计算机中的声音世界

计算机中的声音世界声音是人们用来传递信息、交流感情最方便、最熟悉方式之一，如深情款款的言语、陶冶情操的诗歌朗诵、抒发感情的歌声。对于计算机而言，除了可以通过计算机播放已经存在的声音文件外，也能将自己或其他物体发出的声音，通过“录音”程序录入计算机中，从而实现声音数字化。我们带着下面的问题来学习这一章节：计算机是如何表现声音的？计算机是怎样存储和播放声音的？计算机是如何采集、处理和合成声音的？第2页,共16页，2024年2月25日，星期天声卡

声卡是当前多媒体计算机不可缺少的组成部分，它是计算机采集和播放声音，实现声波/数字信号相互转换的接口电路。第3页,共16页，2024年2月25日，星期天1、声卡的功能

声卡的功能是把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等音响设备，或通过音乐设备数字接口（MIDI）使电子乐器发出美妙的声音。录制（采集）数字声音文件将硬盘或激光盘片压缩的数字化声音文件还原，重建高质量的声音信号，放大后，通过扬声器输出。对数字化的声音文件进行编辑加工，以实现某种特殊的效果。第4页,共16页，2024年2月25日，星期天控制音源的音量，对各种音源进行混合，即声卡具有混响器的功能。采集数据时，对数字化声音信号进行压缩，以便存储。播放时，对压缩的数字化声音文件进行解压利用语音合成技术，通过声卡朗读文本信息，如读英语单词，读句子，说英语，演奏音乐。具有初步的语音识别功能，让用户用口令指挥计算机工作。提供MIDI（音乐设备数字接口）功能，使计算机可以控制多台具有MIDI接口的电子乐器。同时，在驱动程序的控制下，声卡将以MIDI格式存放的文件输出到相应的电子乐器中，发出相应的声音。第5页,共16页，2024年2月25日，星期天2、声卡的组成声卡由各种电子器件和连接器组成，电子器件包括集成电路芯片、晶体管和电阻电容元件，用来完成各种特定的功能。通常声卡提供3-4个接口，用来连接输入输出信号。线路输入(Linein).可以收录机、CD等外部音频设备相连，以便通过声卡播放或者记录下这些设备传来的音频输入信号。

话筒输入（Micin）与话筒连接，以便接收话筒传来的音频输入信号。线路输出（Lineout）用于与外部的功率放大器连接，输出音频信号。扬声器输出(Sptout)用于与无源音箱或扬声器连接，播放声音。第6页,共16页，2024年2月25日，星期天声音文件的参数

从本质上讲，声音是一种连续的波，称为声波。声波最基本的参数有两个：一个是声音的幅度，即声音的大小强弱程度，也称为音量；另一个是声音的频率，即声波每秒钟的振动次数，用HZ或KHZ为单位表示。衡量声音的三个参数：采样率、量化位数和声道数，也是声卡的主要指标，不仅影响到声音的播放质量，还与存储声音信号所需要的存储空间有直接的关系。第7页,共16页，2024年2月25日，星期天1、采样频率

是指计算机每秒钟将声波的模拟信号转换为数字信号的次数。采样率为44.1kHz的声卡，每秒钟能对输入的模拟信号进行44100次采样，并将其转换为数字信号。在多媒体声音技术中，对声音进行采样的3个标准分别是：11.025kHz（语音效果）22.05kHz（音乐效果）44.1kHz（高保真效果）。常见的CD激光唱盘所采用的采样频率为44.1kHz。第8页,共16页，2024年2月25日，星期天2、量化位数

表示存储、记录声音振幅所使用的二进制位数，它决定了声音的动态范围。量化位数一般有8位、16位、32位。位数越多，声音的幅度分辨率就越高，还原时声音的品质就越好，保真度越高。3、声道数指一个记录能产生的波形。单声道一个记录只能产生一个声波信号，而立体声一个记录能够同时记录或者播放两个声道的信号，因而能够提供比单声道更好的立体声效果。相应地其存储容量也是单声道的两倍。CD唱片基本上都是采用双声道进行录音的。第9页,共16页，2024年2月25日，星期天声音文件的每秒数据量大小是：（采样频率﹡量化位数﹡声道数）/8（单位：字节数/秒）例如：CD唱片的采样频率为44.1kHz，量化位数为16

