数字音频处理技术二PPT学习教案

1、会计学1数字音频处理技术二数字音频处理技术二 MIDI是由软件和硬件部分组成的系统规范，这个规范定义了是由软件和硬件部分组成的系统规范，这个规范定义了MIDI设备间数字传送时电缆硬件接口和协议。规定定制的目的时使各生产乐器厂家之间通过统一的设备间数字传送时电缆硬件接口和协议。规定定制的目的时使各生产乐器厂家之间通过统一的MIDI交换信息及控制信号，从而完成音乐的合成。这样，任何电子乐器，只要有处理交换信息及控制信号，从而完成音乐的合成。这样，任何电子乐器，只要有处理MIDI信息的处理器和适当的硬件接口都能变成信息的处理器和适当的硬件接口都能变成MIDI装置。装置。 MIDI是数字音乐接口是数字

2、音乐接口(Musical Instrument Digital Interface)的缩写。或者说的缩写。或者说MIDI是用来连接电子乐器，或将是用来连接电子乐器，或将MIDI设备与电脑连接成系统的一种通信协议。通过它，各种设备与电脑连接成系统的一种通信协议。通过它，各种MIDI设备都可以准确传送信息。设备都可以准确传送信息。第1页/共33页(1). MIDI(1). MIDI端口端口 (2). MIDI(2). MIDI键盘键盘 (3). (3). 音序器音序器(Sequencer)(Sequencer)(4). (4). 合成器合成器 第2页/共33页(1). MIDI端口 一台一台MID

3、IMIDI设备可以有一至三个设备可以有一至三个MIDIMIDI端口，分别称为端口，分别称为MIDI InMIDI In、MIDI OutMIDI Out、MIDI ThruMIDI Thru。它们的作用是：。它们的作用是： MIDI InMIDI In：输入口：输入口, ,接收来自其它接收来自其它MIDIMIDI设备的设备的MIDIMIDI信息。信息。 MIDI OutMIDI Out：输出口：输出口, ,发送本设备生成的发送本设备生成的MIDIMIDI信息到其它设备。信息到其它设备。 MIDI ThruMIDI Thru：传送口：传送口, ,将从将从MIDI InMIDI In端口传来的信息

4、转发到相连的另一台端口传来的信息转发到相连的另一台MIDIMIDI设备上。设备上。第3页/共33页 MIDI MIDI键盘是用于键盘是用于MIDIMIDI乐曲演奏的，乐曲演奏的，MIDIMIDI键盘本身并不发出声音，当作曲人员触动键盘上的按键时，就发出按键信息，所产生的仅仅是键盘本身并不发出声音，当作曲人员触动键盘上的按键时，就发出按键信息，所产生的仅仅是MIDIMIDI音乐消息，从而由音序器录制生成音乐消息，从而由音序器录制生成MIDIMIDI文件。文件。第4页/共33页第5页/共33页(4). 合成器合成器第6页/共33页 你只要拥有一台带音序器的合成器，就可以自己制作你只要拥有一台带音序

5、器的合成器，就可以自己制作MIDIMIDI音乐，进行现场演奏等等。然而随着软件音序器的普及和占据市场，合成器的硬件音序器由于它的繁琐而魅力大减，音源，音序器，键盘三位一体的方式受到挑战，商家认识到电脑制作音乐，进行现场演奏等等。然而随着软件音序器的普及和占据市场，合成器的硬件音序器由于它的繁琐而魅力大减，音源，音序器，键盘三位一体的方式受到挑战，商家认识到电脑制作MIDIMIDI是将来的趋势，便不失时机地推出了一系列适合为电脑配套的合成器，它们省去了音序器，是将来的趋势，便不失时机地推出了一系列适合为电脑配套的合成器，它们省去了音序器，音序任务由软件完成，合成器只提供键盘和音色音序任务由软件完

