数字媒体技术导论-课件 第7章数字音频

数字媒体技术导论Topics音频概述音频的数字化处理音频编码与压缩常见音频信息格式常用音频处理工具音频概述当一系列空气压缩震动我们的耳膜时，也就给大脑发送了一个信号，我们就感觉到了声音。与耳膜交互的声波定义了声音声音是一种连续的波音频概述声音是一种由物体振动产生和传播的机械波频率和振幅三要素：音调、音强和音色。人耳可以感受的频率范围约为20~20000Hz模拟音频vs.数字音频音频概述电信号模拟表示声波立体声系统发送电信号给扬声器制造声音模拟信号计算机存储的音频信息，是数字音频，即用一系列离散的数值表示声波的电信号。数字音频就是将以正弦波形式存在的模拟音频转化成二进制数据保存，播放的时候就把这些数据转换为模拟的电平信号再送到喇叭播出。音频数字化处理模拟音频需要经过采样、量化和编码一系列过程才能转变为数字信号采样量化464……编码00000100……音频数字化处理采样周期性地测量电压并记录数值每秒40000次的采样频率足够创建合理的声音品质采样示意图音频数字化处理奈奎斯特采样定理量化将经采样后幅度上无限多个连续的样值变为有限个离散值的过程：先将整个幅度划分成为有限个幅度（量化阶距）的集合，把落入某个阶距内的样值归为一类，并赋予相同的量化值。音频数字化处理采用等阶距量化的方法，称为均匀量化或线性量化非均匀量化的一般步骤是先采用一个非线性变换关系，将原始幅度值进行压缩处理，再对其进行均匀量化。量化精度（量化位数）-音频量化后样本值的位数量化位数越高，对声音的解析度越高，音频的动态范围越广，音质更佳。音频数字化处理在A/D转换中，影响质量及数据量的主要因素包括：每秒钟需要采集多少个声音样本即采样频率，每个声音样本的位数(bps)应该是多少即量化位数，如：每个声音样本用16位表示,测得声音样本值是在0~65536的范围里,它的精度就是输入信号的1/65536。音频数字化处理编码

音频数字化处理音频数字化处理数字声音和一般磁带、广播、电视中的声音就存储播放方式而言有着本质区别，相比而言，它具有存储方便、存储成本低廉、存储和传输的过程中没有声音的失真、编辑和处理更方便，因此数字音频的主要应用领域是音乐后期制作和录音。比特率特指音频处理中，将模拟信号转换为数字信号后，单位时间内的二进制数据量。音频编码音频编码是指将声音信息经过采样、量化后，转换成二进制码组形式的技术常用的编码可以分为波形编码、参数编码、混合编码等几类音频编码与压缩波形编码脉冲编码调制(PuslseCodeModulation,PCM)差分脉冲编码调制(DifferencialPulseCodeModulation,DPCM)自适应脉冲编码调制(AdaptivePulseCodeModulation,APCM)自适应差分脉冲编码调制(AdaptiveDifferencialPulseCodeModulation,ADPCM)子带编码(SubbandCoding,SBC)音频编码与压缩参数编码参数编码是一种适用于于低比特率的编码形式；核心思想，将音频信号用某一个模型表示，仅对模型中的参数进行编码；在解码和播放时，利用这些参数重建声音信号。混合编码结合了波形编码和参数编码的优点，既能达到较好的音频质量，又使得编码效率和压缩率较高。音频编码与压缩常见音频信息格式WAV–waveformMIDI-MusicalInstrumentDigitalInterfaceMP3–MPEG-2audiolayer3WMA-WindowsMediaAudio

AU–audioAIFF-aiff(AudioInterchangeableFileFormat)VQF-TwinVQ（Transform-domainWeightedINterleaveVectorQuantization），矢量化压缩技术…常见音频信息格式WAV微软公司(Microsoft)开发的一种声音文件格式符合RIFF(ResourceInterchangeFileFormat)文件规范用于保存Windows平台的音频信息资源支持MSADPCM，CCITTA-LAW等多种压缩算法支持多种音频数字，取样频率和声道44.1K的取样频率16位量化位数声音文件质量和CD相差无几常见音频信息格式WAV波形文件有许多不同类型的文件构造块组成，其中最主要的两个文件构造块是FormatChunk(格式块)和SoundDataChunk(声音数据块)常见音频信息格式MIDI乐器数字接口20世纪80年代初为解决电声乐器之间的通信问题而提出的。MIDI传输的不是声音信号,而是音符、控制参数等指令,它指示MIDI设备要做什么,怎么做,如演奏哪个音符、多大音量等。统一表示成MIDI消息(MIDIMessage)。传输时采用异步串行通信，标准通信波特率为31.25×(1±0.01)KBaud常见音频信息格式MP3MPEGAudioLayer3利用人耳对高频声音信号不敏感的特性，将时域波形信号转换成频域信号，并划分成多个频段，对不同的频段使用不同的压缩率，对高频加大压缩比（甚至忽略信号）对低频信号使用小压缩比，保证信号不失真。将声音用1∶10甚至1∶12的压缩率压缩常见音频信息格式WMAWindowsMediaAudio微软力推的一种音频格式以减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩率目的，其压缩率一般可以达到1:18可以通过DRM方案加入防止拷贝，或者加入限制播放时间和播放次数，甚至是播放机器的限制，可有力地防止盗版常用音频处理工具声音工具(audiotools)用来录放、编辑和分析声音文件。Windows95/98本身带的“SoundRecorder”WaveStudioCool

EditProCakewalkCubase混录天王…

常用音频处理工具SoundRecorder常用音