多媒体技术与应用教程音频数据的编辑PPT学习教案

1、会计学1 多媒体技术与应用教程音频数据的编辑多媒体技术与应用教程音频数据的编辑 第1页/共70页 第2页/共70页 第3页/共70页 u声音媒体有其自己的特性，主要表现在以下几个方面： 1. 声音的连续时基性 u声音是一种随时间变化的连续媒体，也称为连续时基性媒体 。构成声音的数据前后之间具有强烈的相关性。另外，声音 还具有实时性，对处理声音的硬件和软件提出比较高的要求 。 2. 声音的三要素 u声音的三要素为音调、音强和音色： (1)音调代表声音的高低。 (2)音强声音的响度，也即常说的“音量”。 (3)音色具有特色的声音。 第4页/共70页 3. 声音的频谱 u在一定时间内，声音信号可以分

2、为周期信号和非周期信号两 类。具有周期性的单一频率声波称为线性频谱；具有非周期 性的带有一定频带所有频率分量的声波称为连续频谱。 4. 声音有方向感 u声音是以声波的形式进行传播的，由于人能够辨别出声音到 达左右耳的时差和强度，所以可以判断声音的来源方向。由 于空间作用使声音来回发射而造成声音的特殊立体感和空间 感效果。 第5页/共70页 5. 数字化声音 u为了用计算机表示和处理声音，必须把声音进行数字化，即用 数字表示声波。 u从人与计算机交互的角度看，音频信号的处理包括3点： u人与计算机通信，即计算机接收音频信号，包括音频获取、语 音的识别和理解。 u计算机与人通信，即计算机输出音频，

3、包括音乐合成、语音合 成、声音定位以及音频视频的同步。 u人计算机人通信，即人通过网络与异地的人进行语音通信 。 第6页/共70页 u常用的音频文件的格式有4种，即WAV格式、MIDI格式、MP3 格式和CD-DA音频文件。 (1)波形音频文件 u声音文件最基本的格式是WAV(波形)格式，它是把声音的各种变 化信息(频率、振幅、相位等)逐一转成0和1的电信号记录下来， 其记录的信息量相当大，具体大小又与记录的声音质量高低有 关。 (2)MIDI音频文件 uMIDI是Musical Instrument Digital Interface(乐器数字接口)的缩写 。MIDI是由世界上主要电子乐器制

4、造厂商建立起来的一个通信 标准，以规定计算机音乐程序、电子合成器和其他电子设备之 间交换信息与控制信号的方法。 第7页/共70页 (3)MP3压缩音频文件 u它是将WAV文件以MPEG3的多媒体标准进行压缩，压缩后体积 只有原来的1/101/15(约lM/min)，而音质基本不变。这项技术 使得一张碟片上就能容纳十多个小时的音乐节目，相当于原来 的十多张CD唱片。 (4)CD-DA音频文件 uCD-DA(CD-Digital Audio)文件是标准激光盘文件，其扩展名是 “.cda”。这种格式的文件数据量大、音质好。在Windows操作 系统中可使用CD播放器进行播放。 第8页/共70页 u数

5、字音频的音质好坏，取决于采样频率、表示声音的基本数据 位数和声道形式。音质越好，则该文件的数据量越大。数据量 与采样频率、数据位数以及声道数的关系如下： 数据量=采样频率数据位数声道数/8 第9页/共70页 第10页/共70页 1. 声卡的功能和分类 u声卡是多媒体技术中最基本的组成部分，是实现声波数字信 号相互转换的硬件电路。声卡的基本功能是音频的录制与播放 、编辑与合成，MIDI接口、文语转换、CD-ROM接口及游戏 接口等。 2. 声卡的体系结构 u声卡由下列部件组成：MIDI输入/输出电路，MIDI合成器芯片 ，用来把CD音频输入与线输入相混合的电路，带有脉冲编码调 制电路的模数转换器

