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1、1第二章第二章 多媒体音频技术多媒体音频技术教学目标：教学目标：了解数字音频基础；了解数字音频压缩标准；了解声卡与音箱；了解数字音频基础；了解数字音频压缩标准；了解声卡与音箱；掌握音频处理软件；了解掌握音频处理软件；了解 MIDIMIDI 与音乐合成；了解语音识别技术。与音乐合成；了解语音识别技术。重点难点：重点难点：音频处理软件音频处理软件教学内容：教学内容：1 1数字音频基础数字音频基础2 2数字音频压缩标准数字音频压缩标准3 3声卡与音箱声卡与音箱4 4音频处理软件音频处理软件5 5MIDIMIDI 与音乐合成与音乐合成6 6语音识别技术语音识别技术教学课时：教学课时：3 3 学时学时教
2、学过程：教学过程： 2.12.1 数字音频基础数字音频基础一、声音的基本概念一、声音的基本概念声音是通过一定介质传播的一种连续波。声音是通过一定介质传播的一种连续波。 声波声波声波声波 周期周期周期 振幅重要指标：重要指标：重要指标：重要指标：振幅振幅：音量的大小：音量的大小 周期周期：重复出现的时间间隔：重复出现的时间间隔 频率频率：指信号每秒钟变化的次数：指信号每秒钟变化的次数 声音按频率分类：声音按频率分类：人类说话声音频率范围：人类说话声音频率范围：300Hz-3kHz300Hz-3kHzA次声波次声波可听声波可听声波超声波超声波 20Hz20kHzf(Hz)2声音质量的频率范围：声音
3、质量的频率范围： 二、声音的数字化二、声音的数字化1.1.声音信号的类型声音信号的类型模拟信号模拟信号( (自然界、物理自然界、物理) )数字信号数字信号( (计算机计算机) ) 2.2.声音数字化过程声音数字化过程3.3.声音数字化过程图示声音数字化过程图示 连续的模拟声音信号连续的模拟声音信号声音信号的采样声音信号的采样离散的音频信号离散的音频信号4.4.声音数字化三要素声音数字化三要素采样采样量化量化编码编码模拟信号模拟信号数字信号数字信号模模拟拟信号信号数字信号数字信号A/D ADCD/A DAC单声道单声道 立体声立体声8 8位位256256 个值个值 1616位位655366553
4、6个值个值11.02511.025kHzkHz 22.0522.05 kHzkHz 44.144.1 kHzkHz立体声比单声道的表立体声比单声道的表 现力丰富，但数据量现力丰富，但数据量 翻倍翻倍量化位数越多量化位数越多 音质越好音质越好 数据量也越大数据量也越大采样频率越高采样频率越高 声音质量越好声音质量越好 数据量也越大数据量也越大使用声音通道的个数使用声音通道的个数每个采样点用多少二每个采样点用多少二 进制位表示数据范围进制位表示数据范围每秒钟抽取声波每秒钟抽取声波 幅度样本的次数幅度样本的次数声道数声道数量化位数量化位数采采样频样频率率35.5.声音数字化计算公式声音数字化计算公式
5、数据量采样频率数据量采样频率量化位数量化位数声道数声道数/8/8( (字节字节/ /秒秒) )三、数字音频的文件格式三、数字音频的文件格式1.WAV1.WAV 文件文件WAVWAV 是是 Microsoft/IBMMicrosoft/IBM 共同开发的共同开发的 PCPC 波形文件。因未经压缩，文件数据量很大。波形文件。因未经压缩，文件数据量很大。特点特点：声音层次丰富，还原音质好：声音层次丰富，还原音质好2.MP32.MP3 文件文件MP3(MPEGMP3(MPEG AudioAudio layerlayer 3)3)是一种按是一种按 MPEGMPEG 标准的音频压缩技术制作的音频文件。标准
6、的音频压缩技术制作的音频文件。特点特点：高压缩比：高压缩比(11:1)(11:1)，优美音质，优美音质 3.WMA3.WMA 文件文件WMA(WindowsWMA(Windows MediaMedia Audio)Audio)是是 WindowsWindows MediaMedia 格式中的一个子集格式中的一个子集( (音频格式音频格式) )。特点特点：压缩到：压缩到 MP3MP3 一半一半4.MIDI4.MIDI 文件文件MIDI(MIDI(乐器数字接口乐器数字接口) )是由一组声音或乐器符号的集合。是由一组声音或乐器符号的集合。 特点特点：数据量很小，缺乏重现自然音：数据量很小，缺乏重现自
7、然音2.22.2 数字音频压缩标准数字音频压缩标准一、一、音频压缩方法概述音频压缩方法概述压缩编码是用某种方法使数字化信息的编码率减低压缩编码是用某种方法使数字化信息的编码率减低 音频压缩依据：音频压缩依据：音频压缩依据：音频压缩依据： 声音信号中存在大量的冗余度声音信号中存在大量的冗余度 听觉具有强音能抑制弱音现象听觉具有强音能抑制弱音现象 无损压缩无损压缩：霍夫曼编码、算术编码、行程编码：霍夫曼编码、算术编码、行程编码86.1386.1343.0743.0743.0743.0721.5321.5321.5321.5310.7710.77单声道单声道数据量数据量( (KB/s)KB/s)量化
8、位数量化位数( (bit)bit)采样频率采样频率( (kHz)kHz)172.27172.27161686.1386.138 844.144.186.1386.13161643.0743.078 822.0522.0543.0743.07161621.5321.538 811.02511.025立体声立体声编码器编码器传输传输/存储存储解码器解码器输入音频信号输入音频信号输出音频信号输出音频信号4有损压缩有损压缩：波形编码、参数编码、混合编码：波形编码、参数编码、混合编码二、音频压缩技术标准二、音频压缩技术标准三、音频压缩工具三、音频压缩工具MP3MP3 压缩工具压缩工具( (豪杰超级解霸豪
