第四章数字音频媒体技术

第四章数字音频媒体技术

ADOBEAUDITION3

Adobe是一家总部位于美国加州圣何塞的电脑软件公司2§1电声媒体基本知识1.1电声媒体的概念1.1.1什么是电声媒体：电声媒体是指承载并传输声音信息的物质载体。1.1.2电声媒体的种类常用的电声媒体有：录音机、扩音机、CD机。1.1.3电声媒体的特性电声媒体具有超时空界限、传输速度快、及时，适用集体教学，也适用于个别学习。为此：电声媒体在教学过程中应用非常广泛，了解电声媒体的特性，学会正确使用电声媒体，对提高教育质量有较好的促进作用。古代美女-西施31.2声波与听觉振动的物体在此周围的弹性介质中，就会产生声波。声波所涉及的空间为声场，声波被人的听觉系统所感知便产生声音。频率范围划分：；

(1)次声波

0~20Hz.(2)人耳能听到的声音

20Hz~20kHz.(3)超声波

20kHz~1GHz(4)高超声波

1GHz~10THz人耳能感受到声波的频率范围为20-20000HZ；语言的频率范围为80-800HZ；音响的频率范围为40-1600HZ4男人声：低音82—392HZ；中音123-493；高音164-698。女人声：低音82—392HZ；中音123-493；高音220-1100。中国音协音频分会规定4个声音的频段划分：低频段（150HZ以下）中低频段（150--500HZ下）中高频段（500—5KHZ以下）高频段（5KHZ以上）51.2.1声波的传播1、声速：空气中传播速度为每秒340米；水中传播速度为每秒1440米；钢铁中传播速度每秒5000米。2、声波的折射、反射；3、声波的吸收4、混响与延时61.2.2声压级1.2.3衡量声音的标准（四大要素）1、音高(振幅)：音高是人耳对声波强弱程度的主观感觉。音高主要取决于声压，也和频率有关，1-4KHZ响度最大。2、音调(频率)：音调是人耳对调子高低的主观感觉。频率高，音调高，反而反之3、音色(相位)：音色是人在主观感觉上区别于同种音调、音高的两个声音的不同特性。4、音长：音乐起始和结束时的长度。

哈斯效应：人耳能感觉到声音来自不同方向，且能感觉到远近。7

§2模拟音频媒体工作原理2.1扩音设备教学扩音设备是用来扩大声音的电声设备其作用是把输入的微弱信号进行放大，推动扬声器发音。扩音教学设备系统的组成

传声器（话筒）;扬声器（喇叭）;率放大器;前置放大器;声音处理设备8

2.1.1传声器（话筒）5

按原理分：电动式、电容式、压电式、电磁式、碳粒式和半导体式等。1、动圈式传声器1、音膜2、音圈3、环形磁铁4、有中心柱的圆形软铁5、保护罩6、输出变压器92、电容式传声器103、无线传声器（无线话筒）是由动圈式或电容式加上发射电路、发射天线、电池仓等构成。用驻极体材料制作的一种驻极体电容式无线传声器，可不外加极化电压，体积可做得更小，使用更方便。无线传声器由于其具有的特点，教学上用的较为普遍。114、传声器的性能（1）灵敏度（声、电转换效率）（2）频率响应（声波的频率范围）（3）指向特性（单向、双向、全向）（4）输出阻抗(Ω欧姆)（高阻抗、20kΩ—50kΩ抗干扰差低阻抗＜600Ω;一般为150--250）（5）动态范围（信号最小听得见、最大不失真）12指向性

传声器的灵敏度随声波入射方向而变化的特性就称为传声器的指向性。

135、传声器的使用（1）要注意阻抗匹配。（2）多个传声器同时使用时要注意极性一致，或者配备调音台。（3）传输线不要接近或平行于电源线、扩音机输出线。（4）要注意传声器的指向性。（5）要防震、防灰尘、防吹气、防湿。14

2.1.2扬声器（喇叭）5扬声器是一种将电能（电信号）转换成机械能（声波）的换能器件：按工作原理来分：电动式、压电式、静电式。按其辐射方式来分：直射（纸盆）式、反射（号筒）式。151电动式(纸盒)扬声器162压电式3音箱封闭式音箱；倒相式音箱；迷宫式音箱。17