6、，用于把模拟信号转换为数字信号以生成 波形文件，用来压缩和解压音频文件的压缩芯片，用来合成语 音输出的语音合成器，用来识别语音输入的语音识别电路，以 及输出立体声的音频输出或线输出的输出电路等。 第11页/共70页 声卡的安装包括硬件的安装和驱动程序的安装。 1. 硬件的安装与使用 u声卡的安装非常简单，安装前要仔细阅读说明书。一 般在说明书上都有该声卡在不同操作系统下的具体安 装步骤，以及是否为“即插即用”系统和重新设置方 法，如需重新设置，则按说明书进行操作，然后根据 以下步骤进行安装： (1)关掉计算机及外设电源，并拔掉电源插头； (2)打开计算机机箱； (3)将声卡插到任意空闲并且适合

7、该声卡接口的插槽内； 第12页/共70页 (4)用螺丝将声卡固定好； (5)将声卡与CD-ROM驱动器用音频线接好； (6)检查无误后盖好机箱； (7)将外部设备(如音响等)和声卡接好； (8)插上电源插头，打开电源。 u音频卡通过卡上的许多插口和接口与其他设备相连， 其与外设的连接如图5.2所示。 第13页/共70页 图5.2 第14页/共70页 2. 驱动程序的安装 u安装音频卡需要安装驱动程序，通常Windows 98及以 上的操作系统能够自动识别音频卡，并且预装一部分 驱动程序。 (1)单击【开始】|【设置】|【控制面板】命令，打开【 控制面板】窗口。双击【系统】图标，打开【设备管 理

8、器】窗口。 提示：在【设备管理器】窗口中，有一些项目前面会标有 黄色的“？”，还打上一个“！”，这说明它们没被 操作系统识别。 第15页/共70页 (2)在【声音、视频和游戏控制器】文件夹中名为“PCI Multimedia Audio Device”的设备名上右击，在弹出的 快捷菜单中选选择【删除】命令，删除此声卡设备。 接下来单击【刷新】按钮，系统就会找到新的硬件。 (3)在随后弹出的对话框中，选择安装程序的路径，单击 【下一步】按钮，在软盘或光盘上找到要安装的声卡 驱动程序，单击【下一步】按钮，开始复制文件。最 后单击【完成】按钮，完成驱动程序的安装。 提示：当驱动程序安装成功后，在【设

9、备管理器】窗口中 会出现【声音、视频和游戏控制器】文件夹，在【任 务栏】右下方还多出了一个小喇叭，这就表示声卡驱 动程序已经安装好了。 第16页/共70页 第17页/共70页 u声音采样的作用是把自然界中的模拟量声音转换成计 算机能够处理的数字化声音。 1. PCM编码原理 u把模拟信号转换成数字信号的过程称为模/数(A/D)转 换，它主要包括： u采样：在时间轴上对信号数字化； u量化：在幅度轴上对信号数字化； u编码：按一定格式记录采样和量化后的数字数据 。 第18页/共70页 u脉冲编码调制PCM(Pulse Code Modulation)是一种模 数转换的最基本编码方法。CD-DA采

10、用的就是这种编 码方式。PCM编码过程如图5.3所示。 第19页/共70页 2. 数字音频的技术指标 u采样频率：采样频率是指一定时间间隔内采集的样本 数。在一定时间内采集的样本数越多，音质就越好。 u量化位数：量化位是对模拟音频信号的幅度值进行数 字化，它决定了模拟信号数字化以后的动态范围。 u声道数：声道数是声音通道的个数，指一次采样的声 音波形个数，有单声道和双声道之分。 第20页/共70页 u编码算法：编码的作用其一是采用一定的格式来记录 数字数据，其二是采用一定的算法来压缩数字数据以 减少存储空间和提高传输效率。 u数据率及数据文件格式：数据率为每秒bit数，它与信 息在计算机中的实

