数字音频处理技术第九章

数字音频处理技术第九章数字音频处理技术第

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章9.1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9.2获取声音■采样软件简介■转换数字音频■录音9.3处理声音■转换采样频率■GoldWave软件■设定编辑区域■

■使用剪贴板■合成声音■增加效果■调整固有音量9.4保存声音文件9.1什么是声音8.1.1声音的基本特点●声音如何传播●声音依靠介质的振动进行传播。●声音在不同介质中的传播速度和衰减率不一样，导致声音在不同介质中传播的距离不同。●声音是指自然声。声音是振动的波，是随时间连续变化的物理量●

声音的三个重要特性振幅周期●振幅——波的高低幅度，表示声音的强弱●周期——两个相邻波之间的时间长度●频率——每秒钟振动的次数，以Hz为单位教学进程9.1.1声音概念9.1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●声音三要素(1)音调—(高低)(2)音强—(强弱)(3)音色—(特质)教学进程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声源种类频带宽度教学进程●声音的传播方向●

声音以振动波的形式从声源向四周传播●从声源直接到达人类听觉器官的声音是“直达声”人类在辨别声源位置时，首先依靠声音到达左、右两耳的微小时间差和强度差异进行辨别，然后经过大脑综合分析而判断出声音来自何方。●声音从声源发出后，经过多次反射到达人类听觉器官的声音是“反射声”教学进程●声音的三要素●音调——(高低)(高)(低)●音强——(强弱)(弱)(强)(停)●音色——(特质)钢琴吉他小号小提琴●声音的连续性●声音在时间轴上是连续信号，具有连续性和过程性●构成声音的数据前后之间具有强烈的相关性●声音具有实时性，对处理声音的硬件和软件提出很高的要求教学进程声音的音质、数据量与文件●音质——声音的质量。与频率范围成正比，频率范围越宽音质越好采样频率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●数据量与文件重放频率＝采样频率÷2●重放频率(模拟量)与采样频率(数字量)的关系教学进程数字化声音●

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、…128bit￥80.00～3800.00(2)声卡驱动软件以及各种声音处理软件教学进程采样频率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音质与数据量●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22,050Hz9.1.4数字音频的教学进程.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教学进程9.2获取声音●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/2000采样软件简介●软件简介(1)作用：CD音乐wav格式的波形音频文件或mp3压缩音频文件双击“音频处理＼CDtoWAV”文件夹中的CDDAExtractor.exe文件●

安装教学进程(2)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启动与界面(1)双击快捷图标启动教学进程(1)在CD音轨清单中单击某个音轨(2)单击播放按钮聆听该音轨音乐●

[说明](1)聆听结束后，不要改变光标条的位置，以便为转换做准备(2)聆听过程中，可调整播放的进度和音量(3)确认音乐后，单击按钮,停止播放选择音轨●

[操作步骤]教学进程(1)单击按钮(2)选择音频模式(5)显示转换过程(4)单击按钮转换数字音频●

[操作步骤](6)稍候片刻转换结束，单击[OK]按钮返回。(3)指定路径和文件名●

[说明]如果转换过程即刻结束，表明内存不够，转换失败教学进程●设备间的信号连接SPEAKERMICLINEIN1mV500mV声卡机箱后背插头:φ3.5mm/stereo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)教学进程●(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]教学进程(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)重新开始教学进程9.3处理声音国际互联网(语音、简单乐曲)要求11,025Hz8bit22,050Hz8bit11,025Hz8bit11,025Hz8bit22,050Hz8bit44,100Hz16bit采样频率数据长度游戏(效果音、效果音乐)多媒体自学读物(提示音)电子教案(语音、效果音)多媒体宝典、大全(乐曲、语音)多媒体音乐鉴赏(音乐、解说)应用场合●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声音的应用教学进程8.3声音处理初步●声音处理主要手段剪裁声音片段、合成多段声音、连接声音、生成淡入淡出效果、响度控制、调整音频特性等教学进程GoldWave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、Windows2000●软件的工作环境教学进程安装与启动(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教学进程(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”教学进程(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9.3.7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、合成等教学进程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”一节教学进程●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教学进程●(1)选择“文件／另存为”(2)选择保存地点(3)输入文件名(5)选择属性(采样频率)(6)单击“保存”按钮保存声音文件(4)选择保存类型(可选择WAV、MP3等格式)●在设置文件属性时，采样频率不能过低，否则失真●通过选择不同的保存文件格式，可进行格式转换●

