第5章 多媒体音频技术.ppt

1、第5章 多媒体音频技术,音频概述,声音的数字化,Audition音频处理软件,MIDI与音乐合成,语音识别技术及应用,5.1 音频基础,5.1.1 声音的基本概念 声音在物理学上称之为声波，是通过一定介质（如空气、水等）传播的连续的振动的波。 声波引起某处媒质压强的变化量称为该处的声压。 声音的强弱体现在声波的振幅上 音调的高低体现在声波的周期和频率上。,5.1.1 声音的基本概念,声波是随时间连续变化的物理量，它有3个重要指标： 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度； 频率每秒振动的次数，以Hz为单位。,1声音如何传播,声音依靠介质的振动进行传播。 声源实际上是一

2、个振动源，它使周围的介质（空气、液体、固体）产生振动，并以波的形式进行传播。 声源的形式多样，例如，吉他、人的声带、农村的拖拉机等。 声源振动，通过它周围的空气、水等传播介质进行传播，形成“声波”。 人耳接收到声波，耳膜随之振动，再通过听觉神经末梢的传递，就可以听见声音。,2声音的频率,声源每秒振动的次数称为该声源的“频率”。 用音频来表示声音信号的频率，单位为赫兹（Hz）。 频率对于声音来说是个非常重要的概念，不同的声音有不同的频率范围，人耳只能听到频率范围在20Hz20kHz之间的声音，低于20Hz的次声和高于20kHz的超声都听不到。,人耳对不同频率的敏感程度有很大差别 对中频段（2 k

3、Hz4 kHz）最为敏感，幅度很低的信号都能被人耳听到； 对低频区和高频区较不敏感，能被人耳听到的信号幅度比中频段要高得多。,3声音的传播方向,当辐射出来的声波波长比声源的尺寸大时，声波比较均匀地向各方向传播； 当辐射出来的声波波长小于声源的尺寸时，声波集中地向正前方一个尖锐的圆锥体范围内传播。,4声音的三要素,声音效果的三要素：音调、音强、音色。 音调：指声音的高低。音调的高低，主要取决于声波频率的高低。频率越高，音调越高，反之亦然。 在使用音频处理软件对声音的频率进行调整时，其音调也会随之产生变化。例如，男子发音，其频率约在90140Hz之间，其音调较低；女子发音的频率约在270550Hz

4、之间，其音调较高。,音强：是指声音的强度，又称声音的响度，由声波振动的振幅决定。它是人耳感受到的声音强弱，是人对声音大小的一个主观感觉量。 音色：即声音的品质，它由泛音的多少、泛音的频率和振幅决定。例如，不同的乐器在基本振动频率相同的情况下，仍然可以区分各自的特色，就是因为它的音色不同。,5音质,“音质”是声音的质量，音质的好坏与音色的频率范围有关。 影响音质的因素 对于数字音频信号，音质的好坏与数据采样频率和数据位数有关。 音质与声音还原设备有关。 音质与信号噪声比有关。,5.1.2 音频素材的获取,自行录制 Windows自带的录音机 （Sound Recorder） 从素材库或网站中获取

5、 从CD、VCD等媒体中获取,5.2 声音的数字化,采样频率 在某个特定的时刻对模拟信号进行测量叫做采样。采样频率也称取样频率，是指在单位时间（1s）内采样的次数。,5.1.2 数字化过程,5.2 声音的数字化,量化位数 量化是将经过采样得到的离散数据转换成二进制数的过程。量化位数，即分辨率，是指将经过采样得到的离散数据转换成二进制数的位数,一般为32、16、8、4位。 声道数 声音通道的个数称为声道数，是指一次采样所记录产生的声音波形个数。声道有单声道和立体声之分。,5.2.2 数字音频压缩标准,1 音频压缩方法概述 音频压缩方法是指对原始数字音频信号流（PCM编码）运用适当的数字信号处理技

6、术，在不损失有用信息量，或者所引入损失可忽略的条件下，降低（压缩）其码率，也称为压缩编码。逆变换的过程，称为解压缩或解码。,5.2.2 数字音频压缩标准,2.音频压缩技术标准, OGG( Ogg Vorbis) 一种免费的开源音频格式 比MP3先进，可以在相对较低的数据速率下实现比MP3更好的音质。,.ogg,5.2.3 数字音频的格式,文件,5.2.4 音频压缩工具,AVI-MPEG-WMV-RM to MP3 Converter,1,声音适配器,主机箱,主板,音箱,音频信号,声音适配器与声音还原,音箱,（1） 声音适配器 (声卡),2,声音还原设备, 普通音箱耳机,声道与音箱, 双声道立体

7、声音箱,5.3 Audition音频处理软件,5.3.1 经典软件概念 Goldwave、Cakewalk、Adobe Audition 5.3.2 声音的一般处理 使用声音文件 录制声音 选区的操作 利用剪贴板复制、剪切和粘贴声音 恢复/重做操作 形成静音 倒转声音,5.3.3 声音的高级处理,声道变换 改变声音文件的固有音量 淡入/淡出效果 回声原理及其制作 延迟效果,消除环境噪声 声音混响 调整时间和音调 直接从视频文件中提取声音,5.3 Audition音频处理软件,5.3.4 CD处理,5.3.5 声音合成综合实例,把两个或两个以上的声音素材组合在一起，形成多个声音共鸣的效果，这就是

8、所谓的“声音合成”。 声音合成是制造气氛、丰富声音表现力的重要手段。常见的合成效果很多，如录音，自然交响曲（音乐与鸟鸣声、大风呼啸声等的合成），人为的热烈气氛等。,5.4 MIDI与音乐合成,MIDI是多媒体计算机系统生成音乐的一种主要方式，它不仅是多媒体音频技术的重要组成部分，而且也使演奏音乐和使用乐器的方式产生很大的变化。,5.4.1 MIDI概述,1什么是MIDI MIDI是乐器数字接口（Musical Instrument Digital Interface）的英文缩写，是数字音乐/电子合成乐器的统一国际标准。 它是数字乐器与计算机连接的接口，即在数字乐器与计算机相连接时所使用的可以直

9、接插到计算机串口上的一个小部件，通过它可以使数字乐器与计算机相互“沟通”信息。 在这个接口之间传送的信息也叫MIDI信息。,3.6.1 MIDI概述,2MIDI术语 3MIDI与普通音频的区别 MIDI与普通音频的本质区别是携带的信息不同。MIDI本身并不是音乐，不能发出声音。它是一个协议，只包含用于产生特定声音的指令，而这些指令包括调用何种MIDI设备的音色、声音的强弱及持续的时间等。计算机把这些指令交由声卡去合成相应的声音（如依指令发出钢琴声或小提琴声等）。,5.4.2 MIDI标准 MIDI的标准有GS、GM、XG三种。 5.4.3 MIDI的工作过程 MIDI系统的大致工作过程：,5.4.4 MIDI合成器 MIDI合成器是利用数字信号处理器（DSP）或其他芯片来产生音乐或声音的电子装置。 利