11、时传输有直接关系，而其总数据量 又与计算机的存储空间有直接关系。 第21页/共70页 u使用专门软件对CD盘上的音乐、语言以及其他形式 的声音进行数字转换，生成多种格式的数字音频信号 称为CD音乐采样。它用于转换的软件比较多，在此 以Easy CD-DA Extractor为例介绍CD音乐的采样方法 。 uEasy CD-DA Extractor简称CDDA，英文版，运行在 windows环境中，主要用于将 CD 或DVD音轨转成 WAV 、RAW 文件，也可以配合MPEG Layer-3 Audio Code直接将 CD 转成 MP3。 第22页/共70页 1. CDDA的基本功能 CDDA

12、软件的基本功能如下： u自动识别CD-ROM中是否有音乐激光盘，如果有，自 动调入音乐目录。 u播放选定的曲目，以便确定该曲目是否需要转换。 u通过改变和转换相关的参数，可改变转换的过程和效 果。 第23页/共70页 u具备通过因特网进行查询、咨询服务以及升级的功能 。 u以PCM方式将CD音乐转换成波形音频文件，文件扩 展名为.wav。 u以MPEG-1 Layer-3(Nomal/MMX)方式将CD音乐转换 成普通PC和具有MMX功能的PC使用的MP3压缩音频 文件，文件的扩展名为.mp3。另外，还能转换为MP1 、MP2和MP4的压缩音频文件。 第24页/共70页 u以MPEG-1 La

13、yer-3(Pentium )方式生成适合于 Pentium计算机使用的MP3压缩音频文件，文件的 扩展名依旧是.mp3。同样，也可转换为MP1、MP2和 MP4的压缩音频文件。 u以Windows Mdeia Audio方式生成在Windows环境下使 用的媒体音频文件，文件扩展名是.wma。 第25页/共70页 2. 界面特点 u启动CDDA软件后，进入CD音轨获取界面，即主界 面，如图5.4所示。 u在主界面中，自上而下地排列着菜单栏、CD-ROM驱 动器和读盘速度设定栏、曲目清单、包括播放控制按 钮在内的工具栏、播放进程与音量控制栏以及状态栏 ，右下方是获取音轨控制栏。 第26页/共7

14、0页 图5.4 CDDA启动后的界面 第27页/共70页 3. 采样 u所谓采样，是将CD盘中的曲目按照指定的采样频率 、数据描述位数和声道形式转换成数字音频文件的过 程。具体操作如下： (1)启动CDDA软件，如当前界面不是音频获取界面，可 单击 (但一般情况下启动时均进入该界面)，然 后在曲目清单中用鼠标选定某一个曲目。 (2)使用播放控制按钮，聆听该曲目，确认该曲目无断音 、爆音以及其他问题。在聆听时可调整进程和音量。 第28页/共70页 (3)单击画面中Output对话框中的Output folder对话框右侧的 ( 浏览)按钮，在硬盘的各逻辑区中选择一个已经建立好的文 件夹，例如F:

15、声音素材，作为准备存放获取的数字音频文 件的位置。 (4)在Output filenames对话框中输入文件名，无需输入扩展名 。 (5)在Output formats对话框中选择指定文件格式，如 “.wav/standard”波形音频文件格式；选择采样频率，如 “16bit Stereo 44 100Hz(CD-Quality)”。 (6)单击 按钮，开始转换。转换的过程需要一定的时间，其 快慢取决于计算机CPU和CD-ROM的速度。转换结束，在 指定的文件夹中得到一个音频文件。 第29页/共70页 4. 转换文件格式 GoldWave中可将声音文件的格式进行转换。其具体操作 如下： (1)

16、启动CDDA软件，单击 进入文件转换界 面. (2)在窗口的右上方选择要转换的文件格式，然后单击左 下角的 按钮，在Add Audio Files窗口中选择要进 行转换的文件，在File Name列表中可显示已经选择 的文件。 第30页/共70页 (3)在Output选项卡的Output Formats对话框中选择指定文 件格式，如.wav/standard波形音频文件格式；选择采 样频率，如16bit Stereo 44， 100Hz(CD-Quality)。在 Output Folder选项组中选择转换后文件存放的位置， 如选择F:声音素材。 (4)在Priority选项组中选择转换质量，

