第三章声音媒体的数字处理技术与音频编辑多媒体CAI技术教学课件

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1、多媒体技术教程CAI第三章声音媒体的数字处理技术与音频编辑编著者：杨安祺编著单位：陕西科技大学第三章目录3.2音频模拟信号的数字化过程及其转换技术3.1概述3.3数字音频信号的存储3.4声波文件的综合处理技术3.5声音媒体编辑软件应用介绍3.6本章小结练习题声音媒体是多媒体技术中的一个重要组成部分，本章从理论上分析了把连续的模拟音频信号转换成数字音频信号过程，并研究了数字音频信号转化成声波文件后，对声波文件进行进一步加工处理、使其成为一门艺术的几个主要处理手段。本章简述了当前流行的Ulead公司的声频编辑软件Audioeditor的基本用法，并通过该软件对一般的声

2、频编辑技术作了介绍。声音是携带信息的极其重要的媒体，在多媒体应用系统中，声音可以直接表达或者传递信息；制造某种特殊效果和气氛；演奏音乐以及配音诗朗诵等。所以，了解数字化音频技术，掌握声频编辑技术，无疑会在多媒体软件作品中，起到画龙点睛的作用。在计算机多媒体技术中，声音媒体是一个极其重要的组成部分。由于声音携带的信息，是刺激人们听觉的唯一媒体，所以多媒体音频技术的研究，在多媒体软件编程中，占据着十分重要的地位。音频信号包括连续的模拟音频信号和离散的数字音频信号，连续的模拟音频信号的储存方式是，将代表声音波形的连续的模拟电信号转换到适当的媒体上，如磁带、唱片等。播放时

3、可将记录在媒体上的连续的模拟数据信息还原成模拟的音频信号，在播放装置上还原成声波。3.1概述离散的数字音频信号，是通过对模拟的音频信号进行数据采样，转换成离散的、由数字0和数字1所组成的音频信号，这种数字音频信号可以用计算机文件的形式进行保存。将模拟的音频信号转换成数字音频信号，要进行数字信号的编码。通常，可用于编码的仪器为脉码调制器PCM（PulseCodeModulation），脉码调制是以采样定理为基础的。采样定理可以证明为：若对连续变化的模拟信号进行周期性采样，只要采样频率等于或大于有效信号最高频率的二倍；或者是大于等于有效信号带宽的２倍，则采样值可包含原

4、始信号的全部信息，利用低通滤波器可以从这些采样中重新构造出原始信号。3.1概述若采样频率用Ｆ1来表示，原始信号的最高频率用Ｆsmax来表示，采样周期Ｔ1表示，原始信号的带宽用Ｂs来表示，则有下述关系式：Ｆ1＝１／T1Ｆ1≥２Ｆsmax或者:　　Ｆ1≥２Ｂs3.1概述由于采样频率必须大于或者等于原始信号最高频率的２倍，才能保证原始音频信号不丢失。但由于连续的音频模拟信号转化为离散数字音频信号，通常要包括数据采样、电平量化和信号编码三个步骤。根据目前微机中的标准，采样频率一般有11.025KHz，22.050KHz和44.1KHz三个标准等级，其采样数据量按加倍方式进

5、行增长，所以，形成的数据文件存储量将分别以20、21、22、的倍速向上增长。音频数据采样，是把模拟信号波形放在被划分的量化直线上。图1.A给出划分为8个量化级的示意。若要提高音质，可适当提高量化级数量，目前音频量化级主要有8位二进制的表示256个量化级；16位二进制的65,536个量化级；32位二进制的4,294,967,296个量化级。最高可有64位二进制的18446744073709551616个量化级。3．2音频模拟信号的数字化过程及其转换技术实际上是将连续的音频模拟信号，在采样点进行离散化，再将离散的不在量化线上的点，提升或者降低到量化线上。图3-1.B给

6、出了按采样周期切割模拟信号波形的过程示意，图3.1.C和图3.1.D给出了量化过程示意。A划分为8个量化级的示意B按采样周期切割过程示意经过离散、并且量化的音频信号，在完成量化后，就可以对其点进行编码。8级量化点，可用3位二进制数来表示，如图1D中的量化点，其值编码分别为001，011，101，110，111，101，100，010，001，001，000，000。C采样点进行离散化示意D量化过程示意采样点的二进制码称为码字，其位数称为字长，如8个量化级，其码字字长为3位；256个量化级，其码字字长为8位；65536个量化级，其码字字长为16位。目前微机上使用更高

7、级的码字，字长分别达到32位和64位。当然，高级的码字，字长位数越多，音质越好，但存储容量则越大。音频模拟信号向音频数字信号转化过程中，除采样频、量化级外，还要考虑到声道数，单声道只记录一个波形的音频数字信号，双声道要记录两个波形的音频数字信号。目前微机中数字音频码的储存格式主要有2种，即wav格式和midi格式。wav文件来源于前节所示的采样、量化处理后的2进制编码，按处理后的次序依次存放，便成为wav文件。wav采样频率和量化级，是决定该文件大小的主要参数，为了节省内存，我们在一般情况下的编程，宜采用11.025和8位字长的量化级，即可达到满意的效果。midi

8、文件包含音