《数字音频与MIDI》PPT课件.ppt

第二章 数字音频及MIDI,信息：数、文、音、图、形 音频：麦克风、扬声器 多媒体计算机： 声音的输入、存储、输出 声音：消息、意向、情感,2.1 声音与听觉,声音：通过空气传播的一种连续的波，又称声波。 声音的度量：频率与幅度（声波压力的大小） 频率又音高表示，幅度用声强表示 与看得见的水波类似,声音分类： 语音：是指具有语言内涵和人类约定俗成的特殊媒体 音乐：规范的符号化了的声音 音效：指人类熟悉的其他声音，如动物发声、机器产生的声音、自然界的风雨雷电等。,带宽与听觉 AM(507k),FM(2015k),18k,感知声音的幅度：用dyne(达因）/平方厘米表示，常转换成0120dB(decibel),但对不同的频率，同样的声强，感觉不同。见图12-1 声音信号： 有许多不同频率的信号组成，又称复合信号。 带宽：组成复合信号的频率范围。 纯音：单一频率的声音。,模拟声音信号：可分解成一系列正弦波的线性叠加。 最低频的音波称为基音，频率为基频 其余的为泛音，频率是基频的整数倍。 声音三要素：音高、音色、音强 音高：由基频决定，基频取对数后与人的音高感觉成线性关系。 音色：有混入基音中的泛音决定。 音强：幅度，听觉与声音信号强度不成线性关系，因而用20log幅度（分贝）表示,2.2 声音信号数字化,从模拟信号到数字信号 模拟信号：在时间与幅度上都连续，连续 记为x(t). 离散信号：按一定的时间间隔T，得到的x(nT). T为抽样周期，1/T抽样频率 量化：把抽样序列x(nT)量化成一个有限个幅度之的集合x(nT).,2. 声音数字化： Sampling, Quantization, Coding 采样频率与量化精度 3.采样频率 Nyquist定理（1928年提出原理，仙侬形成定理并应用，1933年卡切尼科夫用公式表述）： 采样频率2f 这里f为被采样信号的最高频率。,4. 量化精度 量化： 取样值（-,+）有限个数（量化值近似） 若量化值有J个，若用二进制表示，需要R=log2(J) 位 量化误差：用有限的离散值表示无限多的连续值，必然存在误差. 该误差又称为量化噪声（与一般的噪声不同）。 采样精度可与用信噪比表示: R为编码位数,5. 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） 60（s）/8 0.66 (MByte),2.3 声音文件的存储格式,声音文件的格式： PC机：.wav Apple: .aiff, .snd Unix: .au 2. 波形文件格式：1991年IBM与微软开发（以 .wav为扩展名） Fig 2.3 3. 常见声音文件的扩展名 表2-2,2.4 声音工具,声音工具：录、放、存储、编辑 Windows自带：sound recorder 播放和录音设备：SoundMAX Digital Audio 声卡：附带wave studio 网上：cool edit, goldwave Windows Media Player 播放和组织计算机和 Internet 上的数字媒体文件。这就好象把收音机、视频播放机、CD 播放机和信息数据库等都装入了一个应用程序中 Windows Media Player 播放器支持的文件类型.doc,2.5 声音质量的度量,1.声音信号的带宽 2.客观质量度量 SNR 3.主观质量度量:人的感觉 MOS:mean opinion score 作业 （1）使用“录音机”软件把10秒钟的CD音乐录制成CD音质（44.1kz、16位、双声道、PCM)的.wav文件）。 （2）把录制的文件分别转换为“22.05kz、16位、单声道、PCM”, “11.025kz、8位、单声道、PCM”以及“44.1kz、4位、单声道、ADPCM” （3）比较以上四中各式的声音文件的数据量和声音音质,声音质量 MOS标准,2.6 电子乐器数字接口MIDI,MIDI(Musical Instruments Digital Interface) Musical synthesizers、musical instruments、计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。 MIDI是一套指令，指示MIDI设备做什么，如何做。 MIDI不是声音信号，而是发送给Midi 设备的，产生声音或执行动作的指令。 MIDI乐音的产生方法 频率调制合成， FM 波形表合成 wave table synthesis,3.频率调制合成: 把几种乐音的波形用数字表达，存于计算机中并通过数模转换器来生成乐音。专利售给Yamaha公司。乐音由一组参数控制。 4.波形表合成 把乐器的真实声音记录下来，生成各种音符 在乐器上演奏音符，采样 存于ROM中 合成。图2-9 5.MIDI系统: MPC:MIDI 接口与声音模块组合在卡上。SoundMAX Wavetable synthesizer(MIDI音乐播放器） Windows Media Player 播放 MIDI音乐（music容易受伤的女人.mid，music梁祝.mid） 制作软件Midisoft Studio 6,2. 编码与压缩标准ITU-TSS Pulse code modulation PCM Del