩比很难提高。,采用,PCM,编码、,ADPCM,编码等生成的数字音频都以,WAVE,的文件格式存储，以“,.WAV”,为文件扩展名。,CD,激光唱盘中包含也是,WAVE,格式的波形数据，只是不存成扩展名为“,.WAV”,文件而已。,2025/12/6 周六,17,5.2声音的数字化,5.2.2,数字音频的压缩编码,2,MPEG,音频,在,MPEG-1,音频标准中应用最广的就是,MPEG-1 Audio Layer 3,，即我们熟知的,MP3,音乐，其文件扩展名为“,.mp3”,。,MP3,最大的好处在于大幅降低了数字声音文件的容量，而不破坏原来的音质。以,CD,音质的,Wave,文件来说，通过,MP3,格式压缩后，文件便可压缩为原来的,1/10,1/12,。,2025/12/6 周六,18,5.2声音的数字化,5.2.2,数字音频的压缩编码,2,MPEG,音频,MPEG-2,标准定义了两种声音数据压缩格式,MPEG-2 Audio,：与,MPEG-1 Audio,兼容，并在此基础上实现了低码率和多声道扩展，可提供左、右、中及两个环绕声道、一个加重低音声道，即,5.1,环绕声和多达,7,个伴音声道，用于,DVD,的伴音。,MPEG-2 AAC,（,Advanced Audio Coding,，先进音频编码）：音质更加完美而压缩比更大（,15:1,20:1,），但与,MPEG-1,声音格式不兼容。,2025/12/6 周六,19,5.2声音的数字化,什么是,MP4,？,?,2025/12/6 周六,20,5.3认识MIDI音乐,5.3.1,什么是,MIDI,？,MIDI,是英文,Musical Instrument Digital Interface,的缩写，中文含义是乐器数字接口。它是用于在电子乐器，如音乐合成器,(music synthesizers),或乐器,(musical instruments),之间以及电子乐器和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。,2025/12/6 周六,21,5.3认识MIDI音乐,5.3.2 MIDI,音乐的处理过程,MIDI,端口,MIDI,键盘,音序器,MIDI,文件,合成器,扬声器,计算机中的声卡有,MIDI,端口，它通过,MIDI,电缆与,MIDI,键盘或电子乐器的键盘连接，采集键盘演奏的,MIDI,信息；音序器（,sequencer,）的作用是记录、编辑、播放由,MIDI,信息构成的,MIDI,文件，通常是一软件，如,cakewalk;,音乐合成器（,musical synthesizer,）是一种电子设备，可将,MIDI,信息转换成为模拟信号的波形，再传送到扬声器上产生声音效果，计算机用的合成器一般在声卡上。,2025/12/6 周六,22,5.3认识MIDI音乐,5.3.3,MIDI音乐的合成方式,MIDI,乐音的合成方法主要有两种：,频率调制（,frequency modulation,，,FM,）合成法，,乐音样本合成法，也称为波形表（,wavetable,）合成法。,FM,合成法生成乐音的基本原理是，用数字信号来表示不同乐音的波形，然后用计算机把它们组合起来，再通过数模转换器,(digital to analog convertor,，,DAC),生成乐音。使用,FM,合成法来产生各种逼真的乐音是相当困难的，有些乐音几乎不能产生。,2025/12/6 周六,23,5.3认识MIDI音乐,5.3.3,MIDI音乐的合成方式,MIDI,乐音的合成方法主要有两种：,频率调制（,frequency modulation,，,FM,）合成法，,乐音样本合成法，也称为波形表（,wavetable,）合成法。,波形合成法是把真实乐器发生的声音以数字形式记录下来，播放时改变播放速度，从而改音调周期，生成各种音阶的音符。由于波表使用的音乐采样是真实的乐器声音，所以产生的声音质量比,FM,合成方法产生的声音质量要高。波表使用的音乐样本的好坏以及音色库的大小决定了波表可播放的,MIDI,音乐的质量。,2025/12/6 周六,24,5.3认识MIDI音乐,5.3.4 MIDI,音乐的特点,优点：,生成的文件比较小，因为,MIDI,文件存储的是命令，而不是声音波形。,容易编辑，因为编辑命令比编辑声音波形要容易得多。,MIDI,音乐音源丰富的情况下能得到高品质的声音。,配音使用方便。,不足：,由于,MIDI,文件记录的不是实际的声音，因此它的播放质量将受硬件设备的影响。,MIDI,文件不适合表示语音，语音选择波形文件更为合适。,2025/12/6 周六,25,5.4声音文件的格式及转换,常用声音文件格式,2025/12/6 周六,26,5.4声音文件的格式及转换,软件名,功 能 特 点,全能音频转换通,支持目前所有流行的媒体文件格式,(MP3/MP2/OGG/APE/WAV/WMA/AVI/RM/RMVB/ASF/MPEG/DAT),，能批量转换，并且能从视频文件中分离出音频流，转换成完整的音频文件。典型的应用如,WAV,转,MP3,、,MP3,转,WMA,、,WAV,转,WMA,、,RM(RMVB),转,MP3,、,AVI,转,MP3,、,RM(RMVB),转,WMA,等，也可以从整个媒体中截取出部分时间段，转成一个音频文件，或者将几个不同格式的媒体转换并连接成一个音频文件。自定义的各种质量参数，可以满足各种不同的需要。,豪杰音频通,支持目前常见的音频格式的相互转化，支持格式包括：,WAV,、,MP3,、,WMA,、,DAC,、,CDA,、,MPG,、,MP1,、,MP2,、,MP3,、,MP4,、,VOB,、,AC3,等；支持把以上音频格式转化为,WAV,、,MP3,、,RA,、,WMA,、,DAC,；支持批量转换及,Internet,网络在线转换；播放和转化可同时进行。