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1、数字音频处理技术,第 3 章,3.1 概述 声音基本特征 声音三要素 音质与数据量 3.2 声音的数字化过程 音频数字化过程 技术指标 数字音频分类 编码,3.3 音频合成与MIDI MIDI 音频合成 3.4 音频文件 WAV MIDI MP3 其他文件格式 3.5 音频处理软件,3.1.1 声音概念,3.1,基本概念,教学进程,3.1.2 声音三要素,3.1,基本概念,教学进程,音色，又称为音品，主要由声音波形的谐波频谱和包络决定。,3.1.2 声音三要素,3.1,基本概念,教学进程,声音频率分布,3.1.2,教学进程,声音频率分布,3.1.2,教学进程,声音频率分布,3.1.2,教学进程
2、,3.2,数字化声音,教学进程,3.2.1,数字化声音, 声音采样 声音数字化 (模/数转换),教学进程,语音效果，称为电话音质,音乐效果，称为广播音质,高保真效果，CD唱盘,3.2.1,数字化声音, 声音采样 声音数字化 (模/数转换),教学进程,3.2.1,数字化声音,教学进程,采样频率 Hz,数据长度 bit,数据量分钟,11,025,8,0.66 MB,22,050,8,1.32 MB,44,100,8,2.64 MB,11,025,16,1.32 MB,22,050,16,2.64 MB,44,100,16,5.29 MB,音质评价,低,一般,良好,中,良好,优秀,音质与数据量,3.
3、2.2 数字音频的,教学进程,3.2.3,音效是指有特殊效果的声音，例如，汽车声、鼓掌声、打 碎碗、玻璃声音等。,音乐是指有旋律的乐曲，一般采用MID文件。,语音是人类发音器官发出的具有区别意义功能的声音。 语音的物理基础主要有音高、音强、音长、音色, 文件种类及特点(按用途分类),数字音频文件的种类,教学进程,3.2.4,MIDI合成。利用连接电脑的MIDI(乐器数字化接口)，弹奏出 曲子，或合成音效录入计算机，再用声音软件编辑。,来源于声音素材库。将录音带或CD唱盘等声音素材库中的曲 子，用放音设备通过转接线转录到计算机，再用声音软件加以 编辑，存成多媒体著作软件可以读取的文件格式。,数字
4、化声波。即将麦克风插在计算机的声卡上，利用录音软 件，将语音、音乐等波形信息经模/数转换，得到数字化形式 进行存储、编辑，需要时再经过数/模转换还原成原来的波形。, 文件种类及特点(按来源分类),数字音频文件的种类,教学进程,3.2.4, 文件种类及特点(按格式分类),数字音频文件的种类,教学进程,3.2.4,声音文件分类,3.2 声音文件, WAV Wave，波形音频文件 (.wav), MIDI Musical Instrument Digital Interface， 乐器数字化接口文件 (.mid),教学进程,STOP,STOP,3.3.1,3.3 MIDI与音频合成,MIDI,教学进
5、程,3.3.1,3.3 MIDI与音频合成,MIDI,教学进程,MIDI键盘是用于MIDI乐曲演奏的，MIDI键盘本身并不发出声 音，当作曲人员触动键盘上的按键时，就发出按键信息（包括 按键力度、时长等），这些按键信息组成了MIDI音乐消息，通 过MIDI接口后，传给音序器，从而录制生成MIDI文件。,3.3.1,3.3 MIDI与音频合成,MIDI,教学进程,根据标准，MIDI乐器之间的连接依靠三种连接器，分别称为 MIDI In、MIDI Out、MIDI Thru，利用这三个连接器，可与 外部的乐器，如电子琴等乐器相连接。,输入接口,负责接收其他MIDI设备发出的信息,输出端口，负责把乐
6、器的MIDI信息传送出去。,扩展端口，通过该端口，把乐器从输入端口得到的信息直接传递到其他MIDI乐器的输入端上，起到乐器串联的作用。,3.3.1,3.3 MIDI与音频合成,MIDI,教学进程,音序器由计算机程序或电子设备组成，主要用于MIDI作曲，可 记录、编辑、播放MIDI的声音文件.,MIDI文件的播放是通过MIDI合成器来完成的。合成器解释 MIDI文件中的指令符号，生成所需要的声音波形，经放大后由 扬声器输出。,3.3.2,3.3 MIDI与音频合成,音频合成,教学进程,模拟式电子合成器是通过对震荡器的控制来实现音乐合成的， 主要有减法合成和加法合成两种。,数字式合成器不是由电子元
