多媒体音频信息处理课件

1、第4章 多媒体音频信息处理4.1 音频信号及其概念4.2 模拟音频的数字化过程4.3 声卡4.4 音频文件的格式与处理软件4.5 乐器数字接口-MIDI4.1 音频信号及其概念4.1.1 声音处理技术历史回顾图4-2用磁带记录声音的录音机 4.1.2 声音信号的形式图4-4 在自然界，声波与水波一样都是一种振动波 图4-5 用声音录制软件记录的英文单词”Hello”语音的实际波形4.1.3 模拟音频信号的物理特征图4-6 声波的频率、周期与振幅4.1.4 模拟与数字 图4-7 借助于A/D或D/A转换器，模拟信号和数字信号可以互相转换4.1.5 与声音有关的几个术语音高频率 纯音音色 复合音:

2、语音 响度幅度4.1.6 声音质量的评价1声音客观质量的度量方法2声音主观质量的度量3.声音质量分级与带宽图4-8 四级声音质量的频率范围 4.2 模拟音频的数字化过程图4-9 声音的采样和量化示意图4.2.1采样 为实现A/D转换，需要把模拟音频信号波形进行分 割，以转变成数字信号，这种方法称为采样(Sampling)。4.2.2 量化用某种数字化的方法来反映某一瞬间声波幅度的电压值的大小称为量化4.2.3 声音采样与量化过程示例图4-10 采样频率为1000Hz，10个量化等级的波形图4-11 经过D/A转换器得到的信号波形(直线段的波形)有较大的失真图4-12 采样率为2000Hz，量化

3、等级为20的采样量化过程图4-13 采样率为4000Hz，量化等级为40的采样量化过程4.2.4 编码图4-14 音频信号处理过程4.3 声卡4.3.1 声卡的工作原理图4-16 声卡工作原理框图1主芯片-数字信号处理器2混音芯片-CODEC 图4-18 Sound Blaster PCI64声卡的混音器设置界面3.合成器 MIDI合成器有两种：频率调制合成器(FM合成器)、波形表(Wave table合成器)。 4.总线接口和控制器 总线接口和控制器由数据总线双向驱动器、总线接口控制逻辑、总线中断逻辑和DMA控制逻辑组成。 5.外部输入输出口 声卡外部输入输出口均为3.5mm规格插口（MID

4、I/Joystick除外） 4.3.2 声卡的性能指标1音频技术指标2MIDI音频3声道数 图4-19 5.1声道系统的布局图 4.多音频流输出 5.I/O设备接口 6.声卡软件 7总线结构图4-20 支持5.1声道系统的声卡接口4.4 音频文件的格式与处理软件 4.4.1 数字音频的文件格式图4-21 常用音频格式1.WAV文件2.VOC文件3. MP34.MP45.RealAudio文件.RA/.RM/.RAM6.AIFF文件.AIF/.AIFF 图4-22 MP3是Internet上流行的音乐格式波形文件的容量计算声音文件的大小与采样频率、量化位数和声道有关，计算公式为：S=R*D*（r

5、/8）*NS：文件大小，以B（字节）为单位D：录音时间，以s（秒）为单位R：采样频率，以Hz为单位r：量化位数，以二进制计，r/8是把二进制用字 节表示（1B=8bit）N：声道数 S=R*D*（r/8）*N 采样频率为22.05kHz，量化位数为8位， R r 单声道。录音时间长度为10秒的情况下， N D声音文件的大小为：S=22050*10*（8/8）*1=220.5KB4.4.2 音频制作与处理软件1CoolEdit 图4-25 CoolEditPro 的界面2Sound Forge图4-26 Sound Forge音频处理软件 4.5.1 什么是MIDI MIDI 是数字音乐接口（M

6、usical Instrument Digital Interface)的缩写。或者说，MIDI是用来將电子乐器相互连接，或将MIDI设备与电脑连接成系统的一种通讯协议。 通过它，各种MIDI设备都可以准确传送MIDI信息。 4.5 乐器数字接口-MIDI4.5.2 MIDI系统的组成1.合成器图4-28 具有USB接口的MIDI键盘2音源图4-29 硬件音源产品（Roland JV1080）3音序器(Sequencer)4采样器 5其它设备如录音设备、监听设备、音箱功放等 4.5.3 MIDI的工作过程图4-31 MIDI的工作过程4.5.4 FM与波表合成方式1.FM合成法FM称为“数字式频率调制合成法”，简称FM合成法。FM合成法生成音乐的基本原理是，用数字信号来表示不同音乐的波形，然后把它们组合起来，再通过数模转换器（）生成音乐播放。2.波表合成法使用FM合成法来产生各种逼真的音乐是相当困难的，有些音乐几乎不能产生。为了能真实地再现音乐，目前的声卡一般采用音乐样本合成法，即波表合成法。 4.5.5 GM-标准M