03 数字音频技术

任课教师专业日期年月日教学课题数字音频技术课时6课时所选教材《数字媒体技术导论》教学班级一、教学目标1.学习目标（1）了解声音、音频的概念，及它们的基本属性；（2）熟悉音频数字化的过程、数字音频技术指标、数字音频的数据量和常用文件格式；（3）掌握使用Audition处理音频的方法；（4）了解语音合成与识别技术的概念、实现原理、方法及应用。2.素养目标（1）培养勤奋好学、吃苦耐劳的传统优良精神；（2）学会了解、分析数字媒体技术行业的发展前景，把握住新的机遇。二、教学重难点1.教学重点（1）音频的概念与分类；（2）数字音频的文件格式；（3）语音合成（4）语音识别；（5）Audition的基本操作。2.教学难点（1）语音合成；（2）语音识别；（3）Audition的基本操作。三、教学方法（1）讲授与互动：结合理论讲解和实例分析，引导学生参与讨论和思考。（2）案例分析：提供数字媒体技术的相关案例，让学生分析其应用和影响。（3）小组讨论：组织小组讨论，让学生分享对数字媒体技术的看法和体验。（4）多媒体展示：利用多媒体技术展示数字媒体的实际应用和发展趋势。四、教学资源教材、多媒体资料、在线网站、行业案例、社交媒体等。五、教学过程教学内容互动设计一、理论讲解（4课时）1.数字音频基础知识（1）声音的概念与特点声音的概念：声音是由物体振动产生的声波(即声音信号)，能通过介质（空气、固体或液体）传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。声音的基本特征：声音具有3个基本特征，分别为音调、音强、音色，也常称为声音的三要素。声音的传播特征：声音由声源振动产生，声音的传播和声源振动发声的原理一样。声源是一个振动源，它使周围的介质产生振动，并以波的形式向四面八方传播。声音的频率特征：不同的声音有不同的频率范围。人耳只能听到频率在20Hz~20kHz之间的声音，听不到低于20Hz和高于20kHz的声音。（2）音频的概念与分类音频是指人耳能够听到频率范围在20Hz～20kHz的声音，即人类能够听到的所有声音都称为音频，包括噪音。根据音频的属性不同，可将其分为模拟音频和数字音频。2.音频数字化（1）音频数字化的过程音频数字化的过程主要涉及对模拟信号的采样、量化和编码等基本环节。采样是将模拟音频信号在时间上进行离散化处理，即每隔相等的一段时间在模拟音频信号波形曲线上采集一个信号样本。对信号进行量化操作即是对采样后的信号，其振幅值的数目加以限定，进行离散化处理，量化后的信号称为离散幅度信号。编码一方面是将采样和量化后的数字化音频信号以二进制形式并按照一定的数据格式表示，另一方面是采用一定的算法压缩数字数据以减少信号的存储空间和提高传输效率。（2）数字音频技术指标数字音频的技术指标主要有采样频率、量化位数和声道数。采样频率越高，则经过离散数字化的声波就越接近原始的音频波形，也就意味着音频的保真度越高，音质也越好，数据量也越大。量化位数的大小决定了音频的动态范围，即最高音频与最低音频之间的差值。量化位数越高，音质越好，数据量也越大。从单声道（只有一个音频）到双声道（又称立体声，有两个音频）再到多声道，声音的质量越来越好，但同时也增加了对存储空间和传输媒体设备的要求。（3）数字音频的数据量数字音频的数据量，是指在磁盘上存储未经压缩数字音频信号所需的字节数，即存储该数字音频文件所需的容量，采样频率和量化位数是影响数据量的两个关键因素。（4）数字音频的文件格式无压缩音频：不经过压缩的音频，其优点是易于生成与编辑（采样量化后的信号直接转换成二进制数据进行存储），但缺点是在保证音质的前提下，文件占用的存储空间较大。常见的无压缩音频格式有WAV和AIFF两种。有损压缩：是指压缩中删除部分音频信号（即损坏性的压缩），从而降低音频文件所需存储空间，方便存储和传输，但音质次于无压缩的音频文件。常见的有损压缩音频格式有MP3、WMA、AAC、OGG4种。无损压缩音频格式：可以在完全保存源文件数据的基础上，将音频文件的体积压缩得更小，同时能够无损还原压缩的音频文件，既能保证音频质量又降低了文件的存储量。