数字音频处理技术1

第四讲思考题第二章数字音频处理技术（对应书中第九章）2数字音频处理技术基本概念

■

声音概念

■声音频率分布

■

音质与数据量

■

数字音频文件的种类音频数字化

■声音的采样量化■

采样过程简介MIDI音频■MIDI文件与WAV文件■MIDI音频数字化

■MIDI音频处理主要内容

■计算机音乐处理声音

■转换采样频率

■GoldWave软件

■设定编辑区域

■简单编辑

■使用剪贴板

■合成声音■增加效果

■调整固有音量3数字音频处理技术教学要求1.了解声音的基本特点；2.了解声音采样、量化与编码的处理过程；3．掌握数字音频中采样频率、量化精度和声道的概念；4.掌握数字音频文件的存储；5.掌握数字音频文件数据量的计算方法；6.掌握GoldWave的基本使用方法，能够利用其采集、编辑和合成数字音频；4

声音概念基本概念●声音定义声音是振动波，具有振幅、周期和频率●声音的质量简称音质。音质与频率范围成正比，频率范围越宽音质越好声音具有连续性和过程性，数据前后相关，数据量大，具有实时性●声音的连续时基性幅度(s)周期振幅基线(t)低特质高弱强●

声音三要素(1)音调—(高低)(2)音强—(强弱)(3)音色—(特质)5声音美学●影响声音美感的因素

[1]清晰度——

录制水平、载体材质、采样频率、采样位数

[2]噪音——

录制本底噪声、介质附加噪声

[3]音色——

混响时间、声源特质、MIDI、WAV、MP3[4]旋律——

作曲、演奏等音乐本身的属性●声音运用

[1]语音采用单声道，乐曲采用立体声

[2]适当添加声音效果，弥补不足。例如混响时间、音调高低噪声增加混响时间正常音色表现Stop6声音频率分布次声波人耳可听域超声波<20Hz20～20,000Hz>20,000Hz女性语音150Hz～10,000Hz电话语音200Hz～3,400Hz调幅广播(AM)50Hz～7,000Hz调频广播(FM)20Hz～15,000Hz高级音响10Hz～40,000Hz男性语音100Hz～9,000Hz声源种类频带宽度7数字化声音●声音采样

——声音数字化(模/数转换)声音采样1101110011001101把声音(模拟量)按照固定时间间隔，转换成有限个数字表示的离散序列●声音重放

——声音模拟化(数/模转换)声音重放11011100把数字化声音转换成模拟量，经过音响单元重放出来●设备和软件(1)声音适配器(声卡)8bit、16bit、…32bit￥80.00～800.00(2)声卡驱动软件以及各种声音处理软件8声音采样●采样频率(HZ)

每秒钟的采样样本数。只要采样频率高于声波中最高频率的二倍，就能从采样信息中完全恢复出声音波形。标准采样频率为11.025khz、22.05khz和44.1khz三种。

所谓量化就是把采样值经过量化器转换为数据。每个采样值可以量化为8、16、24、32位二进制数据。●量化(B)所谓采样就是以固定时间间隔对连续声波进行采集得到离散的脉冲波形。●采样量化声波样本点脉冲波9声音存储

例如：采样频率为44.1khz,采样精度为16bit,则一秒钟立体声音频的数据量计算如下存储量=44100x16x2/8=176.4kByte/s●示例存储量=采样频率x采样精度x声道数/8单位为Bytes/s。采样频率单位为HZ采样精度单位为位8是“位”转化为“字节”数字音频的存储量决定于对模拟声波的采样频率、采样精度以及声道数。●存储●声道数是指一次采样声音波形的个数。单声道一次采样一个声音波形，双声道(立体声)一次采样两个声音波形。10●重放频率(模拟量)与采样频率(数字量)的关系重放频率＝采样频率÷2[例]采样频率为44,100Hz的数字音频信号还原成声音后，为22,050Hz数字音频的音质与数据量采样频率Hz数据长度bit数据量／分钟11,02580.66MB22,05081.32MB44,10082.64MB11,025161.32MB22,050162.64MB44,100165.29MB音质评价低一般良好中良好优秀应用场合互联网游戏乐曲提示语音朗读语音优秀●

应根据使用场合和要求转换适当的声音采样频率。●

采样频率的转换须使用相应的软件进行。11.wav●WAVE(WaveformAudio)波形音频文件

多媒体系统、音乐光盘制作，记录物理波形，数据量大.cda●CDA(CDAudio)激光音频文件

准确记录声波，数据量大，经过采样，生成wav和mp3音频文件.mid●MIDI(MusicalInstrumentDigitalInterface)乐器接口文件

用于合成、游戏，记录音符时值、频率、音色特征，数据量小.mp3●mp3(MPEG音频压缩标准)压缩音频文件

必须经过解压缩，数据量小●文件种类及特点数字音频文件的种类12

CD声音获取●EasyCD-DAExtractor软件(2)硬件环境

CPU：PentiumⅡ/500MHz

内存：128MBCDROM：40x(或以上)(3)软件环境：Windows98/Me/2000CD采样软件简介●软件简介(1)作用：CD音乐采集CD音轨并转换格式●EasyCD-DAExtractor软件CD音乐●WAV格式波形音频文件●MP3格式压缩音频文件13(1)插入CD音乐盘，随后自动列出CD音轨清单功能菜单CD音轨清单工具按钮音量调节播放进度调节WindowsMediaPlayer界面(2)

