音频信息及处理.pptx

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1、第第3 3章章 音频信息及处理音频信息及处理 音频信号数字音频原理电子合成音乐音频卡及音频播放数字音频编辑与处理 第1页/共42页一、音频信号一、音频信号 分类分类 注释注释视听效果视听效果不规则声音不规则声音一般指不携带信息的噪声一般指不携带信息的噪声 语音语音是指具有语言内涵和人类约定俗成的特是指具有语言内涵和人类约定俗成的特殊媒体殊媒体规则声音规则声音 音乐音乐规范的符号化了的声音规范的符号化了的声音 音效音效指人类熟悉的其他声音，指人类熟悉的其他声音，如动物发声、机器产生的声音、自然界如动物发声、机器产生的声音、自然界的风雨雷电等。的风雨雷电等。音频信号的分类第2页/共42页一一.音频

2、信号音频信号1.音频信号的特征 第3页/共42页音调与基频 音阶CDEFGAB简谱符号1234567频率（Hz）261293330349392440494频率（对数）48.349.350.350.851.852.853.8音阶与基频的对应关系音阶与基频的对应关系第4页/共42页音色与谐波音强与幅度 用动态范围来定义音频信号的相对强度：动态范围2 0lg（信号的最大强度/最小强度（dB）第5页/共42页音宽与频带音宽与频带 语音（语音（SpeechSpeech）带宽）带宽音频（音频（AudioAudio）带宽）带宽次声带次声带超声带超声带20 300 3K 20K f(Hz)20 300 3K

3、20K f(Hz)第6页/共42页2.2.音频信号的指标音频信号的指标频带宽度 声音质量等级与信号带宽 电话电话AM AM 广播广播FM FM 广播广播CDCDDADA10 20 50 200 3.4K 7K 15K 22K f(Hz)10 20 50 200 3.4K 7K 15K 22K f(Hz)第7页/共42页动态范围 2 0lg（信号的最大强度/最小强度）（dB）信噪比 第8页/共42页声音质量声音质量 MOSMOS标准标准 分数 质量级别失真级别5优(Excellent)察觉不到4良(Good)（刚）察觉但不讨厌3中(Fair)（察觉）及有点讨厌2差(Poor)讨厌而不反感1劣(B

4、ad)极讨厌（令人反感）第9页/共42页二、二、数字音频原理数字音频原理1.PCM（脉冲编码调制）编码原理模拟声波的数字化示意图模拟声波的数字化示意图 ttt第10页/共42页t模拟输入模拟输入t t0 0t t0 0采样时钟采样时钟量化，编码量化，编码0 0t tX(0)X(1)X(0)X(1)X(n)X(n)第11页/共42页2.2.数字音频的技术指标数字音频的技术指标 采样频率 1秒钟内采样的次数,标准频率:44.1kHz，22.05kHz,11.025kHz 声道数：单声道，双声道第12页/共42页 量化位与动态范围量化位数幅值动态范围(dB）效果825648数字电话1664K96CD

5、-DA60FM广播40AM广播第13页/共42页音频数据率未经压缩的数字音频数据率（bit/s）采样频率（Hz）量化位数（bit）声道数音频数据量（Byte）数据率（bit/s）持续时间（s）/8例：采样率11.025KHz、量化位8位，采集1分钟，则：音频数据率11.025（KHz）8（bit）88.2(Kbit/s)音频数据量11.025（KHz）8（bit）1 60（s）/8 0.66(MByte)第14页/共42页编码算法与音频数据压缩比第15页/共42页不同的采样指标与容量和效果的关系不同的采样指标与容量和效果的关系采样率采样率(kHz)(kHz)量化位量化位(bit)(bit)声声

6、道道编码算法编码算法容量容量(MB/min(MB/min)等效等效音质音质11.02511.0258 8单单PCMPCM0.660.66语音语音22.0522.051616双双PCMPCM5.2925.292FMFM广播广播44.144.11616双双PCMPCM10.58410.584CDCD唱盘唱盘第16页/共42页3.3.音频的压缩与文件格式音频的压缩与文件格式PCM：一种最通用的无压缩编码，CD-DA采用的方式ADPCM：一种通用的有损压缩编码 压缩比达1：4 WAV文件：一种通用的音频数据文件，采用PCM,ADPCM编码 PCM编码与WAV文件格式 第17页/共42页编码算法：MPE

