多媒体技术课件第五章.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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 20000,2.,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,与,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而得来的。,音阶,C,C#,D,D#,E,F,F#,G,G#,A,A#,B,简谱,1,#1,2,#2,3,4,#4,5,#5,6,#6,7,频率,（,Hz,）,261,277,293,311,330,349,370,392,415,440,466,494,频率,（对数,*,20,）,48.3,48.8,49.3,49.8,50.3,50.8,51.3,51.8,52.3,52.8,53.3,53.8,2.,音色,与,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,与,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,=20*log,（,信号的最大强度,/,信号最小强度）（,dB,）,1.,音频信号的主要技术指标,频带宽度,：,音频信号的频率范围,动态范围,：音频信号的最大强度与最小强度之比。,信噪比,：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,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。,5.2,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,1/2T,2.,量化位数,：,量化位数决定了量化等级（,M=2,n,）,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=（量化位数采样频率声道数持续时间）/8（,Byte）,CD,光盘采用了双声道16位采样，采样频率为44.1,KHz，,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.,ITU,标准,：,2.,MPEG,标准,有,MPEG、MPEG、MPEG,和,MPEG,几种。,3.,AC-3,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响等各个领域,4.,GSM,标准,由欧洲数字移动特别工作组制定。速率为13,kb/s，,采用,RPE-LTP,算法，适用于移动通信的低速语音编码。,5.,CTIA,标准,美国数字移动通信标准。速率为8,kb/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,(1),WAV,文件,(2),VOC,文件,(3),PCM,文件,(4),MP3,文件,(5),RA,文件,(6),WMA(,udio,),2.,合成声音文件,：以.,mid,为后缀，通过语音合成器产生相应声音的非波形格式的,MIDI,文件。,3.,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,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 1.0,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。,MIDI,Thru Out In,MIDI,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.,MIDI,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,WAV,文件格式进行转换,1.,WAVE,文件转换为,MP3,文件,5.3,常用的数字音频文件,三、如何对,WAV,文件格式进行转换,2.,其它文件格式转换为,MP3,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 View,5.4,音频编辑处理软件,三、,MP3,制作,5.4,音频编辑处理软件,