多媒体作品中的声音

第三章声音2021/5/913.1多媒体作品中的声音

声音同视频、动画一样，都是重要的信息表达方式，由于数字化音频在加工、存储、传递方面的方便性，它正成为信息化社会人们进行信息交流的重要手段。2021/5/92

我们知道声音是人类社会历史最悠久、使用频率最高的信息媒体。为什么它会成为使用频率最高的信息表达方式呢？因为它具有了其它信息表达方式没有的特点。分别是：

1、方便

2、直接

3、有效3.1.1声音表达信息的特点2021/5/93声音的特点使它有了许多应用声音在电影中的应用无声电影和有声电影无声电影定义：又称“默片”。早期电影只有画面，影片本身不发出声音，剧中人物的说白通过动作、姿态以及插入字幕间接表达。无声电影时期，诞生了一大批电影艺术大师，梅里爱、格里菲斯、卓别林、爱森斯坦、勒内·克莱尔、茂瑙等，他们在电影创作实践中已经积累和完善了一套成熟的影像蒙太奇艺术。

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为什么要产生有声电影？无声电影如此好，为什么还会产生有声电影呢？就是因为声音具有了那些特点，使得声音、对白的魅力不需要再做更多的渲染，就可以立即吸引所有观众的注意力

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如何记录自然界和社会生活中的声音信息，一直是人类梦寐以求的理想。直到19世纪爱迪生发明了留声机，人们才能留住声音；到了20世纪，随着电磁技术和激光技术的不断发展，逐步出现了录音机、cd和dvd播放机等声音播放设备。随着音频压缩技术的发展，又出现了mp3、mp4、rm、wma等声音格式，相应出现了多种播放设备，常见的有：唱片播放机、录音机、vcd播放机、cd播放机、dvd播放机、mp3、mp4、等。2021/5/963.12声音的数字化表示在多媒体中，声音的获取有两种方式：1.将声音数字化。2.利用MIDI设备或用计算机软件编写MIDI音乐。2021/5/97二进制数计算机是一个机器，不能像我们一样能够读懂各种信息，它只能读懂二进制数。我们通常所用数字是十进制数，它是逢10进位，0，1，2，3，4，5，6，7，8，9是基本符号。二进制就是逢2进位的进位制，0、1是基本算符。2021/5/98几个二进制数0→0001→0012→0103→0114→1005→1016→1107→1118→？2021/5/991.声音的数字化1、声音的数字化：把声音（声波）转化为可以被计算机读懂的数字信号，就叫声音的数字化。2、模拟/数字转换器：声音的数字化需要一种转换器。这种转换器（设备），将时间上连续的模拟音频信号转变为用来表示声音的数据序列。2021/5/910

图3-1和图3-2、图3-3分别为模拟音频信号波形及其数字化过程的示意图。图中横轴表示时间，纵轴表示电压，曲线代表原始模拟音频信号，模拟/数字转换主要有如下两个过程。2021/5/911（1）采样

每隔一个时间间隔在模拟音频波形上取一个幅度值。这样，由一个连续的模拟音频波形，产生了一组离散的数值序列。其中时间间隔被称为采样周期。因此，单位时间采样的次数就是采样频率（又称采样率）。2021/5/912（2）量化

将模拟音频信号的电压幅值范围划分为个级数，每个级数对应一个二进制数字，将各个采样结果提升或下降到级数值，形成一组二进制数字序列。其中，N被称为量化位数（单位名称为比特bit），被称为量化级。2021/5/913

经过上述的采样和量化，就可以将模拟音频信号转化为一组用来表示声音的二进制数字序列----数字音频。采样频率和量化位数的增加会使数字音频的质量更有保证。但同时也会使数字音频所占用的空间更大。因此，只要数字化的效果达到人的听觉就可以了。典型的采样频率为5kHz到100kHz，量化位数为8bit或16bit。常见的音频文件所占磁盘的存储量计算公式为（单位：比特）：存储量＝采样频率×量化位数×声道数×时间2021/5/914例题如果CD音质的采样频率为44.1kHz，量化位数为16bit，那么，一首4分钟CD双声道立体声音乐的数据长度是多少？解：数据长度=44.1×1000×16×2×4×60=338688000（bit）这里有一些知识是：8bit=1byte1kb=1024b；1mb=1024kb数据长度=338688000÷8÷1024÷1024≈40.374Mb2021/5/915

数字音频的数据量是相当大的。我们需要借助编码技术将数字音频序列按一定的格式记录下来。这样就减少了数据量，更方便，顺利地利用信息技术存储、处理和传输数字音频。数字音频的常用编码有波形编码、参数编码和混合编码。（3)编码2021/5/9161.波形编码（适应性强、音频质量好，但文件长度较大）2.参数编码（压缩率很高、但计算量大，保真度低）3.混合编码（提高压缩率的同时得到较高的音质。）如MP3格式2021/5/917

多种编码带来多种格式的音频文件，如mp3，rm，wma，wav等等。播放器对音频格式的兼容性以及具体工作的要求，约束我们要用不同的音频格式，因此经常需要对音频格式进行转换。2021/5/918采样——量化——编码

简而言之，声音的数字化就是以下三个过程：2021/5/919MIDI音乐

“MIDI”，是英文musicalinstrumentdigitalinterface(乐器的数字化接口）的缩写。整个MIDI系统包括合成器，电脑音乐软件，音源，电脑，MIDI连线，调音台，数码录音机等周边设备。电脑可以将来源于键盘乐器的声音信息转化为数字信息存入电脑。

MIDI本身意思只是音乐设备数字接口。这种接口技术的作用就是使电子乐器与电子乐器，电子乐器与电脑之间通过一种通用的通讯协议进行通讯，这种协议自然就是MIDI协议了。

MIDI的主要设备及其作用如表3-2所示。

2021/5/9202021/5/9212021/5/922MIDI音乐是利用电子乐器演奏乐曲，通过MIDI接口将演奏的乐曲、键名、力度、时值等信息（MIDI信号）输入电脑，音序器对音乐信息进行记录、存储、编辑，再由MIDI软件进行整理、加工，其中记录着所要演奏的乐曲信息。最后再由合成器解释MIDI中的音乐信息，将其与音源中的样本合成，并通过扬声器还原为乐器声音。

2021/5/9232021/5/9243.1.3数字化声音与我们的生活在计算机的发展过程中，人们一直努力探索了利用计算机进行声音处理，尤其多媒体计算机产生以后，数字化声音的应用得到了空前的发展和广泛的应用。在我们的日常生活中，