说明教学进程选区的设置与操作●

设置选区(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●展开选区●

为了辨别选区细节，可展开选区进行编辑单击(选区)按钮，将选区内的波形展开●还原选区●单击(全部)按钮，恢复选区展开前的显示状态教学进程删除声音片段●

常用于去掉音乐首尾空白、噪声、各种杂音、语音中的瑕疵等(1)设置选区(2)若精确设置选区，单击(选区)按钮，将选区展开，再精确设置(3)单击(删除)按钮，删除选区声音●单击(撤销)按钮(注意：此操作只能恢复一次)8.3.5恢复操作8.3.6制作静音●静音与删除不同，静音不改变时间，只是把音量降为0(1)确定选区(2)单击(静音)按钮，选区内变成静音，波形变成一条直线教学进程●

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教学进程(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，格式相同教学进程●

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]按钮教学进程●

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教学进程(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教学进程9.4●

使用GoldWave

软件合成素材调入wav格式的语音为语音添加回声音频处理实例调入乐曲淡入淡出调整音量剪贴板复制到剪贴板关闭语音窗口保存合成剪贴板教学进程(2)单击(淡入)按钮制作淡入、淡出效果(3)调整初始音量(4)单击“确定”按钮(2)单击(淡出)按钮(3)调整减弱音量(4)单击“确定”按钮淡入过程淡出过程(1)设置选区●

制作淡入效果●

制作淡出效果(1)设置选区教学进程制作回声●乐曲和歌曲不宜制作回声，制作回声最理想的对象是语音(1)设置选区(3)调整延迟时间和音量(2)单击(回声)按钮(4)“反响”选项有效时，无穷余音(5)单击“确定”按钮tVolume延迟时间ECHO原理音量9.6.9制作倒序声音●确定选区，单击(反向)按钮●可用于声音的加密传送。对方采用相同软件、相同处理，才能还原教学进程声音高级处理9.79.7.1调整固有音量(2)调整音量滑块，改变音量(1)单击(改变)按钮(3)单击“确定”按钮9.7.2剪贴板及其操作(1)设置选区(2)单击(复制)按钮，把选区内容复制到剪贴板(3)鼠标左键单击波形，确定粘贴的开始位置(4)单击(粘贴)按钮，插入粘贴(5)单击(粘新)按钮，生成新的声音文件教学进程调整时间和速度(1)设置选区(2)单击(时间偏差)按钮(3)改变速度或时间●若使音调不发生变化(1)选择“FFT”卡片，FFT数值≥10(2)设置“重叠”数值≥88(3)调整速度或时间7段频率均衡控制9.7.4频率均衡控制(1)设置选区(3)移动各个滑块，调整各个频段(2)单击(均衡器)按钮(4)单击“确定”按钮使用笔记本电脑或小扬声器时，由于频带窄，调整效果不明显。教学进程(3)打开其他文件(6)调整合成素材的音量声音合成(1)设定选区●

[操作步骤](7)单击“确定”按钮●被合成的素材应采样频率一致，格式相同(2)单击(复制)按钮，把选区内容复制到剪贴板(4)单击波形表，确定合成的开始位置(5)单击(混音)按钮教学进程声音合成例题●●

将三个声音素材合成在一起，产生如下效果：夜深了，蛐虫鸣叫、阵阵蛙鸣。徐缓、轻柔的小号夜曲划破夜空。曲终时，热烈的掌声突然爆发出来，——原来是现场音乐会的片段。●素材1：蛐虫蛙鸣.wav（44100Hz，8位，立体声）●素材2：小号夜曲.wav（44100Hz，8位，立体声）●素材3：掌声狂呼.wav（44100Hz，8位，立体声）●声音合成的效果蛐虫蛙鸣掌声狂呼小号夜曲淡入淡出教学进程声道变换●

左右声道对调●单击(交换)按钮，左、右声道对调●声道变换可选择任意一个声道进行单独编辑，也可左右声道对调●选择声道●

单击(切换)按钮，切换声道●编辑操作对任何一种声道形式都完全相同●不可对一个声道进行删除、剪切等改变时间长度的操作●切换顺序：双声道左声道右声道教学进程音量低谷●响度控制效果(1)设置选区响度控制(3)鼠标拖曳音量线(4)单击“确定”按钮PlayStoptVolume响度控制原理背景音乐语音选区(2)单击(整形)按钮教学进程响度控制举例●●

把背景音乐和语音合成在一起●

背景音乐素材：吉他音乐.wav（22050Hz，8位，单声道，83.29秒）●

语音素材：史记简介.wav（11025Hz，8位，单声道，21.04秒）●声音合成的效果史记简介吉他音乐吉他音乐教学进程●编辑MP3文件的操作与编辑WAV格式的文件完全相同编辑MP3文件(1)选择“文件/打开”菜单，指定一个MP3格式的声音文件(2)编辑声音(某些MP3有明显噪音和“噼啪”爆音，应将其删除)(3)保存MP3格式