,音频转换精灵,支持,MP2,，,MP3,，,AAC,，,AC3,，,WMA,，,OGG,，,WAV,（,PCM,，,DSP,，,GSM,，,ADPCM,），,G721,，,G723,，,G726,，,G729,，,VOX,，,ALAW,，,ULAW,等音频格式之间的转换；可以批量转换文件；支持将其它的音频格式转换为手机上播放的,AMR,；支持,CD,抓轨功能，能将,CD,光盘上的音乐转换为,WAV,；内置播放器支持多种格式的播放功能。,StreamBox Ripper,能批量地将,RA/RM/WAV/CDA/MP3,等格式的音频文件转换成,WMA/WAV/MP3,格式的文件，在转换过程中，还能通过程序内部自带的声音均衡器，来对音频文件的声效进行简单处理。,Audio Converter,支持,Mp3,，,Wma(,支持,WMA9),，,wav,，,vqf,，,ogg,，,aif,之间自由转换；将,CD,音轨转换为,Mp3,，,Wma(,支持,WMA9),，,wav,，,vqf,，,ogg,或,aif,格式；支持单独和批量两种模式的转换。,常用音频格式转换软件及功能,2025/12/6 周六,27,5.5声卡,5.5.1,声卡的发展简史,Creative,公司,Sound Blaster,Sound Blaster 16,Sound Blaster PRO,Sound Blaster Awe 32,Sound Blaster Awe 64,Sound Blaster Live!,图,5.9,声卡,2025/12/6 周六,28,5.5声卡,5.5.2,声卡的功能,1,音频的录制、编辑与播放,2,录制、播放,MIDI,音乐,3,实现语音通讯,4,语音识别与文语转换,5,连接游戏杆,2025/12/6 周六,29,5.5声卡,5.5.3,声卡的接口与使用,声卡的接口,2025/12/6 周六,30,5.6数字声音的采集与编辑处理,5.6.1,采集数字声音,常用有以下几种获取声音资源的方法：,（,1,）利用计算机的声卡录制声音，录音的音源可以来自话筒，也可以将来自模拟设备如录音磁带、收音广播等的声音，转为数字声音。,（,2,）利用抓音轨软件从音乐,CD,上抓取音乐文件。,（,3,）利用现成的数字声音素材，如从网上下载或从声音素材光盘上直接复制声音文件。,注意：当使用第三方的声音文件时，要注意版权问题。,2025/12/6 周六,31,5.6数字声音的采集与编辑处理,5.6.1,采集数字声音,1,利用声卡录制声音,（,1,）确认音源与声卡相应的接口已经相连。话筒接入声卡的,MIC,接口，若是音源来自盒式磁带或是收音机则需要一根双头音频线。,（,2,）选择录音软件。录音软件可以是声音编辑软件，也可以使用,Windows,附件中的“录音机”。,（,3,）选择适当的采样频率、量化位数和编码方式。,（,4,）进行录音，保存声音文件。,2025/12/6 周六,32,5.6数字声音的采集与编辑处理,5.6.1,采集数字声音,2,CD,抓轨,CD,中存储的是数字化声音，但不是以文件形式存储的，不能直接拷贝。通过抓音轨，可直接获取存储在光盘音轨上的数据，并存储为,WAV,格式或,MP3,格式的声音文件,。,现在可用于抓音轨工具很多，有专门的抓音轨工具，如,EAC,（,Exact Audio Copy,）；媒体播放软件中也内置了抓轨功能，如,Windows Media Player,、,Real One Player,以及,WinAMP,；一些光盘刻录软件如,Nero,中也有此功能。,2025/12/6 周六,33,5.6数字声音的采集与编辑处理,5.6.2,数字声音的编辑,Windows,附件中的“录音机”除了录音还可以实现一些简单的编辑，如剪切掉音频中前后不需要的部分、对两个音频文件进行混合、调整音量、制作简单的音频效果等。,2025/12/6 周六,34,5.6数字声音的采集与编辑处理,5.6.2,数字声音的编辑,专门的声音编辑软件：,ULead,公司的,Audio Editor,Sonic Foundry,公司的,Sound Forge,Syntrillium Software,公司的,Cool Edit Pro,GoldWave,公司的,GoldWave,以上这些声音编辑软件的功能有强有弱，但基本上都具备声音录制、声音编辑、添加音效、声音格式转换等功能。,2025/12/6 周六,35,学习活动,1,从,CD,光盘上选择一个音轨将它转成双声道，,44.1kHz,、,16bit,的立体声文件，并将这个文件分别转化为双声道、,22.05kHz,、,16bit,，单声道、,11kHz,、,8bit,，单声道、,5kHz,、,8bit,的三个声音文件，比较这些声音文件在文件大小和声音播放效果上的变化。,2,选择播放若干各种不同格式的数字音频文件，如,WAV,、,MID,、,MP3,、,RA,等，记录各文件的属性，如声音文件的播放长度，声音文件的大小，比较这些声音文件的播放效果。,3,上网搜索教材中没有提及的数字音频的最新格式，了解它们的格式、特点及应用，并到收集到的资料发布到学习平台与同学交流。,2025/12/6 周六,36,学习活动,4,收集当前流行各种声卡的有关资料，了解声卡的最新功能以及性价比。,5,小组创作或剪辑一个,10,分钟左右的音频作品，自定一个主题，可以是将不同的音乐作品剪辑合成一个作品（类似串烧歌），也可以录制一段语音，并为其配乐，如配乐诗朗诵等，使其为有一个主题的作品。（也可以把这个任务和第六章教学活动,3,结合起来，使其成为动画的背景音乐）。,2025/12/6 周六,37,
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