数字音频技术课件.ppt
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1、数字音频技术主要内容 声音及其属性 数字化音频 音频压缩技术 音频文件类型 编辑制作数字音频素材 GoldWave 录音机一、声音及其属性 声音是由空气中分子的振动而产生的。它是通过空气传播的一种连续的波,叫声波。自然界的声音是一个随时间而变化的连续信号,可近似地看成是一种周期性的函数。通常用模拟的连续波形描述声波的形状,单一频率的声波可用一条正弦波表示。 声音的分类 语音:人的说话声不仅是一种波形, 而且还通过语气、语速、语调携带着比文本更加丰富的信息。这些信息往往可以通过特殊的软件进行抽取。 音乐:音乐是一种符号化了的声音,这种符号就是乐谱,音乐则是转变为符号媒体形式的声音。 音效:为增进
2、场面之真实感、气氛或戏剧信息,而加于声带上的杂音或声音。简单地说,音效就是指由声音所制造的效果。 声音的三要素 音调:声音的高低(物理学定义);与声音的频率正相关。高音和低音 音强:声音的响亮程度,与振幅相关,取决于声波信号的强弱,与声音信号的幅度成正比。分贝dB。常说的“音量”指的是音强。 音色:音的感觉特性,与波形相关,取决于声波的频谱,由混入基音的泛音所决定。若中、高泛音丰富,音色就明亮;若低频泛音丰富,音色就低沉。二、数字化音频 音频 定义:人类听觉所感知范围内的频率,也称声频 按照人们听觉的频率范围,对声音的分类: 次声波:频率低于20Hz的信号,也称为亚音频 音频:频率范围在202
3、0kHz的声音信号,人耳能够听到的声音信号。属于多媒体音频信息范畴。 超声波:频率高于20kHz的声音信号,也称为超音频次声波超声波音频信号语音信号f/Hz20300300020000图:按频率分类的声音声音数字化 音频信号(Audio)是指带有语音、音乐和音效的有规律的声波的频率、幅度变化的信息载体。它分为模拟音频信号和数字音频信号两种。其中,模拟音频用模拟电压的幅度表示声音强弱,模拟声音在时间上是连续的。而数字音频是一个数据序列,在时间上是离散的,是由许多二进制数1和0组成的。 声音数字化(续1) 模拟音频数字化:采样、量化、编码采样-每隔一定时间间隔在模拟波形上取一个幅度值。量化-将每个
4、采样点得到的幅度值以数字存储。编码-将采样和量化后的数字数据以一定的格式记录下来。模拟信号采样量化编码数字信号 振幅 频率1/T 采样点 T 振幅1/TT声音数字化(续2) 数字音频的技术指标: 采样频率: 每秒钟的采样次数 奎斯特采样理论:采样频率f(1/T)高于输入信号最高频率的两倍,则经过采样后的采样信号能够包含原模拟信号的全部信息,且经过反变换和低通滤波后可不失真地恢复原模拟信号。 CD激光唱盘采样的三个标准频率分别为44.1kHz,22.05kHz和11.025kHz 量化位数(采样精度、量化精度) :存放采样点振幅值的二进制位数。通常量化位数有8位、16位,分别表示有28、216个
5、等级。 声道数 :声音通道的个数 ,即一次同时产生的声波组数。 单声道 比较原始的声音复制形式 ,缺乏位置感 。 立体声 声音在录制过程中被分配到两个独立的声道,很好的声音定位效果。 准立体声 在录制声音的时候采用单声道,而放音有时是立体声,有时是单声道。 四声道环绕 规定了4个发音点:前左、前右,后左、后右,可以提供多个不同方向的声音环绕。 5.1声道 来源于4.1环绕,不同之处在于它增加了一个中置单元。这个中置单元负责传送低于80Hz的声音信号,在欣赏影片时有利于加强人声。美国杜比AC-3(Dolby Digital)、欧洲DTS等。 7.1声道 在5.1的基础上又增加了中左和中右两个发音
6、点 数字化声音的质量和存储量数据量(Byte)(采样频率量化精度声道数声音持续时间)/8不同类型信号的采样频率和量化精度 信号类型信号类型频率范围频率范围( (Hz) )采样频率采样频率( (kHz)量化精度量化精度(bit)单声道单声道/立立体声体声数据率数据率( (未压缩未压缩) )(kB/s)电话话音电话话音200340088单声道单声道8调频广播调频广播( (AM)201500011.0258单声道单声道11.0宽带音频宽带音频( (FM)50700022.05016立体声立体声88.2CD202200044.116立体声立体声176.4DAT20220004816立体声立体声192.
7、0三、音频压缩技术 对原始数字音频信号流(PCM)编码运用恰当的数字信号处理技术,在不损失有用信息量,或引入损失可忽略的条件下,降低(压缩)其码率,也称为压缩编码。音频数据压缩比压缩后的音频数据/压缩前的音频数据音频压缩算法的主要分类 无损压缩 利用信息相关性进行的数据压缩并不损失原信息的内容。是一种可逆压缩,即经过文件压缩后可以将原有的信息完整保留的一种数据压缩方式,如wav、flac、ape等格式。 有损压缩 经压缩后不能将原来的文件信息完全保留的压缩,是不可逆压缩。如JEPG、MPEG压缩,常见格式如mp3、wma。音频压缩技术标准 国际电报电话咨询委员会 CCITT(现国际电信联盟 I
8、TU-T)标准 16Kbps CCITT标准化方案G.728:面向带宽为64Kbps的ISDN线路的可视电话上 32Kbps CCITT标准化方案G.721:应用于电视会议系统的语音编码和数字电话的语音合成 64Kbps CCITT标准化方案G.722:面向7kHz带宽以语音和音乐为对象的标准化音响编码方案 MPEG-1:规定了音频压缩三种模式 层I、层II(MP2)、层III(MP3) Dolby AC-3:多声道音频信号压缩 MPEG-2BC:多声道音频信号压缩四、音频文件格式 声音文件格式 MIDI文件格式声音文件格式 波形文件,Windows本身存放数字声音的标准格式,扩展名.wav
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