《音频编码技术》ppt课件

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1、第09讲音频编码技术一切能发出声音的物体称为声源。声音是由于声源的振动而产生的，由于声源的振动，借助于它们周围的介质，把这种振动以机械波的形式由近及远地传向远方，这就是声波。声波传入人耳，致使耳膜也产生振动，这种振动被传导到听觉神经，人们就产生了“声音”的感觉。我们日常听到的声音是一种模拟信号声学基础知识●声音定义声音是振动波，具有振幅、周期和频率●声音的质量简称音质。音质与频率范围成正比，频率范围越宽音质越好声音具有连续性和过程性，数据前后相关，数据量大，具有实时性●声音的连续时基性●声音三要素(1)音调—(高低

2、)(2)音强—(强弱)(3)音色—(特质)声音的频率范围模拟波信号有三个要素：基线、周期和振幅。振幅即波形的最高点（或最低点）与基线间的距离，它表示了声音音量的大小。周期是波形中两个相邻波峰之间的距离，它表示完成一次振动过程所需的时间，其大小体现了振动的速度。频率是周期的倒数，周期越短，频率越高。频率的单位为赫兹(Hz)。人的耳朵只能感觉到振动频率在20Hz到20000Hz之间的声波，超出此范围的振动波不能引起听觉器官的感觉。其中，人耳对400-4000HZ的声波最敏感。次声波人耳可听域超声波<20Hz20～20,

3、000Hz>20,000Hz女性语音150Hz～10,000Hz电话语音200Hz～3,400Hz调幅广播(AM)50Hz～7,000Hz调频广播(FM)20Hz～15,000Hz高级音响10Hz～40,000Hz男性语音100Hz～9,000Hz声源种类频带宽度声音信号特性分析●时域起始——稳定——结束●频域声音信号由正弦分量组成——周期、非周期频谱分析——线状谱、连续谱声音信号的描述——声波频率、声压、声强人耳对声音的感觉通过声压或声压级描述——非线性听域（1kHz）：2×10-5Pa——0dB痛域：20Pa—

4、—120dB人耳听觉特性●人耳对声音强弱的感觉特性人耳对声音强弱的感觉与声压级成正比安静的环境和嘈杂的环境中人耳可以分辨的声音不同。掩蔽：一个频率声音的听域由于另一个声音的存在而上升的现象。掩蔽效应：复合声音信号中，响度较低的声音频率分量被高者淹没。响度是听觉判断声音强弱的属性——主观，与声压级有一定关系：声压级每增加10dB，响度增加1倍。●响度和响度级●人耳听觉的掩蔽效应●声音质量评价◆我们经常会对某一位歌手的歌声发表意见，并与其他歌手进行比较，这其实是在对声音的质量进行评价。◆声音质量的度量有两种基本方法：客

5、观质量度量、主观质量的度量。声波的测量与分析传统的方法是先用机电换能器把声波转换为相应的电信号，然后用电子仪表放大到一定的电压级进行测量与分析。由于计算技术的发展，使许多计算和测量工作都使用了计算机或程序实现。这些带计算机处理系统的高级声学测量仪器，能完成下列一些测量工作：●评价值的测量——响度和响度级，噪音级，清晰度指数，噪音评价数。●声源的测量——频谱的时间变化，声功率，指向性，效率，频谱特征，幅值分布等。●音质的测量——混响时间，隔音量，吸音量。●声音客观质量的度量方法声测量的基本仪器是声级计。声级计是一种能

6、对声音作出类似人耳的反应的仪器，同时，它能进行客观而可重复的声压和声级测量。声压测量的好处很多：它能帮助音乐厅提高音响效果；能对烦扰声音进行精密的、科学的分析。声级测量还能明确地告诉我们什么声音会引起听力损害，并提醒人们采用适当的听力保护措施。因此，声测量是不可少的。度量声音客观质量的一个主要指标是信噪比SNR（SignaltoNoiseRation）。其单位是分贝(dB)。●声音主观质量的度量采用客观标准方法很难真正评定某种编码器的质量，在实际评价中，主观的质量度量比客观质量的度量更为恰当和合理。通常是对某编码器

7、的输出的声音质量进行评价，例如播放一段音乐，记录一段话，然后重放给实验者听，再由实验者进行综合评定。可以说，人的感觉机理最具有决定意义。当然，可靠的主观度量值是较难获得的。平均判分（MeanOpnionScose-MOS）过程是召集一批实验者，请每个实验者对某个编解码器的输出进行质量判分，采用类似于考试的五级分制，不同的MOS分对应的质量级别和失真级别见下表。●声音主观质量的度量方法MOS质量级别失真级别5优(Excellent)不察觉4良(Good)刚察觉但不可厌3中(Fair)察觉及稍微可厌2差(Poor)可厌

8、(但不令人反感)1劣(Unacceptable)极可厌(令人反感)数字化声音用声音录制软件记录的英文单词“Hello”的语音实际波形模拟信号很容易受到电子干扰，因此随着技术的发展，声音信号就逐渐过渡到了数字存储阶段，A/D转换和D/A转换技术便应运而生。A：“Analog”（类比、模拟）D：“Digital”（数字、数码）A/D转换就是把模拟信号转换成数字信