数字音频处理技术(2).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,*,数字音频处理技术,1,基本概念,声音概念,声音频率分布,音质与数据量,数字音频文件的种类,2,获取声音,采样软件简介,转换数字音频,录音,3,处理声音,转换采样频率,GoldWave,软件,设定编辑区域,简单编辑,使用剪贴板,合成声音,增加效果,调整固有音量,4,保存声音文件,1.1,声音概念,1,基本概念,声音定义,声音是振动波，具有振幅、周期和频率,声音的质量,简称音质。音质与频率范围成正比，频率范围越宽音质越好,声音具有连续性和过程性，数据前后相关，数据量大，具有实时性,声音的连续时基性,声音三要素,(1),音调,(,高低,),(2),音强,(,强弱,),(3),音色,(,特质,),教学进程,常见的媒体元素,音频,分类,波形声音,包含了所有的声音形式，它可以把任何声音都进行采样量化，并恰当地恢复出来。,常见的媒体元素,音频,人的说话声虽是一种特殊的媒体，但也是一种波形，所以和波形声音的文件格式相同。,音乐,符号化了的声音，乐谱可转变为符号媒体形式。,常见的媒体元素,音频,数字声音波形质量的主要技术参数,采样频率,等于波形被等分的份数，份数越多，质量越好,11.025KHZ,、,22.05KHZ,、,44.1KHZ,采样精度,每次采样信息量,8,位、,16,位,通道数,声音产生的波形数,单声道、立体声道、,5.1,声道,数据量计算：,(,采样频率,采样精度,通道数,时间,)/8,字节,对响度与,音高,的感知,声音的响度就是声音的强弱。在物理上，声音的响度使用客观测量单位来度量，即,dyn/cm2(,达因,/,平方厘米,)(,声压,),或,W/cm2(,瓦特,/,平方厘米,)(,声强,),。,当声音弱到人的耳朵刚刚可以听见时，我们称此时的声音强度为“听阈”。,另一种极端的情况是声音强到使人耳感到疼痛。实验表明，如果频率为,1 kHz,的纯音的声强级达到,120 dB,左右时，人的耳朵就感到疼痛，这个阈值称为“痛阈”。,客观上用频率来表示声音的音高，其单位是,Hz,。,人耳对响度的感觉有一个范围，即从听阈到痛阈。同样，人耳对频率的感觉也有一个范围。人耳可以听到的最低频率约,20 Hz,，最高频率约,18000 Hz,。,声音频率分布,次声波,人耳可听域,超声波,20,000Hz,女性语音,150Hz,10,000Hz,电话语音,200Hz,3,400Hz,调幅广播,(AM),50Hz,7,000Hz,调频广播,(FM),20Hz,15,000Hz,高级音响,10Hz,40,000Hz,男性语音,100Hz,9,000Hz,声,源,种,类,频,带,宽,度,1.2,教学进程,1.3,数字化声音,声音采样,声音数字化,(,模,/,数转换,),声音采样,11011100 11001101,把声音,(,模拟量,),按照固定时间间隔，转换成有限个数字表示的离散序列,声音重放,声音模拟化,(,数,/,模转换,),声音重放,11011100,把数字化声音转换成模拟量，经过音响单元重放出来,设备和软件,(1),声音适配器,(,声卡,)8bit,、,16bit,、,128bit,￥,80.00,3800.00,(2),声卡驱动软件以及各种声音处理软件,教学进程,声音编码,声音的数据量由两方面决定：采样频率和样本精度。对单声道信号而言，每秒钟的数据量,(,位数,)=,采样频率,样本精度。要减小数据量，就需要降低采样频率或者降低样本精度。,由于人耳可听到的声音的频率范围大约是,20 Hz,20 kHz,，根据奈奎斯特理论，要想不失真地重构信号，采样频率不能低于,40 kHz,。再考虑到实际中使用的滤波器都不可能是理想滤波器，以及考虑各国所用的交流电源的频率不同，为保证声音频带的宽度，所以采样频率一般不能低于,44.1 kHz,。在,MPEG-1 Audio,中，编码器的输入信号的样本精度通常是,16,位，因此声音的数据压缩就必须从降低样本精度这个角度出发，即减少每位样本所需要的位数。