4扬声器的技术指标(1)灵敏度一定功率的信号在轴向1米处的声压级叫额定特性灵敏度，单位dB(2)额定功率(3)额定阻抗(4)额定频率范围(5)指向特性(6)谐波失真原始信号（基波）中没有谐波.185扬声器的使用(1)正确选择扬声器(2)电路中的功率不能超过扬声器的功率(3)阻抗要匹配(4)使用2个以上扬声器，相位要一致(5)在使用立体放声系统时，两音箱分开适当的距。经验公式：两个音箱之间距离=音箱到听众中间位置长度192.1.3扩音机(功率放大机)作用：把输入线路的音频信号进行功率放大，以推动扬声器发声。1、扩音机种类（1）按放大元件分：电子管扩音机；晶体管扩音机、集成电路扩音机、移频扩音机。数字功放。（2）有线扩音.无线扩音(调频\音频扩音)2、扩音机的结构及工作原理。3、移频扩音机的结构及工作原理。204、扩音机和扬声器匹配（1）功率匹配扩音机的输出功率=各扬声器的功率总和（2）阻抗匹配串联;并联;混合;（3）功率选择5、扩音机的功率选择P=10+0．02N（经验公式中P为扩音机的功率;N为声场的座位数或人数）212.2接收机(收音机)2.2.1接收方式：调幅与调频2.2.2接收频段：长波、中波、短波和超短波。2.2.3调谐（选台）：电容式和电感式。222.3录音机录音磁带录音磁带是由带基和在其上面涂铺强磁性氧化金属粉末而成的磁性层这两部分组成。（一）盒式录音磁带的种类1、普通磁带；2、二氧化铬或含钴带；3、铁铬带；4、金属带。（二）录音磁带的使用232.3.2磁带录音机的工作原理

磁带录音机录、放音的实质是声-电-磁-电-声的转换。1、录音原理：录音过程就是把声音变成电能，电能再变成磁能，最后用磁的形式把声音保存下来的过程。2、消音原理

3、放音原理：放音过程就是将磁能转变为电能，电能再变成声音的过程。242.3.3数字录音机

MD-801

小型磁盘录音机/放音机/编辑机便携式数字录音机252.4激光唱机先进的激光技术、数码技术、计算机技术和各种新型元器件。CD（COMPACGTDISC）小型唱片（DAT）数字音频磁带录音机DCC（DigitalCompactCassette)数字式录音磁带系统（飞利蒲公司）MD（MiniDisc)小型激光唱片系统（索尼公司）261、CD唱机工作原理概述

CD唱机主要由激光拾音器及唱盘系统、伺服系统、信号处理系统、信息存储系统与控制系统等组成。当光点打在凹坑处时，因反射光较弱，光电检测器捡拾的信号小；当光点打在无凹坑的铝膜上时，反射光较强，光电检测捡拾的信号大，这样对应着凹坑的有无就在检测器的输出产生相应高低电平的电脉冲信号，然后经过RF放大器，由其内部比较器得到“1”和“0”的串行数字信号，并加到数字信号和处理电路，进行解调、帧同步信号检出、纠错处理等，将处理后的数据加到数模转换器（D/A），就变换器成模拟的声音号输出。27282930312.5MD机1、特点：MD机可放音也可录音/播放时抗震能力强/操作方便灵活/机体小巧/放唱时间长。2、原理：利用光磁薄膜（MO）的特性，光磁薄膜具有在高于居里温度（约180℃）时磁性消失，在温度下降时使其处于极性磁场中，冷却后磁光薄膜可将该磁场极性保留下来的特性。二进制的0和1将用N和S极性来表示。激光将温度加至180℃，用磁头将磁极方向（信号）写在薄膜上；放音时由激光扫描薄膜，不同的极性反射的偏转方向（信号）不同，通过特殊检波器将光信号转换为电信号。3、使用：编辑录放程序/命名/自动录音/时间追记/播放322.6MP3录放设备MP3是以MPEGLAYER3标准压缩编码的一种音频文件格式.MP3多媒体计算机系统(音频卡)MP3播放器(MP3随身听)MP3录音笔SP(时间短模式)压缩少\音质好\时间短LP(时间长模式)压缩多\音质差\时间长.

