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1、第9讲 音乐数字化,时间： 1月11日 14:0016:00地点： A306,文化产业管理专业文化信息资源开发规划课程,内容,声音的物理特性声音的信息处理声音文件的格式,1.声音的物理特性,声音是传递信息的重要媒体，是多媒体技术研究中的重要内容；机械振动或气流等外力引起周围弹性媒质发生波动，产生声波。声波传到人耳经过人类听觉系统的感知就是声音；声音是通过空气传播的一种连续的波，称为声波（sound wave）声波到达人耳鼓膜时，人会感到压力的变化，这就是声音；（sound）,1.声音的物理特性,幅度（振幅）：指声波波形的最高（低）点与时间轴之间的距离，反映声音信号的大小、强弱程度频率：信号在单
2、位时间内变化的次数，HZ;多个频率声音的复合,1.声音的物理特性,人们对声音的感知不仅与声音幅度有关，还与声音的频率有关：可听声（audio）： 20HZ 20kHZ次音、亚音信号(subsonic) ：20kHZ300HZ 3kHZ 语音信号（speech）,1.声音的物理特性,模拟信号：时间或幅度上连续的信号时间上“连续”是指在一个指定的时间范围内信号的幅值有无穷多个；幅度上“连续”是指幅度的数值有无穷多个；,1.声音的物理特性,数字信号：幅值被限制在有限个数值之内，即幅值只能取有限的几个数值；,2.声音的信息处理,PCM(pulse code modulation，脉冲编码调制）波形编码
3、MID(musical instrument digital )参数编码,2.声音的信息处理,PCM：是一种把模拟信号转换为数字信号最基本的编码方法，主要包括采样、量化和编码3个过程：采样（sampling）采样：在某些特定的时刻对模拟信号进行测量，即每隔一定的时间测量一次声音信号的幅值；把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的采样信号；,2.声音的信息处理,样本：每次采样都记录下原始模拟声波在某一时刻的状态，称之为样本；将一系列的样本连接起来，就可以描述一段声波了均匀采样：采样的间隔时间相等；采样频率：一秒种采样的次数；HZ;采样频率越高，单位时间内采集的样本数越多，得到的波形越接近原
4、始波形，音质越好，数字化声音的数据量也越大,2.声音的信息处理,采样频率奈奎斯特定理奈奎斯特采样定理：如果采样频率高于输出信号最高频率的两倍，重放时就能从采样信号序列无失真地重构原始信号（必要非充分条件）CD 44.1kHz；语音 8kHz11.025kHz 语音信号 22.02kHz要求不太严格的背景音乐,2.声音的信息处理,量化（quantization）量化：是按“四舍五入”或其它方法将采样得到的数值限定在几个有限的数值中，将采样信号转换为时间离散、幅度离散的数字信号；样本精度（sample precise）：反映度量声音波形幅度的精度采样精度越高，位数越多，表示的数值范围越大，数字化后
5、波形振幅的精度越高，声波的还原越细腻，声音的质量越好，需要的存储空间越多；位数越少，声音的质量越低，需要的存储空间越少；通常有8位、16位,2.声音的信息处理,编码（coding）量化后的数字音频信号直接存入计算机会占用很大的存储空间-，通过编码可以去除信号冗余和量化噪音，减少数据的存储量编码：按一定的格式把离散的量化数值加以记录，即将量化后的信号转换成一个二进制编码组输出；并在有用的数据中加入一些用于同步、纠错和控制的数据；,2.声音的信息处理,声道数声道数即采样时同时生成的波形个数:一次生成一个声波数据，称为单声道；一次生成两个声波数据，称为双声道或立体声；立体声音质、音色好，能产生逼真的
6、空间感，但所占空间比单声道多一倍,2.声音的信息处理,不同质量声音的数字化性能指标,2.声音的信息处理,除采样频率、样本精度、声道数影响声音质量外，声音录制时环境噪声、声卡内部噪声以及采样数据丢失等都会造成音质的下降；实际收听，音响的质量对音质的表现也起很大作用；,2.声音的信息处理,数字化声音压缩的必要性例：计算一分钟未经压缩的高保真立体声数字声音文件的大小；高保真立体声数据传输率一分钟音频数据量,2.声音的信息处理,总结：声音的数字化过程实际上就是采样、量化和编码的过程；数字音频的数据量很大，对计算机存储和数据实时传输都造成一定的压力。因此，实际运用中并非都按最高音质来采样，而是根据音源的
7、质量和实际需要灵活运用；如在录制一段语音，8kHZ就够了,3.声音文件的格式,WAV波形音频文件MP3文件WMA文件RA文件MID文件,3.声音文件的格式,WAV波形音频文件是微软和IBM共同开发的PC标准声音格式，文件后缀名.wav ，是一种通用的音频数据文件通常使用WAV格式用来保存一些没有压缩的音频，也就是经过PCM编码后的音频，因此也称为波形文件，依照声音的波形进行存储，因此要占用较大的存储空间,3.声音文件的格式,CD唱片包含的就是WAVE格式的波形数据，只是扩展名没写成“.wav”而是“.cda”注意：WAV文件也可以存放压缩音频，但其本身的文件结构使之更加适合于存放原始音频数据并
8、用作进一步的处理；优点：易于生成和编辑；缺点：在保证一定音质前提下压缩比不够，不适合在网络上播放,3.声音文件的格式,MP3文件：MP3是人们比较熟知的一种数字音频格式，网络中大多数歌曲、音乐文件都采用这种格式;是MPEG制定的MPEG-1 Audio Layer 3压缩标准，第一个实用的有损音频压缩编码高压缩比10:1;12:1保持良好的音质：利用人耳的特性，削减音乐中人耳听不到的成分，同时尝试尽可能的维持原来的声音，几乎达到了CD音质标准MP3也是一种流式音乐文件格式,3.声音文件的格式,WMA文件WMA是Windows Media Audio的缩写，是微软定义的一种流式声音格式；后缀名“
9、.wma”相对于MP3的主要优点是在较低的采样频率下音质要好些,3.声音文件的格式,MID文件MID是通过数字化乐器接口MIDI输入的声音文件的扩展名，这种文件只是像记乐谱一样地记录下演奏的符号，所以体积是所有音频格式中最小的。编辑修改灵活方便，可通过音序器自由的改变MIDI文件的曲调、音色、速度等，甚至可以改换不同的乐器MIDI声音仅适于重现打击乐或一些电子乐器的声音（音源窄）,3.声音文件的格式,RA文件RA是Real Audio的缩写，是RealNetwork公司推出的一种流式压缩声音格式,和MP3相比，也是为了解决网络传输带宽资源而设计的96:1，因此在网络上比较流行可以在速率为14.4Kb/s的Modem上网的计算机中流畅的回放但是为了确保在网络上的传输效率，在压缩时声音质量损失较大,教学总结,课后笔记整理,Q&A,感谢您的关注！请您多多指导！,