,MPEG-1 Audio(ISO/IEC 11172-3),压缩算法是世界上第一个高保真声音数据压缩国际标准，并且得到了极其广泛的应用。,采样频率,Hz,数据长度,bit,数据量分钟,11,025,8,0.66 MB,22,050,8,1.32 MB,44,100,8,2.64 MB,11,025,16,1.32 MB,22,050,16,2.64 MB,44,100,16,5.29 MB,音质评价,低,一般,良好,中,良好,优秀,音质与数据量,重放频率,(,模拟量,),与采样频率,(,数字量,),的关系,重放频率 采样频率,2,例,采样频率为,44,100Hz,的数字音频信号还原成声音后，为22,0,5,0,Hz,1.4,数字音频的,教学进程,1.5,.wav,WAVE(,W,aveform Audio),波形音频文件,多媒体系统、音乐光盘制作，记录物理波形，数据量大,.cda,CDA(,CD A,udio),激光音频文件,准确记录声波，数据量大，经过采样，生成,wav,和,mp3,音频文件,.mid,MIDI(,M,usical,I,nstrument,D,igital,I,nterface),乐器接口文件,用于合成、游戏，记录音符时值、频率、音色特征，数据量小,.mp3,mp3(,MPEG,音频压缩标准,),压缩,音频文件,必须经过解压缩，数据量小,文件种类及特点,数字音频文件的种类,教学进程,对,MPEG Audio,的,感知,MPEG Audio(MPEG,声音,),标准是指,MPEG-1 Audio,、,MPEG-2 Audio,和,MPEG-2 AAC,，它们处理,10 Hz,20000 Hz,范围里的声音数据，数据压缩的主要依据是人耳朵的听觉特性，使用“心理声学模型,(psychoacoustic model)”,来达到压缩声音数据的目的。,心理声学模型中一个基本的概念就是听觉系统中存在一个听觉阈值电平，低于这个电平的声音信号就听不到，因此就可以把这部分信号去掉。听觉阈值的大小随声音频率的改变而改变，各个人的听觉阈值也不同。大多数人的听觉系统对,2 kHz,5 kHz,之间的声音最敏感。一个人是否能听到声音取决于声音的频率，以及声音的幅度是否高于这种频率下的听觉阈值。,2.1,2,获取声音,Easy CD-DA Extractor,软件,(2),硬件环境,CPU,：,Pentium/500MHz,内存：,128MB,CDROM,：,40 x(,或以上,),(3),软件环境：,Windows98/Me/2000,采样软件简介,软件简介,(1),作用：,CD,音乐,wav,格式的波形音频文件或,mp3,压缩音频文件,双击“音频处理,CDtoWAV”,文件夹中的,CDDA Extractor.exe,文件,安装,教学进程,(2),插入,CD,音乐盘，随后自动列出,CD,音轨清单,功能菜单,CD,音轨清单,工具按钮,音量调节,播放进度调节,启动与界面,2.2,(1),双击快捷图标启动,教学进程,(1),在,CD,音轨清单中,单击某个音轨,(2),单击播放按钮,聆听该音轨音乐,说明,(1),聆听结束后，不要改变光标条的位置，以便为转换做准备,(2),聆听过程中，可调整播放的进度和音量,(3),确认音乐后，单击,按钮,停止播放,选择音轨,2.3,操作步骤,教学进程,(1),单击 按钮,(2),选择音频模式,(5),显示转换过程,(4),单击 按钮,转换数字音频,2.4,操作步骤,(6),稍候片刻转换结束，,单击,OK,按钮返回。