332.7数字视频光盘设备1、DVD概述DVD就是以激光为媒介，并符合一定的技术规范、标准的光存储产品的总称。主要产品有：DVD—AUDIO；DVD—VIDEODVD—ROMDVD—R（一次性刻录光盘）DVD—RW（可重复擦写刻录的光盘）DVD—RAW（大容量、可多次擦写刻录）34DVD光盘的容量DVD光盘的技术标准(MPEG--2)分辨率为720×480×30(NTSC)720×576×25(PAL)水平清晰度达500线以上结构容量存储视/音频节目时间min单面单层4.7GB133单面双层8.5GB242双面单层9.4GB266双面双层17GB484352、EVD概述EVD是高密度数字激光视盘，是DVD的升级换代产品，也是家电和计算机技术融合的产物。功能：高清晰数字节目播放高保真和环绕声效果音响机顶盒、可视、上网功能分辨率：1920X108036§3数字音频媒体简介3.1数字音频信号的基本概念：模拟音频信号与数字音频信号之间的关系在我们的声音记录即回放中都涉及到这两种记录格式，比如我们听到的MP3音乐，它是以数字的方式记录在MP3机子里，但最后在耳机里听到还是模拟音频。再比如DVD图像、CD音乐等都如此。所以在这个过程，涉及到一个环节，即：模拟转换数字（A/D）；数字转换模拟D/A）。将这个设备称作模数转换和数模转换(A/D----D/A)。37音频文件的格式:P1821、WAV：标准Windows声音文件，是一种波形文件。2、MIDI：乐器数字接口的音乐文件。乐器厂家制定3、mp3：标准的数字音频文件，是一种压缩文件文件格式之间可相互转换。38音频信号是（Audio）带有语音、音乐和音效的有规律的声波的频率、幅度变化信息载体。根据声波的特征，可把音频信息分类为规则音频和不规则声音。其中规则音频又可以分为语音、音乐和音效。规则音频是一种连续变化的模拟信号，可用一条连续的曲线来表示，称为声波。声音的三个要素是音调、音强和音色。声波或正弦波有三个重要参数：频率ω0、幅度An和相位ψn，这也就决定了音频信号的特征。3.1.1模拟音频—音频信号模拟数据(AnalogData)是由传感器采集得到的连续变化的值，例如温度、压力，以及目前在、无线电和电视广播中的声音和图像。393.1.2数字音频：音频信号(脉冲)的数字化数字数据(DigitalData)则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。

(a)幅值5V，tW脉冲宽度=10ns,T周期=50ns,Q(tw/t)=20%,f=PRR=20MHz非理想数字波形403.1.3PCM量化声音把声音信号转化为“0”和“1”过程叫做“编码”。PCM是常见的一种编码技术。即：脉冲编码调制。先把连续的声波采样为一个个高低不等的样本，再把每个样值就近量化，然后将样值编为二进制的编码，排列起来这个过程叫“调制”。播放POM声音叫“解调”。先将信号解译为振幅上的点，然后利用特定的“插值算法”把振动413.1.4采样率：是指每秒的音频被分成多少份数字样本元素，决定了音频文件的频率范围。采样率越高，数字音频越接近原始音频的波形，音质越好。反而反之。根据采样点位置数据重绘出波形，因此采样频率应是音频频率的二倍。各种媒体的采样率、频率范围位深度采样率频率范围品质振幅值动态范围8-bit

电话25648dB16-bit24-t44100Hz0-22050CD6553696dB24-bit48000Hz0-24000DVD16777216144dB32-bit

最高4294987296192dB423.1.4位深度（量化位数）音频的动态范围叫位深度当进行音频采样时，每个采样点近似于原始波形的振幅值。高比特位深度可以提供更多的可能性振幅值，从而产生更为广泛的动态范围，降低噪声，提高保真度。CD音频采样位宽（比特bit）为16（2X2X2X2）量化范围：t32768——-32768433.1.5声道数：双声道甚至多声道立体声，从PCM的角度分析，是分别记录了两列甚至多列样值，并在时间上保持同步而已。CD为双声道（左/右声道）5.1环绕立体声的声道为6，其中有一声道专门记录低音成分。7.1环绕立体声443.1.6音量

音量主要注意两个问题：1、削峰；2、单位：分贝dB.3.1.7压缩比：数字声音的高效存储文件大需要压缩小压缩比是指压缩算法的压缩能力。如将文件压缩至原来的1/4大小，压缩比就是4比1。无损压缩即4：1；有损压缩最大100：1。453.2数字音频媒体技术数字音频信号从采集、加工、处理、特效、合成、保存到输出，这一系统工作都要用到硬件和软件媒体技术46数字录音原理方框图原声麦克风A/D数字信号处理器D/A放大器声音声波扬声器ADOBEAUDITION3