6、成，合成器只提供键盘和音色，这就降低了合成器的成本，受到市场欢迎。又随着独立的硬件音源和和采样技术的普及，有人觉得合成器的音色也是多余的，因为独立音源可以提供更好的音色，于是不带音序器和音色的，这就降低了合成器的成本，受到市场欢迎。又随着独立的硬件音源和和采样技术的普及，有人觉得合成器的音色也是多余的，因为独立音源可以提供更好的音色，于是不带音序器和音色的MIDIMIDI控制键盘也随即产生，这类键盘有较强的控制功能，音色用音源的，音序器用软件的，可谓是专物专用，而且只要添加音源或采样器就可以得到更多的音色，更换音序软件就可以使用更强的功能。所以这种控制键盘也随即产生，这类键盘有较强的控制功能，

7、音色用音源的，音序器用软件的，可谓是专物专用，而且只要添加音源或采样器就可以得到更多的音色，更换音序软件就可以使用更强的功能。所以这种“三权分立三权分立”的方法是目前最常用的也是最实惠的。的方法是目前最常用的也是最实惠的。第7页/共33页第8页/共33页第9页/共33页第10页/共33页 3. MIDI3. MIDI文件的特点文件的特点 (1). 由于MIDI文件只是一系列指令的集合，因此它比数字波形文件小得多，大大节省了存储空间。(2). 使用MIDI文件，其声音卡上必需含有硬件音序器或者配置有软件音序器。(3). MIDI声音适于重现打击乐或一些电子乐器的声音，利用MIDI声音方式可用计算

8、机来进行作曲。(4). 对MIDI的编辑很灵活，在音序器的帮助下，用户可自由地改变音调、音色以及乐曲速度等，以达到需要的效果。第11页/共33页第12页/共33页第13页/共33页声卡的结构与功能声卡的结构与功能 声卡一般由声卡一般由WaveWave合成器、合成器、MIDIMIDI合成器、混合成器、混合器、合器、MIDIMIDI电路接口、电路接口、CD-ROMCD-ROM接口、接口、DSPDSP数字信数字信号处理器等组成。号处理器等组成。(1). (1). WaveWave合成器合成器WaveWave合成器的模合成器的模/ /数转换和数数转换和数/ /模转换是声模转换是声卡上数据处理器件。卡上

9、数据处理器件。(2). (2). MIDIMIDI合成器合成器标准的多媒体计算机通过标准的多媒体计算机通过MIDIMIDI合成器播放合成器播放MIDIMIDI文件。文件。第14页/共33页(3). 3). 混音器混音器声卡上的混音器芯片可以对以下音源进行声卡上的混音器芯片可以对以下音源进行混合：数字化声音混合：数字化声音(DAC)(DAC)，调频，调频FMFM合成音乐合成音乐(FM)(FM)CDCD音频音频(CD-ROM)(CD-ROM)，线路输入，线路输入(AUX)(AUX)，话筒输入，话筒输入(MIC)(MIC)及及PCPC声音输出声音输出(SPK)(SPK)。(4). (4). MIDI

10、MIDI接口接口声卡能够接收、录制及输出声卡能够接收、录制及输出MIDIMIDI信号，信号，MIDIMIDI接口完成电子音乐设备与声卡之间的信号接口完成电子音乐设备与声卡之间的信号传输通道，通过软件控制可以将传输通道，通过软件控制可以将MIDIMIDI音乐设备音乐设备演奏，反之，也可以将电子音乐设备上演奏的演奏，反之，也可以将电子音乐设备上演奏的音乐录制成音乐录制成MIDIMIDI数据文件，在计算机中进行模数据文件，在计算机中进行模拟演奏或修改。拟演奏或修改。第15页/共33页(5). (5). CD-ROMCD-ROM接口接口CD-ROMCD-ROM接口提供了从接口提供了从CD-ROMCD-