17、设置为High(高质 量)。 (5)单击Start Converter按钮即可进行文件格式的转换。转 换后的文件存放在选择的文件夹中。 第31页/共70页 u自然 声采样具体操作步骤参见书78页到82页。 第32页/共70页 u电子合成音乐MIDI(Musical Instrument Digital Interface)是乐器数字接口的缩写，它是为了把电子乐 器和计算机连接起来而制定的规范，是数字化音乐的 一种国际标准。 1. MIDI术语 u音乐合成器(Musical Synthesizer)：用来产生并修 改正弦波形并叠加，然后通过声音产生器和扬声器发 出特定的声音。泛音的合成决定声音音

18、质。 u复调声音：简称为复音(Polyphony)，指合成器同 时演奏若干音符时发出的声音。它着重于同时演奏的 音符数。 第33页/共70页 u多音色(Timbre)：指同时演奏几种不同乐器时发 出的声音。它着重于同时演奏的乐器数。 uMIDI电子乐器：能产生特定声音的合成器，其 数据传送符合MIDI通信约定。 uMIDI消息 (message) 或指令：乐谱的一种记录格 式，相当于乐谱语言。它是用数字描述的乐谱，包括 音符、定时和乐器的指派。 uMIDI接口(interface)：MIDI硬件通信协议。 第34页/共70页 uMIDI通道 (channel)：共16个通道，每种通道对 应一种

19、逻辑的合成器。 uMIDI文件：以MIDI消息记录电子乐器的演奏过 程，由控制数据和乐谱信息数据构成。 u音序器 (Sequencer)：用来记录、编辑和播放 MIDI文件的软件。 第35页/共70页 2. 计算机上MIDI音乐的产生过程 uMIDI合成的产生方式有两种：频率调制合成和波形 表合成。 频率调制 (Frequency Modulation，FM)合成 uFM合成器是利用两个或多个低频正弦声波混合合成 以模拟各种自然音，它产生的是人工合成的模拟声音 。通过硬件产生正弦信号，再经处理合成音乐。合成 的方式是将波形组合在一起，理论上可以有无限多组 波形，但实际上做不到。其泛音的合成与模

20、拟比较困 难，实际的质量不高。 第36页/共70页 波形表(Wavetable)合成 u波表合成采用的是对自然声音进行数字化录音，其原 理是在ROM中存储各种实际乐器的声音样本，需要 时，调用相应样本来合成该乐器的乐音。ROM的容 量越大，合成效果越好，价格也越贵。 第37页/共70页 3. MIDI声音的优点 uMIDI文件是指令序列，对存储容量的需求比波 形声音小得多(相差1000倍以上)。 u播放波形文件(如解说词)时，可以同时播放MIDI 音乐作为配乐。 u使用MIDI文件时，可同时在CD-ROM中装载其 他数据，达到以音乐作为背景的音响效果。 第38页/共70页 第39页/共70页

21、uGoldWave不仅仅是一个录音程序，使用它还可以很 方便地制作网页的背景音乐、程序音效、录制CD、 转换音乐格式，而且GoldWave还具有各种复杂的音 乐编辑和特效处理功能。 1. GoldWave软件的主要功能 以不同的采样频率录制声音 u录制声音时，声源可以是CD-ROM播放的CD音乐， 可以通过麦克风直接进行现场录音，也可以是音频电 缆传过来的录音机信号。 第40页/共70页 声音编辑 u如连接两段声音或把多种声音合成在一起，去掉一段 不需要的声音，截取一段声音并复制到另外的位置， 将某段声音移到另外的位置等。 增加特殊效果 u例如：制作声音的淡入、淡出效果；增加混响时间， 可达到

22、润色音色的目的；生成回声效果，产生空旷感 觉；把声音数据的排列颠倒过来，产生只有电脑才有 的“倒序音乐”等。 第41页/共70页 文件操作 u该操作主要包括新建数字音频文件、调入数字音频文 件、保存数字音频文件、删除数字音频文件。 第42页/共70页 2. GoldWave的界面 uGoldWave的界面主要包括以下几个部分： 菜单栏：进行各种菜单操作。 工具栏：直接进行各种编辑操作。 波形窗口：显示文件中声音的波形，可以在此窗口进行 段落选择(左键标记起点，右键标记结束点)，被选部分 以高亮显示，其余部分被阴影遮盖。 信息栏：显示声音文件的采样量化信息、总时间长度、 所选择部分的起止时间，以