7、GAudioLayer3 压缩比：1:10 1:12 音质失真很小，适合网络传播MP3编码与MP3文件第18页/共42页Realnetworks推出的一种音乐压缩格式，压缩比达 1：96，效果一般流媒体控制（边下载边播放），适合低速网传播Real Audio编码与RA文件 第19页/共42页4.4.不同的参数与压缩效果比较不同的参数与压缩效果比较播放长度/s采样率/kHz量化位/bit声道数编码算法文件格式压缩比文件容量/KB视听6144.116双PCMwav107596122.0516单PCMwav26896111.0258单PCMwav67361ADPCMwav1:4269761mp3mp

8、397761ramra383126mp3mp32026126ramra791第20页/共42页三三.电子合成音乐电子合成音乐1.电子合成音乐（MIDI）的原理 MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）采用音乐符号记录和解释乐谱，并合成相 应的音乐。MIDI不是把音乐的波形进行数字化采样和 编码，而是将数字式电子乐器的弹奏过程记录 下来，如按键、力度、时间多度等等。当需要 播放这首乐曲时，根据记录的乐谱指令，通过 音乐合成器生成音乐声波，经放大后由扬声器 播出。第21页/共42页2.2.计算机上合成音乐的产生过程计算机上合成音乐的产生过程 MIDIMIDI乐

9、器乐器 MIDI MIDI接口接口 音序器音序器 合成器合成器 扬声器扬声器 MIDI MIDI文件文件MIDIMIDI指令指令模拟音模拟音频信号频信号PCPC机机音频卡第22页/共42页3.MIDI3.MIDI音乐合成器音乐合成器l FM(Frequency Modulation)合成合成 通过硬件产生正弦信号，再经处理合成音乐。通过硬件产生正弦信号，再经处理合成音乐。一般声卡采用的方式，音色与硬件有关，音一般声卡采用的方式，音色与硬件有关，音 色较单薄色较单薄 l 波形表（波形表（Wavetable）合成）合成 专业声卡采用的方式。在声卡的专业声卡采用的方式。在声卡的ROM中预中预 存各种

10、实际乐器的声音采样，通过调用相应的存各种实际乐器的声音采样，通过调用相应的 实际声音数据合成乐音。实际声音数据合成乐音。ROMROM存储器的容量越存储器的容量越 大，合成的效果越好。大，合成的效果越好。第23页/共42页 4.WAVE4.WAVE与与MIDIMIDI文件的比较文件的比较MIDIMIDIWAVEWAVE文件文件内容内容MIDIMIDI指令指令数字音频数据数字音频数据音音 源源MIDIMIDI乐器乐器MicMic，磁带，磁带，CDCD唱盘，音响唱盘，音响容容 量量小小与音质成正比与音质成正比效效 果果与声卡质量有关与声卡质量有关 与编码指标有关与编码指标有关适用性适用性易编辑，声源

11、受限，易编辑，声源受限，数据量很小数据量很小不易编辑，声源不限，不易编辑，声源不限，数据量大数据量大实例实例1 1实例实例2 2 容量容量37KB37KB，2 2分钟分钟 容量容量2MB2MB，1 1分钟分钟容量容量3.6MB3.6MB，4242秒秒容量容量5KB5KB，5353秒秒第24页/共42页四四.音频卡及音频播放音频卡及音频播放1.音频卡的功能音频信号的播放录制生成WAVE和MIDI文件声音信号的混合和处理 第25页/共42页2.2.音频卡的接口音频卡的接口第26页/共42页3.3.音频播放的控制音频播放的控制静音控制静音控制垂直滑键控制垂直滑键控制水平滑键水平滑键第27页/共42页

12、五五.数字音频编辑与处理数字音频编辑与处理1.CoolEdit PRO 的功能声音文件的录制音频数据的简单编辑CD音乐提取音频的修复声音效果处理音频文件的格式转换声音文件的合成第28页/共42页2.2.界面与窗口界面与窗口设备控制窗口第29页/共42页第30页/共42页音频录制控制音频录制控制第31页/共42页六、六、提高数字录音质量提高数字录音质量 1、选择一支合适的话筒按传输方式分类：有线和无线按能量转换方式分类：动圈话筒 电容话筒第32页/共42页动圈话筒：由磁场中运动的导体产生电信号的话筒。是由振膜带动线圈振动，从而使在磁场中的线圈感应出电压。电容话筒：这类话筒的振膜就是电容器的一个电

