《数字声音及》ppt课件

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1、第二章数字声音及MIDI信息：数、文、形、音、图音频：麦克风、扬声器多媒体计算机：声音的输入、存储、处理、输出声音：消息、意向、情感表示方式数据量表达信息汉字内码2-4字节编码点阵32—数百字节汉字形、体声音几千字节声学、意向、情感2.1声音与听觉声音：通过空气传播的一种连续的波，又称声波。声音的度量：频率与幅度（声波压力的大小）频率用音高表示，幅度用声强表示与看得见的水波类似波形声音波形声音，实际上包含了所有的声音形式。任何声音信号，包括麦克风、磁带录音、无线电和电视广播、光盘等各种声源所产生的声

2、音，都要首先对其进行模数转换，然后再恢复出来。语音（speech）人的声音不仅是一种波形，而且还有内在的语言、语音学的内涵，可以利用特殊的方法进行抽取，通常将语音也作为一种媒体。音乐音乐是符号化了的声音。这种符号就是乐曲，乐谱是转化为符号媒体的声音。电子乐器数字接口（musicalinstrumentdigitalinterface,MIDI）是十分规范的一种形式。语音（Speech）带宽音频（Audio）带宽次声带超声带203003K20Kf(Hz)带宽与听觉Hertz，Amplitude,Fre

3、quencyinfra-sound,ultrasound,hypersound18k感知声音的幅度：用dyne(达因）/平方厘米表示，常转换成0—120dB(decibel),但对不同的频率，同样的声强，感觉不同。声音信号：有许多不同频率的信号组成，又称复合信号。带宽：组成复合信号的频率范围。纯音：单一频率的声音。声音是由空气中分子的振动而产生的。自然界的声音是一个随时间而变化的连续信号，可近似地看成是一种周期性的函数。通常用模拟的连续波形描述声波的形状，单一频率的声波可用一条正弦波表示，如下图所示

4、。振幅周期基线基线是测量模拟信号的基准点。声波的振幅表示声音信号的强弱程度。声波的频率反映出声音的音调，声音细尖表示频率高，声音粗低表示频率低。振幅和频率不变的声音信号，称为单音。单音一般只能由专用电子设备产生。在日常生活中，我们听到的自然界的声音一般都属于复音，其声音信号由不同的振幅与频率合成而得到。模拟声音信号：可分解成一系列正弦波的线性叠加。最低频的音波称为基音，频率为基频其余的为泛音，频率是基频的整数倍。声音三要素：音高、音色、音强音高：由基频决定，基频取对数后与人的音高感觉成线性关系。音色

5、：有混入基音中的泛音决定。音强：幅度，听觉与声音信号强度不成线性关系，因而用20log幅度（分贝）表示简谱频率20log频率126148.3229349.3333050.3434950.8539251.8644052.8749453.8(1).采样和量化(c)采样信号的量化(a)模拟音频信号(b)音频信号的采样数字化音频的过程如下图所示。2.2声音信号数字化从模拟信号到数字信号模拟信号：在时间与幅度上都连续，连续记为x(t).离散信号：按一定的时间间隔T，得到的x(nT).T为抽样周期，1/T抽样频

6、率量化：把抽样序列x(nT)量化成一个有限个幅度之的集合x’(nT).对模拟音频信号进行采样量化编码后，得到数字音频。数字音频的质量取决于采样频率量化位数声道数采样频率采样频率是指一秒钟时间内采样的次数。在计算机多媒体音频处理中，采样频率通常采用三种：11.025KHz(语音效果)、22.05KHz(音乐效果)、44.1KHz(高保真效果)。常见的CD唱盘的采样频率即为44.1KHz。量化位数量化位数也称“量化精度”，是描述每个采样点样值的二进制位数。例如，8位量化位数表示每个采样值可以用28即25

7、6个不同的量化值之一来表示，而16位量化位数表示每个采样值可以用216即65536个不同的量化值之一来表示。常用的量化位数为8位、12位、16位。声道数声音通道的个数称为声道数，是指一次采样所记录产生的声音波形个数。记录声音时，如果每次生成一个声波数据，称为单声道；每次生成两个声波数据，称为双声道（立体声）。随着声道数的增加，所占用的存储容量也成倍增加。2.声音数字化：Sampling,Quantization,Coding采样频率与量化精度3.采样频率奈奎斯特(Nyquist)定理（1928年提出

8、原理，仙侬(Shannon)形成定理并应用，1933年卡切尼科夫用公式表述）：采样频率2f这里f为被采样信号的最高频率。4.量化精度量化：取样值（-,+）有限个数（量化值近似）若量化值有J个，若用二进制表示，需要R=log2(J)位量化误差：用有限的离散值表示无限多的连续值，必然存在误差.该误差又称为量化噪声（与一般的噪声不同）。采样精度可以用信噪比表示:R为编码位数5.音频数据率未经压缩的数字音频数据率（bit/s）＝采样频率（Hz）×量化位数（bit）×声