7、器件制成的信号发生器来产生声音 中的各种频率成分，而是直接通过数字的方法来造出波形，然 后转换为声音信息。其实数字式合成器就是一台特殊的计算 机，也是软硬件的综合体。数字合成法主要有FM（Frequency Modulation）频率调制合成和音乐样本合成两种。,使用电子元器件(或计算机)生成音乐的技术称为电子音乐合成,3.3.2,3.3 MIDI与音频合成,音频合成,教学进程,用复杂的波形作为样本，然后按照要产生声音的波形的频率情 况，即目标波形的要求，把样本波形中的一些频率滤除，从而 产生不同的目标波形。,首先由基本波形出发，然后按照目标波形的要求把不同频率的 泛音加入基本波形，产生声波的
8、和谐共振，从而产生不同的音 色。,3.3.2,3.3 MIDI与音频合成,音频合成,教学进程,用数字信号来表示不同乐音的波形，然后把它们组合起来，再 通过数模转换器（DAC）生成乐音播放。,特点：它的结构简单，成本低，但它的模仿能力很差 使用FM合成法来产生各种逼真的乐音是相当困难的，有些乐音 几乎不能产生，目前只有低档次的声卡采用FM合成法。中高档 的声音卡一般采用乐音样本合成法，即波表（Wave Table）合 成法。,3.3.2,3.3 MIDI与音频合成,音频合成,教学进程,波表合成采用一种称之为“波表查找”技术来产生MIDI音乐，其 实它是将各种真实乐器（如大提琴、小提琴、钢琴、鼓等
9、）所 能发出的所有声音（包括各个音域、声调）录制下来，存贮为 一个波表文件。播放时，根据MIDI文件记录的乐曲信息向波表 发出指令，从波表库逐一找出对应的声音信息，经过合成、加 工后回放出来。,3.4.1,3.4 音频文件,WAV文件,教学进程,3.4.1,3.4 音频文件,WAV文件,教学进程,3.4.1,3.4 音频文件,WAV文件,教学进程,3.4.1,3.4 音频文件,WAV文件,教学进程,3.4.1,3.4 音频文件,WAV文件,教学进程,3.4.2,3.4 音频文件,MIDI文件,教学进程,优点,3.4.2,3.4 音频文件,MIDI文件,教学进程,缺点,3.4.3,3.4 音频文
10、件,MP3文件,教学进程,3.4.3,3.4 音频文件,MP3文件,教学进程,3.4.3,3.4 音频文件,MP3文件,教学进程,3.4.3,3.4 音频文件,MP3文件,教学进程,3.5.1,3.5 音频编辑软件,音频编辑软件,教学进程,3.5.2,3.5 音频编辑软件, Easy CD-DA Extractor软件,(2) 硬件环境 CPU：Pentium/ 500MHz 内存：128MB CDROM：40 x (或以上),(3) 软件环境：Windows98 / Me / 2000,采样软件简介,教学进程,(2) 插入CD音乐盘，随后自动列出CD音轨清单,启动与界面,3.5.2,(1)
11、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,选择音轨,3.5.3, 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,3.5.4, 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,教学进程,3.5.5, 设备间的信号连接,录音,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
12、进程,3.6.1,3.6 处理声音,国际互联网 (语音、简单乐曲),要求,11,025 Hz,8 bit,22,050 Hz,8 bit,11,025 Hz,8 bit,11,025 Hz,8 bit,22,050 Hz,8 bit,44,100 Hz,16 bit,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,声音的应用,教学进程,3.6.2,(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