9、杰超级解霸 3000)3000)2.32.3 声卡与音箱声卡与音箱一、声卡一、声卡( (又称声音卡、音频卡又称声音卡、音频卡) )1.1.声卡的主要功能声卡的主要功能声卡是负责录音、播音和声音合成的一种多媒体板卡。声卡是负责录音、播音和声音合成的一种多媒体板卡。录制、编辑和回放数字音频文件录制、编辑和回放数字音频文件控制和混合各声源的音量控制和混合各声源的音量记录和回放音频时进行压缩和解压缩记录和回放音频时进行压缩和解压缩语音合成技术语音合成技术( (朗读文本朗读文本) )具有具有 MIDIMIDI 接口接口( (乐器数字接口乐器数字接口) ) 2.2.声卡的组成原理声卡的组成原理采样采样44
10、.144.1kHzkHz，量化量化1616bitbit，码率码率705705kbpskbps (MPEG(MPEG三个压缩层次，三个压缩层次，384-64384-64kbps)kbps)MPEGMPEG 音频音频高保真高保真 立体声立体声采样采样1616kHzkHz，量化量化1414bitbit，码率码率224(64)224(64)kbpskbpsG.722G.722调幅广调幅广 播质量播质量采用采用LD-CELPLD-CELP压缩技术，码率压缩技术，码率1616kbpskbpsG.728G.728采用采用ADPCMADPCM有损压缩，码率有损压缩，码率2424kbpskbpsG.723G.7
11、23采用采用ADPCMADPCM编码，码率编码，码率3232kbpskbpsG.721G.721采样采样8 8kHzkHz，量化量化8 8bitbit，码率码率6464kbpskbpsG.711G.711电话语电话语 音质量音质量说明说明标准标准分类分类线性输出线性输出总线接口芯片总线接口芯片数字音频处理芯片数字音频处理芯片音乐合成器音乐合成器A/DA/D和和D/AD/AMIDIMIDI接口接口混音器混音器CDCD接口接口计算机总线计算机总线话筒输入话筒输入线性输入线性输入扬声器输出扬声器输出53.3.声卡的性能指标声卡的性能指标采样和量化能力采样和量化能力衡量音响器材音质好坏。衡量音响器材音
12、质好坏。采样频率采样频率：11.025kHz11.025kHz ( (语音效果语音效果) )22.0522.05 kHzkHz ( (音乐效果音乐效果) )44.144.1 kHzkHz ( (高保真效果高保真效果) )量化等级量化等级： 8 8 位位/256/256 级级 ( (语音质量语音质量) ) 1616 位位/65536/65536 级级( (高保真质量高保真质量) ) 芯片类型芯片类型CODECCODEC 芯片芯片( (依赖依赖 CPUCPU，价格便宜，价格便宜) )数字信号处理器数字信号处理器 DSP(DSP(不依赖不依赖 CPU)CPU)总线类型总线类型ISAISA 总线、总线
13、、PCIPCI 总线、总线、USBUSB 接口接口输出声道数输出声道数2 2 声道声道( (立体声立体声) )、2.1/4.1/2.1/4.1/5.15.1 声道声道 多通道声卡多通道声卡( (营造杜比环绕立体声营造杜比环绕立体声) ) 4.4.声卡的外部接口声卡的外部接口二、音箱二、音箱音箱是一种电声转换的发音设备，它由箱体、扬声器、电源和信号放大器等组成。音箱是一种电声转换的发音设备，它由箱体、扬声器、电源和信号放大器等组成。分类分类：2.02.0双声道立体声双声道立体声2.1/4.1/5.1/7.12.1/4.1/5.1/7.15.15.1五声道超重低音声道五声道超重低音声道62.42.
14、4 音频处理软件音频处理软件专业音乐软件专业音乐软件一、一、CoolCool EditEdit 概述概述CoolCool EditEdit ProPro 1.1/1.2/2.0/1.1/1.2/2.0/2.12.1( (专业版专业版) )CoolCool EditEdit 2000(2000(简化版简化版) )是一种集录音、编辑、合成于一体的数字音频处理软件。是一种集录音、编辑、合成于一体的数字音频处理软件。编辑：插入、叠加、替换、调制等；编辑：插入、叠加、替换、调制等；音效：回音、延迟、失真、杂音等；音效：回音、延迟、失真、杂音等；分析音讯及频率；分析音讯及频率；与与 CakewalkCak
15、ewalk 能很好地结合。能很好地结合。 1.Cool1.Cool EditEdit 的启动和退出的启动和退出开始开始/ /所有程序所有程序CoolCool EditEdit 200020002.Cool2.Cool EditEdit 的窗口组成的窗口组成二、音频的基本操作二、音频的基本操作1.1.声音的录制声音的录制Options/WindowsOptions/Windows MixerMixer音量控制音量控制从麦克风中输入从麦克风中输入File/NewNewFile/NewNew WaveformWaveform 对话框对话框语音：语音：11025Hz11025Hz、MonoMono、8
16、-bit8-bit 音乐：音乐：44100Hz44100Hz、StereoStereo、16-bit16-bit从从 CDCD 唱机中输入唱机中输入CDCD 唱机唱机( (波形输出混音波形输出混音) )2.2.音频的编辑音频的编辑 WavesWaves NativeNative GoldGold Bundle(20Bundle(20以上以上) )TCTC NativeNative Bundle(4)Bundle(4) UltrafunkUltrafunk SonltusSonltus fx(7)fx(7)效果器软件效果器软件 效果器插件效果器插件SoundSound Forge(SonicForge(