常见的无损压缩音频格式有APE和FLAC两种。3.语音合成与识别（1）语音合成语音合成又称文语转换，它是将计算机自己产生的或外部输入的文字信息转变为拟人化的、高自然度的语音输出技术。语音合成随着计算机技术和数字信号处理技术的发展而兴起，同时涉及声学、语言学等多个学科技术。（2）语音识别语音识别是将语音信号转化为可理解文本形式的技术，它通过分析和处理输入的语音信号，将其转化为对应的文本输出，目的是为了使计算机能够“听懂”人在说什么，并作出相应的反应。4.数字音频编辑软件Audition的应用（1）认识Audition（2）Audition的基本操作①新建、打开、保存、关闭音频文件启动Audition后，选择【文件】/【新建】命令、【文件】/【打开】命令、【文件】/【保存】命令、【文件】/【关闭】命令，可执行新建、打开、保存、关闭音频文件操作。②录制音频与降噪在计算机上连接麦克风等音频输入设备，启动Audition，单击“编辑器”面板下方的“录制”按钮进行录制。在“编辑器”面板选择音频中的噪声波形，然后选择【效果】/【降噪/恢复】/【降噪（处理）】命令，打开“效果-降噪”对话框进行降噪处理。③选择音频④剪切、复制、裁剪、删除音频剪切音频。选择音频区域后，选择【编辑】/【剪切】命令，或按【Ctrl+X】组合键剪切音频，在波形显示区中单击定位目标位置，选择【编辑】/【粘贴】命令或按【Ctrl+V】组合键，便可将所选的音频区域剪切到目标位置。复制音频。选择音频区域后，选择【编辑】/【复制】命令，或按【Ctrl+C】组合键复制音频，在波形显示区中单击定位目标位置，选择【编辑】/【粘贴】命令或按【Ctrl+V】组合键，便可将所选的音频区域复制到目标位置。裁剪音频。选择音频区域后，选择【编辑】/【裁剪】命令，或按【Ctrl+T】组合键，将保留选择的音频区域，删除未选择的其他区域。删除音频。选择音频区域后，选择【编辑】/【删除】命令，或按【Delete】键可将其删除。⑤淡化音频利用“编辑器”面板中的“淡入”按钮和“淡出”按钮，就能轻松在波形编辑器中为音频创建线性淡化、余弦淡化，在多轨编辑器中还可创建对称淡化、交叉淡化。（3）应用案例：处理广告背景音乐①导入素材并创建多轨会话。②将“背景.wav”“广告词.mp3”“音效.mp3”音频素材拖曳到多轨编辑器的“轨道1”“轨道2”“轨道3”上，根据多轨会话的采样率制作一个相同采样率的文件副本。③将多轨编辑器中的3个音频文件移至初始时间处对齐，接着将“轨道1”上的音频文件向右拖曳，然后将时间指示器移动到11秒处位置处，执行切断音频操作。④删除切断音频右侧的音频区域，拖曳3个轨道上的音频，然后为“轨道1”上的音频添加“线性”淡出效果。⑤选择【多轨】/【将会话混音为新文件】/【整个会话】命令，使多个轨道上的音频混音为新文件。最后保存文件。1.老师讲解理论知识，学生听讲并做好笔记2.学生开展讨论活动，讨论讨论同一种声音有不同的感受，是什么原因？3.学生开展讨论活动，讨论11.025kHz、22.05kHz、44.1kHz、48kHz分别是哪些场景或应用中所使用的采样频率？4.学生开展技能练习，用44.1kHz的采样频率采样模拟音频。思考：每个采样点的量化位数选用16位，如果录制3分钟的单声道节目，其数字音频文件所需的存储容量是多少？如果录制3分钟的双声道节目，其数字音频文件所需的存储容量是多少？老师从旁进行指导5.学生开展技能练习，播放“课件录音.mp3”，删除其中不需要的内容。老师从旁进行指导二、实践训练——录制并处理介绍产品的音频文件（2课时）1．实训要求根据素材文档通过Audition录制音频，然后利用Audition处理音频，最后体验语音识别。2．操作思路（1）在Audition中录制产品解说音频。（2）对录制的“产品解说”音频进行适当编辑处理，包括降噪、调整音量大小、添加混响和淡化处理等，使音频听起来更干净、舒适。然后将音乐.mp3、音效.mp3与录制的音频进行合成，最后将处理后的音频保存为MP3格式。（3）利用迅捷文字语音转换器的“文字转语音”功能，输入宣传家乡特产的广告语文本。（4