位，双声道，则一分钟的声音数据量为？（44.1﹡16﹡2﹡60）/8=10584KB所以，一张600MB的CD唱片可存放近60分钟的声音或者音乐。第10页,共16页，2024年2月25日，星期天

1、CD*.cda格式，就是CD音轨。标准CD格式也就是44.1K的采样频率，速率88K/秒，16位量化位数，因为CD音轨可以说是近似无损的，因此它的声音基本上是忠于原声的，因此如果你如果是一个音响发烧友的话，CD是你的首选。CD光盘可以在CD唱机中播放，也能用电脑里的各种播放软件来播放。一个CD音频文件是一个＊.cda文件，这只是一个索引信息，并不是真正的包含声音信息，所以不论CD音乐的长短，在电脑上看到的“＊.cda文件”都是44字节长。不能直接的复制CD格式的＊.cda文件到硬盘上播放，需要使用象EAC这样的抓音轨软件把CD格式的文件转换成WAV，这个转换过程如果光盘驱动器质量过关而且EAC的参数设置得当的话，可以说是基本上无损抓音频。

声音文件的种类第11页,共16页，2024年2月25日，星期天2、WAV格式

WAV格式是微软公司开发的一种声音文件格式，也叫波形声音文件，是最早的数字音频格式，被Windows平台及其应用程序广泛支持。WAV格式支持许多压缩算法，支持多种音频位数、采样频率和声道，采用44.1kHz的采样频率，16位量化位数，因此WAV的音质与CD相差无几，但WAV格式对存储空间需求太大不便于交流和传播。声音文件的种类第12页,共16页，2024年2月25日，星期天3、mp3格式

mp3，这是音乐格式中的一匹“黑马”。mp3其实是将wav声音数据进行特殊的数据压缩后产生的一种声音文件格式，所以和庞然大物的wav相比，身材十分轻盈。mp3技术起源于mpeg技术，我们常说的vcd就是用mpeg技术压缩的数字影像光碟，既然能将影音成功地压缩在一起，那么为什么不能单独将声音压缩呢？……于是mp3就出世了。平平常常一张光盘，只能保存十几首cd，可是却能够保存上百首mp3歌曲！这就是mp3短期得以风靡世界的原因：体积小、传输方便、拥有较好的声音质量。现在大量的电脑音乐都是以mp3的形式出现的。不久前还出现了mp3随身听，有些vcd机也可以播放专门的mp3光碟，甚至还有mp3录音机。声音文件的种类第13页,共16页，2024年2月25日，星期天

4、wma格式

wma格式它是音乐格式家族的新成员，是微软新发布的一种音频压缩格式。从它诞生之日起，就展露出其非同寻常的魅力：它的身躯比mp3更为苗条，并且可以从网络一边下载一边收听（就是所谓的支持stream流技术）。wma的特点就是当一首歌曲压缩到很小的时候，还能够保持很高的音质，经测试，就算在网络带宽相对较窄的情况下，收听效果也较为理想。因此有人说wma取代mp3是迟早的事情。声音文件的种类第14页,共16页，2024年2月25日，星期天5、midi格式*.mid

严格意义上说来，midi并不是数字音乐大家族中的一员，也就是说它并不是一个真正数字化的声音，而只是一堆演奏符号而已，即乐器数字化接口。简单的说，五线谱大家都了解，midi并不是采集声音数据，而是在电脑中记录“五线谱”，当我们播放midi音乐的时候，其实就是播放器将乐谱演奏出来，就像音乐家对着五线谱演奏一般，道理就这么简单。正因为midi不是采集声音数据，而仅仅记录演奏符号，所以文件体积相当小，适合在网络上传播。*.mid格式记录了一段音乐，但