11、ROM的的CD-DACD-DA的输的输出信号到声卡音源输入的通路，出信号到声卡音源输入的通路，CD-ROMCD-ROM播放播放CDCD唱盘的音频时，将音频信号直接通过声卡的功唱盘的音频时，将音频信号直接通过声卡的功放送到扬声器，通过调节声卡的音量控制，即放送到扬声器，通过调节声卡的音量控制，即可控制可控制CDCD唱盘的音量。唱盘的音量。(6). (6). DSPDSP数字信号处理器数字信号处理器用作对数字音频信号的实时压缩和解压用作对数字音频信号的实时压缩和解压缩，以及用于语音朗读、语音识别等特殊音频缩，以及用于语音朗读、语音识别等特殊音频信号的处理。信号的处理。第16页/共33页了解了声卡的

12、组成及工作原理后，可总结出声卡有以下主要功能：(1). 录制与播放波形音频文件。(2). 编辑与合成波形音频文件。(3). MIDI音乐录制和合成。(4). 文语转换和语音识别。第17页/共33页声卡的安装声卡的安装 (1). . 硬件安装硬件安装步骤1 关闭计算机电源，拔下供电电源和所有 外接线插头。步骤2 打开机箱外壳，选择一个空闲的16位扩 展槽并将声卡插入扩展槽。 步骤3 连接来自CD-ROM驱动器的音频输出线到 声卡的CD IN针形输入线上；步骤4 盖上机箱外壳，并将电源插头插回。步骤5 声卡与其它外设的连接，按下页图进行。第18页/共33页LINE INLINE INLINE OU

13、TLINE OUTSPK OUTSPK OUTMIDIMIDI录音机、CD唱机等线性输出话筒话筒扬声器扬声器线性输入立体声放大器MIDI设备MIC INMIC IN第19页/共33页( (2). 2). 软件安装软件安装对不同的声卡，软件的安装方法不完全相同，需要按照说明书安装。1). 安装驱动程序声卡的驱动程序是控制声卡工作的必要程序，不同的声卡驱动程序是不同的。2). 安装应用程序安装声卡的应用程序，例如混音器、录音师和MIDI编辑软件等。第20页/共33页安装测试安装测试 声卡安装完成后，即可对声卡进行测试，以检查声卡能否正常工作，可以使用Windows 98的“媒体播放机”进行测试。如

14、果测试时，没有声音播出，可能有两种情况：一是插孔接触不良，请检测扬声器插孔、音量开关等；二是配置产生冲突，进入控制面板的“系统”设置查看是否有冲突。第21页/共33页 语音识别技术目前也已经不是什么新鲜东西了，从实质上讲，它是计算机发展的必然产物。本身通讯使用语言就是人类的习惯，和计算机用语言进行交流也是人类很早就有的梦想。语音识别技术目前也已经不是什么新鲜东西了，从实质上讲，它是计算机发展的必然产物。本身通讯使用语言就是人类的习惯，和计算机用语言进行交流也是人类很早就有的梦想。 其中包括以下几项技术：语音编码、语音合成、语音识别、语种识别、说话人识别（鉴定）。其中包括以下几项技术：语音编码、

15、语音合成、语音识别、语种识别、说话人识别（鉴定）。 语音识别技术应用于需要以语音作为人机交互手段的场合，主要是实现听写和命令控制功能，在特殊场合也用做对声纹进行鉴定，以识别确定说话人的身份。语音识别技术应用于需要以语音作为人机交互手段的场合，主要是实现听写和命令控制功能，在特殊场合也用做对声纹进行鉴定，以识别确定说话人的身份。第22页/共33页 语音识别想其他技术一样都是在经历了风雨之后，才见到今天的彩虹。从上个世纪语音识别想其他技术一样都是在经历了风雨之后，才见到今天的彩虹。从上个世纪50年代在美国和我国对于语音识别就开始研究，并有所收获。到了年代在美国和我国对于语音识别就开始研究，并有所收