,(3),指定路径和文件名,说明,如果转换过程即刻结束，,表明内存不够，转换失败,教学进程,从,CD,中提取乐曲,选取,Track,指定输出目录、轨迹名、格式、质量，拷贝输出指定格式的乐曲文件,拷贝完成，生成指定文件,对,Audio file,进行格式转换（,.wav,格式转成,.mp3,格式）,可以相互转换的格式如下,将乐曲文件,Record,到,CD,盘上,Easy CD-DA Extractor 10,Audio CD Ripper,标签,CD,转换成,MP3,格式文件,Audio File Format converter,标签卡,Audio CD Creator,标签卡,增加,MP3/WMA CD Creator,.wma,格式,Windows Media Audio,2.5,设备间的信号连接,SPEAKER,MIC,LINE IN,1mV,500mV,声卡,机箱后背,插头,:3.5mm/stereo,录音,使用“录音机”获取声音,(1),选择“程序附件娱乐,录音机”菜单，启动录音机,(2),单击,录音,按钮，开始录音,(,录音时间为,60,秒,),教学进程,(1),鼠标左键双击任务栏右侧 图标,(2),检查“波形”是否,被选择,(4),选择“录音”选项,(5),检查,:,录音控制,线路输入,麦克风应有,(3),选择“选项属性”,(6),单击,确定,按钮,录音失败的处理,操作步骤,教学进程,3.1,3,处理声音,国际互联网,(,语音、简单乐曲,),要求,11,025 Hz,8 bit,22,050 Hz,8 bit,11,025 Hz,8 bit,11,025 Hz,8 bit,22,050 Hz,8 bit,44,100 Hz,16 bit,采样频率,数据长度,游戏,(,效果音、效果音乐,),多媒体自学读物,(,提示音,),电子教案,(,语音、效果音,),多媒体宝典、大全,(,乐曲、语音,),多媒体音乐鉴赏,(,音乐、解说,),应用场合,应根据使用场合和要求转换适当的声音采样频率,采样频率的转换须使用相应的软件进行,声音的应用,教学进程,7.3.2,(2),选择“文件打开”,(1),选择“程序附件娱乐录音机”,(3),选择需转换的音频文件,(4),单击,打开,按钮,(6),单击,开始转换,按钮,(7),选择属性,(,采样频率,),(10),选择“文件另存为”菜单，保存文件,(5),选择“文件属性”,(8),单击,确定,按钮,转换采样频率,操作步骤,(9),如不满意，可从步骤,(2),重,新开始,教学进程,3.3,GoldWave,软件简介,软件功能,ECHO,PITCH,MIX,STOP,音频处理效果,波表显示声音数据，直观、简捷,为声音增加各种效果,(,如回声、机器声等,),编辑,wav,和,mp3,声音,(,如删除、粘贴、静音等,),合成声音,(,把其他声音与当前声音混合,),所有编辑都可进行,STEREO,MONO,声道编辑,CPU:Pentium,或以上,内存,:64 MB,硬盘缓存,:Windowstemp,系统,:Windows98,、,Windows2000,软件的工作环境,教学进程,安装与启动,(1),进入“,GoldWave425”,文件夹,(2),运行,pgwave425.exe,文件,双击快捷图标,，启动,GoldWave,软件,播放控制器,音频编辑器,菜单 编辑工具 左声道 右声道,软件图标,3.4,教学进程,(,2),打开,Flash,模式“总是”,(,3),临时存储“内存”,(,4),剪贴板“,GoldWave”,(,5),单击,确定,按钮,设置软件工作状态,(,2),声音窗口“最大化”,(,3),初始放缩“所有”,(,4),单击,确定,按钮,3.5,设置文件、内存管理,(1),选择“选项文件”,设置窗口显示状态,(1),选择“选项窗口”,教学进程,(1),选择“文件打开”,(2),选择声音文件夹和文件名,(,若是,mp3,，需等待片刻,),(3),单击,打开,按钮,调入声音,3.6,3.7,设定编辑区域,(1),鼠标左键单击,波表,设定起点,(2),鼠标右键单击,波表,设定终点,编辑区域,编辑区域主要用于局部编辑，并通过剪贴板进行粘贴、合成等,教学进程,左声道 右声道,播放控制器,播放编辑区域声音 播放指定声音 停止 