13、极，当振膜振动，振膜和固定的后极板间的距离跟着变化，就产生了可变电容量，这个可变电容量和话筒本身所带的前置放大器一起产生了信号电压。驻极体话筒：价廉物美的电容话筒。驻极体话筒不需要两块外加极化电压的极板，它使用的电容器在厂家制造时己进行了极化，并能保持永久性电荷。驻极体话筒需要个放大/阻抗变换器来代替低压电源。电容话筒中有前置放大器，当然就得有一个电源，由于体积关系，这个电源一般是放在话筒之外的。除了供给电容器振膜的极化电压外，也为前置放大器的电子管或晶体管供给必要的电压。我们称它为幻象电源。附属设备有：防震架、防风罩、防喷罩、话筒架 第33页/共42页话筒的指向：心型、过心型、超心型、话筒的

14、指向：心型、过心型、超心型、全向指向型、全向指向型、8 8字形、半球型字形、半球型第34页/共42页心形（单指向形）话筒：使用这种话筒时，应将它们直接指向你要拾取的声音所在的位置。心形话筒对于声乐演唱及其他近距离拾音效果很好，因为它们不受其后面声音的影响。因此在扩声和声增强应用中，心形话筒是一个较好的选择。那些对来自后面的声音也敏感的话筒不适用于舞台演出，因为它们会接收来自扬声器的反馈声音而产生自激和其他不利影响。过心形话筒：保留了心形话筒的前方偏向性，它的后方灵敏度增加了。这种话筒在拾取需要通过后方反射音获得的乐器声和室内气氛声时效果很好。超心形话筒：这个指向特性使话筒在前方的拾音范围很宽，

15、呈稍微前倾的180，而后方拾音范围只是窄窄的一束。超心形话筒适合于拾取管号类演奏或仅用一个话筒的合唱。第35页/共42页全向形话筒：对各个方向都同等响应。其指向特性图在二维坐标中是个圆，在三维坐标中是一个球。这类话筒在有回声的室内大合唱和大合奏中拾音效果很好，让你有身临卡内基音乐厅的感觉。8字形(双向性话筒)：前面和后面的灵敏度高；左面和右面的灵敏度很低，选用8字形话筒拾取师生对话，两排乐队演奏，会议双方讨论的声音半球话筒：对平板一侧整个半球区域内声压的响应特性都一样。第36页/共42页频率响应特性：话筒对不同音高频率响应特性：话筒对不同音高信号的灵敏度信号的灵敏度第37页/共42页2 2、保

16、证良好的录音环境：、保证良好的录音环境：隔音与吸音混响时间在0.2-0.5s之间混响时间：当室内声场达到稳态,声源停止发声后,声压级降低60dB所经历的时间。第38页/共42页演播室混响时间设计准则：演播室混响时间设计准则：“短短”、“平平”、”均均”“短”：混响时间短；也绝非越短越好，就是供语言用的小演播室，混响时间不宜少于030秒。“平”：频率特性曲线平。“均”传声器拾音的好坏与传声器位置混响特性密切相关，故要求演播室混响声场均匀。这样可根据剧种,乐队等不同条件合理安排话筒的远近。小型演播室吸声系数大致是0.450.5，若地面铺设化纤地毯，对高频有一定吸音量，这就要求用复合结构来获得频带宽

17、，效率高的吸声量。电视演播室内有光滑平整的天幕，平顶上有庞大的空调设备和装有大量演出用的照明灯具，在演播过程中布景、道具摄象机、监视设备和演员，工作人员的活动，都会影响混响频率特性。故混响设计虽要求考虑多方因素，但重要的首先控制好低频混响。第39页/共42页3 3、选择一块好声卡、选择一块好声卡第40页/共42页Digi 002 Rack Digi 002 Rack 音频接口音频接口：一个功能完备的集成式制作系统，可工作在Window XP Home及Mac OS9.x系统的电脑上。提供制作MIDI和音频各种必备的工具和功能。它由一个单个的控制单元构成，其中包含了综合控制台，带模拟、数字和MIDI输入/输出接口。Digi 002通过一条FireWire火线连接电脑并传送数据。控制台与Pro Tools LE软件共同组成了系统，软件提供32个音轨的录音和播放能力，128个MIDI轨并支 持实时插件处理及其他功能。第41页/共42页感谢您的观看！第42页/共42页