16、获。到了70年代后期，语音技术沿着三个不同的发展方向前进：特定人向非特定人扩展、孤立词向连接词扩展、小词汇量向大词汇量扩展。到了年代后期，语音技术沿着三个不同的发展方向前进：特定人向非特定人扩展、孤立词向连接词扩展、小词汇量向大词汇量扩展。到了80年代有了长足的进步和实质性的进展。出现了一个标志年代有了长足的进步和实质性的进展。出现了一个标志HMM模型和一大批语音识别系统，其中美国的模型和一大批语音识别系统，其中美国的CMU的的Sphinx是一个经典作品。是一个经典作品。 发展方向：朝着非特定人、大词汇量、连续语音的听写机系统发展，目前已有一些比较成熟的商业产品了。发展方向：朝着非特定人、大词

17、汇量、连续语音的听写机系统发展，目前已有一些比较成熟的商业产品了。第23页/共33页 多种分类原则，多个分类标准，自然就有多种情况出现，目前比较流行的分类办法有：多种分类原则，多个分类标准，自然就有多种情况出现，目前比较流行的分类办法有： 1。按可识别的。按可识别的词汇量的多少词汇量的多少分类分类大、中、小三种情况。大、中、小三种情况。 2。按语音。按语音输入的方式输入的方式分类分类孤立词、连接词、和连续语音三种。孤立词、连接词、和连续语音三种。 3。按发音人。按发音人是否有限制是否有限制分为分为特定人、限定人、非特定人三种。特定人、限定人、非特定人三种。 4。是否是对人的声纹进行识别是否是对

18、人的声纹进行识别指的是用声音来确定说话人的识别，自然分类情况是能或否。指的是用声音来确定说话人的识别，自然分类情况是能或否。第24页/共33页第25页/共33页我们再来看看市场上板载音效芯片的种类。板载音效芯片的种类相当多，如：我们再来看看市场上板载音效芯片的种类。板载音效芯片的种类相当多，如：Analog Device、VIA、瑞昱、瑞昱(RealTek)、C-Media、乃至、乃至 NVIDIA以及以及ATI等等。对于板载音效芯片来说，目前其家族可谓非常之壮大，从支持等等。对于板载音效芯片来说，目前其家族可谓非常之壮大，从支持2.1声道到支持声道到支持7.1声道的产品，庞大得令人有眼花。不

19、过目前除了少数声道的产品，庞大得令人有眼花。不过目前除了少数“ 硬声卡硬声卡 ” 芯片之外，大部分芯片之外，大部分“软声卡软声卡”，即，即“CODEC”芯片之间的性能相差并不大。芯片之间的性能相差并不大。 第26页/共33页AD系列系列AC97 CODEC芯片芯片在主板整合声卡中一直是使在主板整合声卡中一直是使用得最广泛的用得最广泛的CODEC芯片芯片之一。由于之一。由于Analog Devices本身为本身为SoundMax标准的制标准的制定厂商之一，所以定厂商之一，所以AD系列系列 AC97 CODEC芯片最大的芯片最大的特点即为支持特点即为支持SoundMax驱驱动程序，可以随着动程序，

20、可以随着SoundMax驱动程序的升级驱动程序的升级而得到性能的提升。目前最而得到性能的提升。目前最新的产品为新的产品为AD 1980/1985，均为支持均为支持6声道输出，支持声道输出，支持5.1环绕立体声音效的环绕立体声音效的CODEC芯片。其中，芯片。其中，AD1980支持支持SoundMax3，而而AD1985更是支持最新推更是支持最新推出的出的SoundMax4。华硕的。华硕的P4P800-VM主板就是采用主板就是采用AD1985的音效芯片。的音效芯片。AD 1980/1985 第27页/共33页Realtek ALC 650/658 ALC系列系列AC97 CODEC芯片芯片由由Realtek推出，它支持推出，它支持AC97 2.2标准，是目前功能标准，是目前功能最丰富、音质最好的最丰富、音质最好的6声道解声道解码芯片之一，具有良好的码芯片之一，具有良好的DAC信噪比和信噪比和Mixer信噪比。信噪比。ALC650/650E外接外接24.576MHz标准晶振，精度标准晶振，精度极高，频率偏差仅为极高，频率偏差仅为30ppm(百万分之