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时间:2018-07-30
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1、通过制作手机铃声学习Adobe Audition二、前期制作(上):录音之前2.1数字音频预备知识 彩铃的创作和使用过程离不开各式各样的计算机。除了制作彩铃使用的普通PC电脑之外,运营商的彩铃服务器、用户的手机,也都可以认为是计算机,因为它们都按照二进制的程序来运行,都需要数字电路的硬件。所以,彩铃的声音,离不开“数字音频”。只不过,彩铃在录制时和最终播放时,需要进行所谓“模拟→数字”和“数字→模拟”的转换,因为现实世界的声音可以说是“模拟”的。那么,模拟与数字这两个概念的本质区别是什么?数字音频有哪些独特的概念?这些概念与彩铃的制作有什么关系?
2、要想搞清这些问题,就要了解一点数字录音的预备知识。 数字音频知识体系博大精深,本文只简介那些制作彩铃必需的部分。2.1.1模拟录音和数字录音 说录音之前,先说说声音。我们知道,声音是由传播介质的震动承载的,例如正因为空气在震动,而且必须把这种震动传导到耳朵里,我们才可能听到声音。而震动的幅度,是随时间而变化的,是时间的一个函数。也就是说,对应于时间进程中的每个时刻,介质都必然拥有一个震动幅度。所以,这个“声音振幅函数”是个连续的函数。图2-1是一个短小声音的示意图,可以看到一个声音从发出到消失,都是由于连续不断的振动而产生的(图中纵轴F表示
3、振幅,横轴T表示时间)。图2-1一个短暂声音的振幅随时间变化的示意图因此,关于记录声音的最早思想,就是将这些震动的状况原样记录下来,播放时,再通过相关设备按照记录去恢复原来的震动。如图2-2左列就是表示这种传统的录音和播放模式。记录声音的载体可以是传统的磁带、唱片等。由于磁带使用不断变化的磁信号,来模拟不断变化的声信号的样子,所以这样的记录模式可以称为“模拟录音”。图2-2模拟录音(左)和数字录音(右)的录制、播放过程示意图 与之相比,数字录音(如图2-2右列所示)的明显区别就是,使用专用设备将声音在“某些”时刻上的振幅记录下来(称之为“采样”)
4、,同时舍弃其他时刻的状态,播放时再用相关设备按照这些采样值,计算出声音原来的样子。由于只有某些时刻上的振幅被记录下来,声音的数据就成了一系列的数值。这就叫“数字录音”。 注意,第一,以上叙述只是简略地说明了数字录音的基本思想,现实生活中的数字录音还要经过量化、编码,以及检错、纠错等环节。第二,数字录音以采样做基础,记录的声音不连续,看似“残缺”,但却有数学定理保证它可以在一定范围内完全再现出原来的声音,下面还要详述。2.1.2PCM音频的常用技术指标 数字音频是应用于数码设备的,因此所有的声音信号都要转化为0和1来表示。这个过程叫做编码。目
5、前最常见的一种编码办法就是PCM,意思是“脉冲编码调制”。其具体涵义,简单地说,就是将采样所得的数值进行“量化”,使其值必须为整数,再依次“编码”,把每个样值都转换为二进制数,写成一列。由此,引出了它的几个技术指标: (1)采样率(SampleRate),也有人叫作“样率”或“采样频率”。指每秒钟对声音做多少次采样。数字音频中声音的采样时间间隔必须是相等的,且速度必须比较快。就拿我们常说的CD碟来说,它采用的采样速度是每秒钟44100次。则CD数字音频的采样率就是44100。数字音频专业(其实是离散信号学)上有一个重要的定理——奈奎斯特定理,对采
6、样率与还原声音信号的关系作了阐述:当每秒钟以均等间隔采样N次时,则原来信号内频率低于N/2赫兹的所有成分,都能够通过相应算法被完全无误地再现出来。人耳能听到的声音最高约为20000赫兹,所以需要采样率至少为40000,考虑到实际设备的不理想性,最后将CD的采样率扩定为44100。 对于同样长度的声音,采样率越高,样值总数当然越多,但是音质也就越好(有的发烧友甚至追求88200乃至176400的采样率,以强调恢复那些人耳听不到的超声波)。采样率越低,声音中较高频率的成分也就损失越多,但是样值数量也少,有利于减少数据总量。一般来说,想要保持普通语音的
7、基本特征,只需保留4000赫兹以下的成分即可,也就是采取8000采样率。CD碟因为经常用于记录交响乐等品质要求较高的声音,所以规定必须使用44100采样率。 (2)位宽(Resolution),也有人叫做“位率”、“精确度”或“采样深度”。刚才说到,PCM不允许采样值为任意值,必须将其就近量化为各个整数。那么,总共允许使用的整数数量越多,量化时对样值的改变量也就越小,声音品质就越有保证。CD碟采取16位宽,即每个样值都记为16位二进制数,相当于65536种不同的振幅。由于声音的震动是可以朝着正负双方向进行的(见图2-1),所以实际应用中,规定16
8、位宽PCM样值的量化范围为(十进制的)正32767至负32768,仍共65536个级别(专业上
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