23、及工具栏按钮的说明信息( 当鼠标指针指到按钮上的时候)。 第43页/共70页 3. GoldWave的特性 与其他同类软件相比，GoldWave软件有如下特性： u直观、可定制的用户界面，使操作更简便； u多文档界面可以同时打开多个文件，简化了文件之 间的操作； u编辑较长的音乐时，GoldWave会自动使用硬盘， 而编辑较短的音乐时，GoldWave速度较快的内存中编 辑； 第44页/共70页 uGoldWave允许使用很多种声音效果，如倒转 (Invert)、回音(Echo)、摇动、边缘(Flange)、动态 (dynamic)和时间限制、增强(strong)、扭曲(warp)等； u精密

24、的过滤器(如降噪器和突变过滤器)帮助修复声 音文件； u批转换命令可以把一组声音文件转换为不同的格式 和类型。该功能可以转换立体声为单声道，转换8位声 音到16位声音，或者是文件类型支持的任意属性的组合 。如果安装了MPEG多媒体数字信号编解码器，还可以 把原有的声音文件压缩为MP3的格式，在保持出色的声 音质量的前提下使声音文件的尺寸缩小为原有尺寸的十 分之一左右； 第45页/共70页 uCD音乐提取工具可以将CD音乐复制为一个声音文 件。为了缩小尺寸，也可以把CD音乐直接提取出来并 存为MP3格式； u表达式求值程序在理论上可以制造任意声音，支持 从简单的声调到复杂的过滤器。内置的表达式有

25、电话拨 号音的声调、波形和效果等。 第46页/共70页 u对声音文件的操作，在此只介绍基本操作，关于一些复 杂的编辑操作，将在以后的内容中进行介绍。 1. 打开一个声音文件 u使用文件菜单中的打开命令或使用工具栏上的打开按钮 都可以打开一个声音文件。 2. 保存波形文件 u在修改声音文件时，可以直接使用工具栏上的保存按钮 或单击【文件】|【保存】命令，将最新修改的结果保 存到原来的声音文件中。 第47页/共70页 1. 确定录音质量 u在新建文件画面中，根据录音要求，选择【语音音质】 、【收音机音质】和【CD音质】三个单选按钮中的一 个，即可确定数字声音的音质。另外也可以直接选择【 采样频率】

26、精确地确定录音音质。 第48页/共70页 2. 录音 u录音前要先检查硬件的连接，如话筒是否连接在声卡的 Mic输入端上或其他一些输出信号线是否连接在声卡的 线路输入端上。然后就可通过单击播放器上的录音按钮 开始录音。在录制声音过程中，一条垂直线从左向右移 动，指示录音的进程。当垂直线到达时间轴的终点时录 音自动结束。在录音过程中如果希望中断录音，可单击 播放器中的停止按钮 。 第49页/共70页 u对于音频文件，首先要学会一些基础操作，然后才能进 行复杂的编辑。这些基础操作主要包括选择波形，复制 、剪切、删除、裁减波形。 1. 选择波形 uGoldWave中最重要的操作是选择波形，因为要进行

27、的 操作几乎都是针对选中波形进行的。为了便于选择波形 ，建议改变波形的显示比例(用1:10或1:100较为合适， 在1:100的条件下选择语音中的一个字就容易了)。 第50页/共70页 (2)剪切波形段 u剪切波形与复制波形类似，只是复制的时候使用复制命 令，而剪切时使用剪切命令。如果剪切的内容存放到一 个已经存在的波形文件中，则原有的声音被“挤”向后 边；如果要放入一个新文件中，则应先新建一个文件再 进行粘贴即可。 (3)删除波形段 u先选中要删除的波形段，然后单击【删除】按钮 即可 。 第51页/共70页 (4)裁剪波形段 u裁剪波形段和删除波形段类似，不同之处是，删除波形 段是把选中的波

