音频的数字化与语音编码

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1、第五章音频的数字化与语音编码学习内容第一节音频的数字化1、声音2、模拟音频与数字音频3、音频的采样、量化和数字化（重点）4、数字音频的格式学习内容第二节语音编码1、人耳的听觉特性2、脉冲编码调制(PCM)3、G.711标准、G.721标准、G.722标准（重点）学习目标1、了解声音相关概念及要素2、掌握音频采样、量化和数字化原理3、了解数字音频的文件格式4、掌握常见的音频压缩编码方法5、理解G.711、G.721、G.722标准第一节音频的数字化一、声音声音是通过空气传播的一种连续的波，叫声波。声音的强弱体现在声波压力的大小上音调的高低体现在声音的频率上一、声音——有关概念

2、复合信号：声音信号由许多频率不同的信号组成分量信号：单一频率的信号带宽：描述组成复合信号的频率范围。如：高保真声音的频率范围为10Hz~20KHz，它的带宽约为20KHz。一、声音——三要素音强(volume)音调(pitch)音色—>响度，由振幅决定—>由频率决定—>指声音频率组成成分一、声音——分类次音频信号<20HZ(人耳听不到)音频信号20HZ~20kHZ(人能听到)超音频信号>20kHZ(人听不到,有很强的方向性,可以形成波束)二、模拟音频与数字音频模拟信号数字信号二、模拟音频与数字音频模拟音频：在时间和幅度上都是连续变化的数字音频：在时间和幅度上都是离散、不连续

3、的三、音频的数字化模拟音频数字音频采样、量化、编码三、音频的数字化（采样）音频采样：当把模拟声音变成数字声音时，需要每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值。信号转换示意图三、音频的数字化（采样）采样：将时间上连续的取值变为有限个离散取值的过程三、音频的数字化（采样）奈奎斯特采样定理：设连续信号X(t)的最高频率分量为Fm，以等间隔Ts（Ts称采样间隔，fs=1/Ts称为采样频率）对X(t)进行采样，得到Xs(t)。如果Fs>=2Fm，则Xs(t)保留了X(t)的全部信息（从Xs(t)可以不失真地恢复出X(t)）。只要采样频率高于信号中最高频率的2倍，就可以从采样中完全

4、恢复原始信号的波形。三、音频的数字化（量化）音频量化：将经采样后幅度上无限多个连续的样值变为有限个离散值的过程三、音频的数字化（量化）量化过程：先将整个幅度划分成为有限个幅度（量化阶距）的集合，把落入某个阶距内的样值归为一类，并赋予相同的量化值。量化等级的划分三、音频的数字化模拟信号采样量化编码A/D转换中，影响质量及数据量的主要因素：每秒钟需要采集多少个声音样本即采样频率每个声音样本的位数(bps)应该是多少即量化位数三、音频的数字化例子:每个声音样本用16位表示,测得声音样本值是在0~65536的范围里,它的精度就是输入信号的1/65536声音质量与数据率三、音频的数字

5、化质量采样频率kHz样本精度(b/s)单/立体声数据率(kB/s)频率范围电话88单道声8200~3400AM11.0258单道声1120~15000FM22.05016立体声88.250~7000CD44.116立体声176.420~2000DAT4816立体声192.020~2000四、数字音频的文件格式1、WAV文件声音是随着时间连续变化的物理量，并且是一种能借助介质传播的波。四、数字音频的文件格式1、WAV文件字节数/秒=采样频率（HZ）*量化位数（BIT）*声道数/8特点：数据量大音质好不适合网络传播或播放文件数据量计算：?1分钟单声道，采样频率为11.025kH

6、z，8位采样位数四、数字音频的文件格式2、MP3文件MPEGAudioLayer-3特点：数据量较小，压缩率10：1—20：1音质较好是目前最为流行的音频格式文件四、数字音频的文件格式3、MIDI文件数字乐器接口标准特点：midi文件中存储的是产生声音指令数据量小适用于：需要播放长时间高质量音乐四、数字音频的文件格式3、MIDI文件四、数字音频的文件格式3、MIDI文件四、数字音频的文件格式4、ASF、WMA文件微软开发的网上流式数字音频文件格式特点：音质好数据量小适合网络流式传输四、数字音频的文件格式5、RAM、RA文件RealNetworks开发的网上流式数字音频文件格

7、式特点：能随带宽的不同而改变音质，在保证大多数人听到流畅声音的前提下，带宽宽裕的听众获得较好的音质适合低网速的实时传输四、数字音频的文件格式6、AIF、AU文件Apple公司开发的音频文件格式四、数字音频的文件格式7、CD-DA数字音频光盘44.1khz、16Bit量化位数、双声道四、数字音频的文件格式8、MDMiniDiscSony推出的便携式音乐格式MD汽车音响、随身听五、音频文件的读取工具：UltraEditDebug其他反汇编软件WAVE文件作为多媒体中使用的声波文件格式之一，它是以RIFF格式为标准的。R