声音的概述-电子讲义

1、湖北师范大学现代教育技术课程资源声音的概述微课电子讲义声音的本质；波形声音；采样率(Sample Rate)；量化位数(Quantization Bits)2.1 声音的概述 声音的本质我们生活的世界充满各种声音，优美动听的音乐，给人以美的享受；建筑工地上机器的轰鸣声；公路上汽车的鸣笛声使人感到刺耳难听。声音是我们了解周围事物、获取信息的主要渠道。1.声音是如何产生的？【做一做】取手边一张纸，怎样使它发出声音？l 摩擦或敲打可以使纸发出声音；l 做成纸筒引起空气的振动也可以发出声音；结论：声音是由于物体的振动而产生的振动停止，发声停止。2.声音是如何传播的？ 图2-1 声音的传播第一副图是敲鼓

2、，声音通过空气传播；第二幅图是捕鱼，声音通过水传播后吸引鱼群；第三幅图是敲桌子，声音通过木板传播。这说明了什么呢？声音的传播需要介质。气体、液体和固体都能传声。而第四幅图中，月球上的宇航员即使距离很近也无法听到对方声音，必须借助无线电通讯。因为月球上是真空，没有介质，声音无法传播。 结论：声音的传播需要介质。气体、液体和固体都能传声。真空不能传声。 声音的表示和记录根据声音的频率特性，声波可以分为为次声波、超声波和人耳可听域。人耳可听到的声音频率范围是20HZ-20KHZ，低于20HZ的是次声波，比如大象发出的声音，而高于20KHZ的是超声波，比如海豚发出的声音。但是我们如何表示这些声音呢？1

3、.声音的表示 声音在介质中以声波形式传播，它是一条连续的曲线，称之为模拟量，可以通过振幅、周期和频率来表示波形声音。振幅：波的高低幅度，表示声音的强弱；周期:两个相邻波之间的时间长；频率：物体每秒钟振动的次数。2.声音的记录在计算机中如何记录声音呢？由于计算机只能用二进制表示信息，对声音这种连续变化的波形信息是无法完整记录下来的，因此必须进行一定处理，处理方法就是采样、量化和编码。波形声音通过采样记录下一些特征点的位置，得到离散信号。当采样频率达到信号中所含最高频率的两倍时，就可以利用采样得到的样本恢复原始信号。接着对采样的特征点进行量化，采取四舍五入，如采样幅度值为0.123V，则取0.1V

4、，这就是量化。量化后的声音波形变为阶梯状。最后对量化后的幅度值进行二进制编码得到0、1组成的数字信号。这就是在计算机中记录声音的过程，如图2-2所示。采样量化 图2-2 声音的记录2.1.3 数字声音的相关概念数字声音的采样率、采样精度和数字声音的三要素（音调，音色和音强）。采样率：每秒钟采样的次数，称为采样频率。如图2-3所示为同一声音信号，分别采用不同采样率，得到的采样样本数，从图中可以看出左边采样率高的，采样的声音样本数要多。当然这并不代表采样率一定要选很高，如：声音频率在300-4000Hz之间只需要用8000Hz的采样率就可以。对音乐进行采样，一般选取44.1KHZ的采样率。 图2-

5、3 采样率采样精度：也称为量化位数，它表示量化时分配参考值的个数。量化位数越多，量化产生的误差越小，声音越接近原来的波形。音调、音色和音强是描述声音的三要素。音调指声音的高低，音色是声音的特色，音强指声音的强度，或响度，通常也称为音量根据不同的音色，即使在同一音高和同一声音强度的情况下，也能区分出是不同乐器或人发出的。这就是有关数字声音的几个概念。2.1.4 数字声音文件的格式声音以文件的形式保存在计算机中，由于文件编码方法有很多种，因此产生了许多不同格式的音频文件。音频文件通常分为两类：声音文件和midi文件。声音文件直接记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大；而midi文件则是一种音乐演奏指令序列，相当于乐谱，其文件尺寸较小。常见的声音文件格式：WAV、MP3、CDA、RA等，比较如表2-1所示。表2-1 几种常见声音文件格式 小结 声音的本质：物体的振动产生声音；通过介质（气体、液体或固体）传播。 声音的表