28、形删除，而裁剪波形段是把未选中的波 形删除，两者的作用可以说是相反的。裁剪波形段使用 【剪裁】按钮 。裁剪以后，GoldWave会自动把剩下的 波形放大显示。 (5)静音处理 u选中需要静音的波形段后，单击【静音】按钮 ，该区 域变成静音。与删除声音片段不同的是，选中的编辑区 域仍然存在，其时间长度不变。静音处理通常用于去除 语音之间的噪声和音乐尾的噪声。 第52页/共70页 1. 声道编辑 u声道编辑包括选择声道、对声道进行各种编辑、左右声 道对调等。 2. 淡入淡出 u声音淡入淡出是指声音从无到有或从有到无实现逐渐变 化的过程，通常用于两个声音素材的交替切换、产生渐 近渐远的音响效果等。淡

29、入的效果使声音从无到有、从 弱到强；淡出的效果使声音逐渐消失。淡入淡出的过渡 时间长度由编辑区域的宽窄确定。 第53页/共70页 3. 混响效果 u产生混响效果的基本原理是把指定的编辑区域内的声音 滞后一小段时间再叠加到原来的声音上，叠加声音的音 量和滞后时间长度均可进行调整，以产生不同的混响效 果。 4. 频率均衡控制 u频率均衡控制是指对声音素材的低音区、中音区、高音 区的各个频段进行提升和衰减等控制，使声音的层次和 频段分布更符合要求，这一技术从根本上改变了音频文 件的固有频率均衡值。 第54页/共70页 5. 特殊音效的制作 u特殊音效是计算机可以通过各种复杂的数字运算，对声 音进行特

30、殊处理所产生特殊的声音效果。典型的特殊声 音效果有机器人声音和倒序声音。 (1)机器人声音 u所谓的机器人声音是把原始声音加工成类似机器发出的 声音。某些科幻影片中的机器人发出的就是这种声音。 第55页/共70页 (2)倒序声音 u倒序声音播放出来的效果谁也听不懂，这是计算机独有 的声音效果。其基本原理是将声音数据反向排列。倒序 声音可用于声音的加密传送，只有对方采用相同的软件 ，进行相同的倒序处理，才能把声音还原。 6. 时间调整 u在制作多媒体产品时，有时需要改变声音的长度以保持 声音与画面同步。 第56页/共70页 7. 响度控制 u进行响度控制可以有的放矢地控制素材固有的响度值， 在需

31、要插入解说时，降低响度，解说结束后恢复响度。 声音素材的响度在播放时可以进行调整，但不能改变素 材本身固有的响度。 8. 混音 u混音，又叫音频合成，就是指将两个或两个以上的声音 文档合并成一个文档，这样在播放时就可以同时听到这 两个或几个声音。最常见的情形就是将说话的声音和音 乐合并起来，实现背景音效的效果。音乐中的海涛声、 大风声等都是混音的结果。 第57页/共70页 9. 左右飘移 u声音在左右声道间反复出现，就产生了声音的飘移不定 的效果。 10. 使用表达式求值器 uGoldWave不但有完善的声音编辑功能，还有强大的声 音生成功能，可以使用一些数学公式来生成各种各样的 声音。选定插入点后，单击工具栏上的表达式求值器 f(x)按钮，即可进入表达式求值器窗口进行修改。 第58页/共70页 uGoldWave除了提供丰富的音频效果制作命令外，还提 供了CD抓音轨、批量格式转换、多种媒体格式支持等 非常实用的功能。 1. CD抓音轨 u如果要编辑的音频素材在一张CD中的话，可以直接选 择GoldWave工具菜单下的CD音频提取命令就能够一步 完成，如图5.29所示的【CD音频提取】对话框。 第59页/共70页 图5.29 第60页/共70页 u在该对话框的【自：】和【到：】两个文本框中，指定 获取音轨号的范围。最后单击【保存】按钮，即可得到 WAV格式的声音文件。