音频信号处理技术

1、4.2音频信号处理技术课程内容：11版第4章 4.22022/8/141音频信号处理技术1 . 音频的数字化与MIDI合成音乐 2 . 音频媒体的管理3 . 音频处理技术（GoldWave）4 . 语音合成与识别技术2022/8/142多媒体计算机中产生声音的方式外部声音源录制和重放：Wave音频（波形音乐）MIDI电子音频4.2.1音频的数字化与MIDI合成音乐2022/8/143波形音频的数字化Windows中最基本的波形声音格式：扩展名是.WAV 的文件麦克风/录音机/CD激光唱盘声卡A/D转换(采样、量化)声卡D/A转换混音器混合后由扬声器输出计算机存储2022/8/144波形音频的数

2、字化一、波形音频特征(三个参数) 采样频率量化位数声道数2022/8/145采样频率：每秒从模拟声波中采集声音样本的个数。 频率越高，采集的样本数越多，声音质量越好，占用存储空间越大。人耳感受范围：020kHz 一般采用：11.025kHz、22.05kHz、44.1kHz 波形音频三个参数对原始声波采样采样后得到的数据2022/8/146量化位数：将采样数据按大小存储的过程。 一般有8、16、32位等，量化位数越大，声音的幅度分辨率越高，还原时声音的品质越好，声音数据占用的存储空间越大波形音频三个参数2022/8/147声道数：数字音频声音质量的另一个因素。 一般有单声道 、双声道、多声道存

3、储量计算：采样频率量化位数声道数时间8 (字节)举例：采样频率44.1kHz，16位量化，双声道，一分钟的音频所需要的存储量为：44.1100016260/8=10584000（字节）波形音频三个参数2022/8/148Wave音频文件 标准数字音频，扩展名是.WAV 多数声卡能以16位、44.1kHz采样率录制和播放 主要缺点：产生的文件太大，不适合长时间记录 压缩方法：从PCM(均匀量化)到ADPCM(自适应差分量化）2022/8/149Wave音频文件的制作工具录音机：Wave文件录制、播放和进行一些简单处理的基本工具Adobe AuditionUlead Audio EditorGol

4、dWave2022/8/1410MIDI合成音乐MIDI（Musical Instrument Digital Interface）MIDI是乐器数字接口的缩写，文件扩展名是 .MID MIDI文件的内容是能使合成音乐芯片演奏乐曲的代码多媒体PC平台能够通过内部合成器或连接到计算机MIDI端口的外部合成器播放MIDI文件 2022/8/1411MIDI合成音乐 产生： 合成器：电子乐器演奏时的指令信息声卡Midi控制器声卡合成器混音器混合后由扬声器输出计算机存储FM合成器波表合成器2022/8/1412合成器利用DSP或其他芯片产生音乐或声音的电子装置 FM合成器采用频率调制的原理产生声音 F

5、M合成器能发出128种乐器的声音 波表合成器对真实乐器声采样，制波表保存，由DSP查表调用处理DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据。 声音效果与真实的乐器声几乎无差别声卡带有波形表ROM的接口 或 本身带有波形表ROMROM的容量越大，可存储的乐器音就越多2022/8/1413MIDI音乐产生原理MIDI标准：规定了电子乐器与计算机连接的电缆、硬件标准和通信协议乐谱的数字描述（MIDI指令信息

6、） 由音符序列、定时和多达16个通道的演奏音符定义组成演奏音符定义由键号、通道号、音长、音量和力度组成建立MIDI文件：设备演奏时输入或软件编辑产生MIDI文件特点：是一系列指令不是波形，文件小 MIDI设备端口 ：MIDI In、MIDI Out、MIDI Thru 媒体播放器可直接播放2022/8/14144.2.2音频媒体管理 Windows Media Player媒体文件的导入媒体文件的管理2022/8/1415音频媒体管理 菜单栏功能选项卡播放列表窗口切换按钮地址栏工具栏导航窗格详细信息窗格播放控制区2022/8/1416音频的格式1. WAV格式：Windows标准波形文件，多数

7、音频编辑软件支持，文件较大。2. MP3格式：高压缩比，文件较小，音质接近CD。3. MIDI文件：存储指令，文件短小，播放效果因软硬件而异。2022/8/1417音频的格式4. CD格式：音质最好的数字音频格式，CDA文件只含索引信息。5. RealAudio格式：适用网上在线音乐欣赏，可随带宽不同改变音质。6. WMA格式：音质强于MP3，内置版权保护技术，支持音频流技术。2022/8/1418媒体的播放、转换与分享媒体文件的播放Windows Media Player可以播放影音媒体文件、影音CD、DVD、图片。声音格式的转换将CD音乐文件转换为WMA、MP3或WAVCD翻录音乐2022

8、/8/14194.2.3音频处理技术音频处理：录音编辑添加音效格式转换GoldWave：数字音乐编辑器2022/8/1420GoldWave界面2022/8/1421使用GoldWave录音录制从麦克风输入的声音录制计算机中其他播放器通过声卡播放的声音2022/8/1422声音的编辑剪裁波形删除波形复制、粘贴波形混音2022/8/1423声音的特效处理调整音量调整播放时间和播放速度添加回声音乐淡入淡出效果消除音乐中的静音段2022/8/1424利用GoldWave转换音频格式单个文件转换文件/另存为“保存声音为”对话框中选择保存类型批量转换文件格式文件/批处理“批处理”对话框添加文件选中“转换文件格式为”复选框选择“另存类型”2022/8/14254.2.4语音合成与识别 语音合成技术赋计算机“讲话”能力用语音输出结果语音识别技术 使计算机具有“听懂”语音的能力 用语音替代键盘输入2022/8/1426语音合成与识别 一、语音合成技术方法：语音合成方法、参数合成方法 目标：可懂、清晰、自然、具有表现力 应用：文语转换（TTS）二、语音识别技术 ViaVoice中文连续语音识别系统输入速度：150汉字/分识别率：95%发展方向：自然话语识别与理解解决语