在CD音轨清单中选择采样的音轨Windows自带的媒体播放器将曲目从CD复制到计算机中非常简便。●设备间的信号连接SPEAKERMICLINEIN1mV500mV声卡机箱后背插头:φ3.5mm/stereo14录音●

使用“录音机”获取声音(1)选择“程序／附件／娱乐／录音机”菜单，启动录音机(2)单击[录音]按钮，开始录音

(录音时间为60秒)15●(1)鼠标左键双击任务栏右侧图标(2)检查“波形”是否被选择—[√](4)选择“录音”选项(5)检查:

录音控制线路输入麦克风应有[√](3)选择“选项／属性”(6)单击[确定]按钮录音失败的处理●[操作步骤]音质与数据量16(2)选择“文件／打开”(1)选择“程序／附件／娱乐／录音机”(3)选择需转换的音频文件(4)单击[打开]按钮(6)单击[开始转换]按钮(7)选择属性(采样频率)(10)选择“文件／另存为”菜单，保存文件(5)选择“文件／属性”(8)单击[确定]按钮转换采样频率●[操作步骤](9)如不满意，可从步骤(2)重新开始17GoldWave软件简介●软件功能ECHOPITCHMIXSTOP音频处理效果■波表显示声音数据，直观、简捷■

为声音增加各种效果(如回声、机器声等)■

编辑wav和mp3声音(如删除、粘贴、静音等)■

合成声音(把其他声音与当前声音混合)■

所有编辑都可进行STEREO／MONO声道编辑■CPU:PentiumⅡ或以上■内存:≮64MB■硬盘缓存:Windows\temp■

系统:Windows98、2000、XP●软件的工作环境18安装与启动(1)进入“GoldWave425”文件夹(2)运行pgwave425.exe文件●双击快捷图标，启动GoldWave软件播放控制器音频编辑器菜单编辑工具左声道右声道软件图标19(2)打开Flash模式→“总是”(3)临时存储→“内存”(4)剪贴板→“GoldWave”(5)单击[确定]按钮设置软件工作状态(2)声音窗口→“最大化”(3)初始放缩→“所有”(4)单击[确定]按钮●设置文件、内存管理(1)选择“选项／文件”●设置窗口显示状态(1)选择“选项／窗口”20(1)选择“文件／打开”(2)选择声音文件夹和文件名

(若是mp3，需等待片刻)(3)单击[打开]按钮调入声音

设定编辑区域(1)鼠标左键单击波表,设定起点(2)鼠标右键单击波表,设定终点编辑区域●编辑区域主要用于局部编辑，并通过剪贴板进行粘贴、合成等21左声道右声道播放控制器播放编辑区域声音播放指定声音停止录音播放控制音量调整声道平衡调整速度调整(不影响编辑结果)●无声故障的处理(1)单击(音量)图标，去掉“√”(2)参见“录音失败的处理”一节22●设定编辑区域(2)调整音量滑块简单编辑单击[Del]按钮●删除音乐片段●增加局部音量(1)单击(更改)按钮●静音处理单击(静音)按钮(3)单击[确定]按钮音量调整前音量调整后23●设定编辑区域使用剪贴板●获取声音单击[Copy]按钮(1)鼠标左键单击波表，确定粘贴开始位置●粘贴声音(2)单击[Paste]按钮，插入式粘贴●生成新文件单击[PNew]按钮，生成新文件窗口●如内存容量不足，可把临时存储设置成硬盘24(2)单击[Copy]按钮，获取声音素材(5)鼠标左键单击波表，确定合成开始位置(1)在文件1中设定编辑区域(7)调整合成素材的音量合成声音(4)打开文件2(6)单击[Mix]按钮●[操作步骤](8)单击[确定]按钮(3)关闭文件1●被合成的素材应采样频率一致，格式相同25●设定编辑区域增加效果(1)单击按钮(2)调整延迟时间(3)调整回声音量(4)设置回响效果

√—

无穷余音●制作回声tVolume延迟时间ECHO原理(5)单击[确定]按钮26●设定编辑区域●淡入(1)单击按钮淡入淡出效果●(2)调整初始音量(3)单击[确定]按钮●淡出(1)单击按钮(2)调整减弱音量(3)单击[确定]按钮淡入过程淡出过程27(1)打开背景音乐(2)确定编辑区域调整固有音量(3)单击[样式]按钮(4)鼠标拖曳音量线(5)单击[确定]按钮音量低谷PlayStoptVolume音量调整原理背景音乐语音编辑区域28●[操作步骤](1)选择“文件／另存为”(2)选择保存地点(3)输入文件名(4)选择属性(采样频率)(5)单击[保存]按钮保存声音文件●关于注册未注册软件只允许使用15天，每次启动提示注册注册方法：选择“选项／注册”，注册码(在regist_sn.txt文件中)●在设置文件属性时，采样频率不能过低，否则失真29(1)什么是采样？什么是量化？

(2)

音频信号的频率范围大约多少？话音信号频率范围大约多少？

(3)

选择采样频率为