数字声音及MIDI简介

1、MMTMMTYANGZHOUDAXUE物理科学与技术学院物理科学与技术学院第二讲第二讲 数字声音及数字声音及MIDI简介 声音是携带信息的极其重要的媒体声音是携带信息的极其重要的媒体(20%)(20%)，是多媒体技术，是多媒体技术研究中的一个重要内容。声音的种类繁多，如人的话音、乐器研究中的一个重要内容。声音的种类繁多，如人的话音、乐器声、动物发出的声音、机器产生的声音以及自然界的声音等。声、动物发出的声音、机器产生的声音以及自然界的声音等。 这些声音有许多共同的特性，也有它们各自的特性。在用这些声音有许多共同的特性，也有它们各自的特性。在用计算机处理这些声音时，既要考虑它们的共性，又要利用它

2、们计算机处理这些声音时，既要考虑它们的共性，又要利用它们的各自的特性。的各自的特性。 我们将研究声音的基础知识，掌握声音数字化的两个最基我们将研究声音的基础知识，掌握声音数字化的两个最基本的概念；了解基本的音频信号编码技术。本的概念；了解基本的音频信号编码技术。 声音是通过空气传播的一种连续的波，叫声波。 反射 (reflection)、折射 (refraction)和衍射 (diffraction) 声音信号是由许多频率不同的分量信号组成的复合信号。复合信号的频率范围称为带宽。 带宽为20Hz20kHz的信号称为音频（audio）信号，可以被人的耳朵感知。话音信号带宽在80Hz3400Hz。

3、 频率决定音调。 响度（音量）表示的是声音能量的强弱程度，主要取决于声波振幅的大小。用声压(达因平方厘米，牛顿平方米)或声强(瓦特平方厘米)来计量。声压的单位为帕(Pa)。 人耳对lkHz、10-16W/cm2的纯音刚能听到。声强级表示响度的相对量，它定义为某响度与10-16W/cm2比值的对数值乘以10，单位为dB。 正常人听觉的强度范围为0dB120dB。基音和混入基音的泛音决定音色。主观平均判分法（MOS ， ）2102( )10log ( )( )snSNRs ns n 电压范围电压范围 量化步长量化步长 量化结果量化结果 编码编码 逆量化结果逆量化结果 5 7 2 3 011 6 3

4、 5 2 2 010 4 1 3 2 1 001 2 -1 1 2 0 000 0 -3 -1 2 -1 111 -2 -5 -3 2 -2 110 -4 -7 -5 2 -3 101 -6 -9 -7 2 -4 100 -8 人机通信，计算机接收音频信号。获取、语音识别与理解。人机通信，计算机接收音频信号。获取、语音识别与理解。机人通信，计算机输出音频。音频合成；声音重构、模拟。机人通信，计算机输出音频。音频合成；声音重构、模拟。产生真实感声音。产生真实感声音。人机人通信，人通过网络进行语音通信，需要的处理包人机人通信，人通过网络进行语音通信，需要的处理包括：语音采集、括：语音采集、编码解码

5、编码解码、传输、检索，识别。、传输、检索，识别。原始声音信 号声电信号转 换低 通滤 波模拟数字转 换数字信号处 理传 输存 储声 音合 成功 率放 大数字模拟转 换电声信号转换音频信号处理的重要硬件就是音频卡。PCM数据（WAV文件音频数据）的存放方式 PCM波形样本的数据格式 FM频率调制合成音乐样本合成由以下五部分组成： 数字载波器 调制器 声音包络发生器 数字运算器 模数转换器FM声音合成器的工作原理声音合成器的工作原理从理论上讲，从理论上讲，FM合成方法可以产生任何乐音，但是，合成出来的声音不够真实。合成方法可以产生任何乐音，但是，合成出来的声音不够真实。Wavetable合成器的工作原理 Wavetable合成器所需要的输入控制参数比较少，可控的数字音效也不多，大多数采用这种合成方法的声音设备都可以控制声音包络的ADSR参数，产生的声音质量比FM合成方法产生的声音质量要高。MIDI设备的简单联接 各个MIDI设备通过专用的串行电缆(MIDI线)连接， 并以 31.25 kb/s（每字节10位） 的速度传送着数字音乐信息。MIDIThru Out In 单个物理MIDI通道分为16个逻辑通道，每个逻辑通道可指定一种乐器。MIDI键盘可设置在这16个通道中的任何一个，MIDI合成器可以被设置在指定的通道上接收MIDI指令。 把MID