录音,播放控制,3.8,音量调整,声道平衡调整,速度调整,(,不影响编辑结果,),无声故障的处理,(1),单击,(,音量,),图标，去掉“”,(2),参见“录音失败的处理”一节,教学进程,设定编辑区域,(2),调整音量滑块,简单编辑,3.9,单击,Del,按钮,删除音乐片段,增加局部音量,(1),单击,(,更改,),按钮,静音处理,单击,(,静音,),按钮,(3),单击,确定,按钮,音,量,调,整,前,音,量,调,整,后,教学进程,常用工具按钮,回音,增加局部音量,谈入,谈出,匹配音量,调整音量,指定音量曲线形状,调整音量笔,调整采用频率,重新采样,凸缘形,左右声道补偿,按比例放大或缩小,混响效果,反转效果,降噪,调整频率,调整音量,设定编辑区域,使用剪贴板,3.10,获取声音,单击,Copy,按钮,(1),鼠标左键单击波表，确定粘贴开始位置,粘贴声音,(2),单击,Paste,按钮，插入式粘贴,生成新文件,单击,PNew,按钮，生成新文件窗口,如内存容量不足，可把临时存储设置成硬盘,教学进程,(2),单击,Copy,按钮，获取声音素材,(5),鼠标左键单击波表，确定合成开始位置,(1),在文件,1,中设定编辑区域,(7),调整合成素材的音量,合成声音,3.11,(4),打开文件,2,(6),单击,Mix,按钮,操作步骤,(8),单击,确定,按钮,(3),关闭文件,1,被合成的素材应采样频率一致，格式相同,教学进程,设定编辑区域,增加效果,3.12,(1),单击 按钮,(2),调整延迟时间,(3),调整回声音量,(4),设置回响效果,无穷余音,制作回声,t,Volume,延迟时间,ECHO,原理,(5),单击,确定,按钮,教学进程,设定编辑区域,淡入,(1),单击 按钮,淡入淡出效果,(2),调整初始音量,(3),单击,确定,按钮,淡出,(1),单击 按钮,(2),调整减弱音量,(3),单击,确定,按钮,淡入过程 淡出过程,教学进程,(1),打开背景音乐,(2),确定编辑区域,调整固有音量,(3),单击,样式,按钮,(4),鼠标拖曳音量线,(5),单击,确定,按钮,3.13,音量低谷,Play,Stop,t,Volume,音量调整原理,背景音乐,语音,编辑区域,教学进程,4,使用,GoldWave,软件合成素材,调入,wav,格式的语音,为语音添加回声,音频处理实例,调入乐曲,淡入淡出,调整音量,剪贴板,复制到剪贴板,关闭语音窗口,保存,合成,剪贴板,教学进程,操作步骤,5,(1),选择“文件另存为”,(2),选择保存地点,(3),输入文件名,(4),选择属性,(,采样频率,),(5),单击,保存,按钮,保存声音文件,关于注册,未注册软件只允许使用15天，每次启动提示注册,注册方法：选择“选项,注册”,，输入注册码,(,在,regist_sn.txt文件中,),在设置文件属性时，采样频率不能过低，否则失真,教学进程,演示界面,选择编辑区,在编辑区可以增加复制、粘贴、删除、回音、混响效果等操作,同时打开二个文件合成配乐朗诵,1,基本概念,1.1,声音概念,1.2,声音频率分布,1.3,数字化声音,1.4,数字音频的音质与数据量,1.5,数字音频文件的种类,2,获取声音,2.1,采样软件简介,2.2,启动与界面,2.3,选择音轨,2.4,转换数字音频,2.5,录音,3,处理声音,3.1,声音的应用,教学进程,小结,3.2,转换采样频率,3.3 GoldWave,软件简介,3.4,安装与启动,3.5,设置软件工作状态,3.6,调入声音,3.7,设定编辑区域,3.8,播放控制,3.9,简单编辑,3.10,使用剪贴板,3.11,合成声音,3.12,增加效果,3.13,调整固有音量,4,保存声音文件,END,(1),利用,Easy CD-DA Extractor,软件将音乐,CD,转换成,wav,音频文件，文件名取,song-1.wav,。,(2),将,song-1.wav,的采样频率转换成,22,050Hz,8bit,，,并以“,song-1(2).wav”,为名字进行保存。,(3),将,song-1.wav,转换成,song-1.mp3,并列表比较,3,个文件大小。,(4),利用,GOLDWAVE,软件对,song-1.mp3,进行处理。,将音乐调整成谈入或淡出效果。,只保留和窗口宽度相当的乐曲，其余删除，尾 部也进行淡出处理。,乐曲的一部分处理成回音效果。,乐曲的一部分处理成合成声音的效果。,保存音频文件，文件名为“,song-2.mp3”,。,课外作业,教学进程,