Adobe是一家总部位于美国加州圣何塞的电脑软件公司473.2.1专业音频工作室制作音频条件：软件、硬件、环境和技能。一般音频工作室：计算机、耳机和克风。专业音频工作室：工作站设备（麦克风、录音、处理、扬声器）和录音栅（空间适合、隔音、吸音）电源部分1广播级音频工作室概览制作专业级音频需要各种专业级设备，有Audition音频工作站、各种输入输出设备、外部控制设备、监视器和监听器。有：调音台、开盘机、CD、音频工作站、监视器、音箱等。还有：均衡器、效果处理器、录音机和A/D、D/A转换器。482专业录音栅（1）录音栅环境：专业级录音栅质量效果更要高级，首先录音栅的墙壁要厚、隔音、吸音材料要好。专业级麦克风和耳机.（2）录音栅设备：输入设备（麦克风）与输出设备（耳机）。从麦克风和卡带中采集音频信号，经加工处理后由耳机或监听音箱进行监听。（3）MIDI:乐器数字接口，493.2.2声音制作的设备和功能1、缩混与声音记录设备（1）调音台（2）声音记录设备2、周边设备（1）音色处理：频率均衡器、听觉激励器（2）人工混响：数字多重效果器（3）动态范围控制：幅度压缩/限制器（4）消除噪声：噪声门3、声音非线性编辑机（音频工作站）（1）硬盘录音机（2）PC机503.3数字音频的加工与处理

1、采样（直接、间接；人工、自然）2、缩混（简单整理）3、记录4、后期编辑（音频工作站）5、修改（征求各方意见后）6、出版发行（CD、网络）513.3.1数字（采集）式录音笔

SONY公司ICD-P3201、CD级线性PCM录音机结构Divide细分(一个文件可分为若干个文件)Display显示/MENU菜单REC录制/PAUSE暂停PLAY播放/STOP（ENTER）停止（开始）07/16：16为录制文件数；07为现播放的文件000000显示时间，分别为时分秒ERASE删除；VAL音量调节；HOLD开关；UBS外接存储器；外接话筒、外接耳机；机内话筒耳机HQ/电池量显示522、性能标准存储容量：64MB录音性能：高音质录音模式声控录音功能：音设备麦克风灵敏度选择功能播放性能：可以将mp3格式转换为TRC格式传送的录音棒上播放传输接口USB端口：随机附带各种应用软件小身材大容量：ICD-P320的机身非常小巧，您可轻松放入您的皮包之中，方便携带。是学生一族上课、培训的必备武器。最长录时间:达32小时10分钟（只适用于LP模式下操作）。533、录放音频信息与计算机连接记录数字信息高音质录音模式ICD-P320备有高音质录音麦克风，并配备三种高音质录音模式，当您在录音过程中您可通过调节录音模式来达到符合场景的最佳方式。

（1）HQ模式：高质量录音模式（单声道声）

（2）SP模式：标准播放录音模式（单声道声）

（3）LP模式：长时间播放录音模式（单声道声）

此外，ICD-P320还备有话筒灵敏度功能。并提供两种模式可供选择。会议录音或在安静/或空旷的地方录音;口述录音或在嘈杂的环境中录音。544、声控录音功能ICD-P320备有感应声音自动开始录音---高级VOR功能：声控录音开VORON：启用VOR（声控录音）功能，在机探测到声音时录音开始，探测不到声音时录音停止，无声期间不录音。声控录音关VOROFF：禁用VOR功能，选择正常录音操作。

553.3.2数字声音记录1、声音记录的发展历程机械录音机：１８７７年爱迪生制成了留声机钢丝录音机：１９００年的巴黎展览会上,纸带录音机：１９３６年德国人弗劳伊玛，将铁粉涂在纸带上代替铁丝和钢带,纸带价格便宜,携带方便,很快为人们所接受并发展起来．磁带录音机：1９３７年美国发明家马文和堂兄都快乐极了．成功发明了磁带录音机。数字录音机：1981年飞利浦和索尼公司CD式DVD(数字声光盘)随之MD录放机应运而生562、声音记录载体数字录音磁带的基本结构、特点和主要类型磁光盘的基本结构、特点和主要类型3、数字声磁记录存储数字声磁记录的原理数字磁带录音机的结构与原理盒式数字磁带录音机的使用硬盘录音机结构、原理及使用3、录音工作站：