《音频技术》ppt课件

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1、第5章音频技术音频也是多媒体应用的重要组成部分。现实世界的声音来源是相当复杂的，声音不仅与时间和空间有关，还与强度、方向等很多因素有关。在计算机中创建音频时，所能模拟的声音还必须要符合人类的听觉特征和听力范围。数字音频主要分为声波、语音和音乐三类。要模拟出符合现实世界的数字声音，我们首先得了解声音的基本特性:包括声音的物理特性和人们在听觉方面的心理特性.以便创建出一定格式的数字声音编码，满足人们对模拟声音在采集、处理、质量等各方面的需求。5.1声音5.1.1声音的物理特征声音是纵波。决定声波的物理特性有振幅、频

2、率和相位。一个声源每秒钟可产生成百上千个波，我们把每秒钟波峰所发生的数目称之为信号的频率，单位用赫兹(Hz)或千赫兹(kHz)表示。信号的幅度是从信号的基线到当前波峰的距离。幅度决定了信号音量的强弱程度。幅度越大，声音越强。对音频信号，声音的强度用分贝(dB)表示，分贝的幅度就是音量。1.声音的强度在1kHz频率的正弦波中，能被人耳察觉的最弱声压大约是2.83Х10-4dyn（达因）/cm2，这个最弱音已经作为国际标准的参照声。描述声音强度的量值是采用分贝表示:分贝是指两个相同的物理量（例A1和A0）之比，取以

3、10为底的对数并乘以10（或20）。N=10lg(A1/A0)分贝符号为“dB”。N是被量度量的“级”。，这也被称为声压级。A1是被量度量。A0是基准量如果2.83Х10-4dyn/cm2被看作0dB那么在特别安静的环境中，单独检测：动物的呼吸声大约20dB，人们正常的谈话声约60dB，汽车的喇叭声约100dB，飞机起飞的声音约120dB120dB以上的强度可使人产生痛苦的感觉。一般人的听力范围是20Hz～20kHz。这个频率区域称为可闻声段，大致可分为低频、中频和高频低频的频率约在250～500Hz（如鼓声）

4、中频的频率约在1000～2000Hz，高频的频率约在3000～4000Hz（如哨子声）。2.频率是指物体每秒钟振动的次数。我们听到的声音都是物体振动后会产生声波不同的振动频率将会产生不同的声波。低于20Hz和高于20kHz的频率段分别称为次声和超声。瞬时T3.相位是波形的变化方向，如果是多个波形组合，起始相位可以相同或不同。在某一个瞬时T，不同波形的相位都可以是不同的。右图所示的，就是一段多波形混合而成的声音实际播放时所显示的波形。规则音频是一种连续变化的模拟信号,可用一条连续的曲线来表示，称为声波。因声波是在

5、时间和幅度上都连续变化的量，我们称之为模拟量。5.1.2声音的听觉心理特性对于复杂的人耳听觉系统特性的研究，目前仅限于在心理声学和语言声学内。听觉心理的主观感受主要有：响度、音高、音色、音量、密度、谐和、噪声、掩蔽效应、高频定位。响度、音度、音色：可以在主观上用来描述任何复杂的声音而对于多种音源场合：人的耳掩蔽效应等特性尤为重要。1）音调：代表了声音的高低。音调与频率有关，频率越高，音调越高，反之亦然。当提高磁带录音机的转速时，其旋转加快，声音信号的频率提高，其喇叭放出来声音的音调提高了。同样，在使用音频处理软

6、件对声音的频率进行调整时，也可明显感到音调随之而产生的变化。各种不同的声源具有自己特定的音调，如果改变了某种声源的音调，则声音会发生质的转变，使人们无法辨别声源本来的面目。2）音色：即特色的声音。声音分纯音和复音两种类型。所谓纯音，是指振幅和周期均为常数的声音；复音则是具有不同频率和不同振幅的混合声音。大自然中的声音绝大部分是复音。在复音中，最低频率的声音是“基音”，它是声音的基调。其他频率的声音称为“谐音”，也叫泛音。基音和谐音是构成声音音色的重要因素。各种声源都具有自己独特的音色，例如各种乐器的声音、每个人

7、的声音、各种生物的声音等，人们就是依据音色来辨别声源种类的。3）音强：声音的强度，也被称为声音的响度，常说的“音量”也是指音强。音强与声波的振幅成正比，振幅越大，强度越大。唱盘、CD激光盘以及其他形式声音载体中的声音强度是一定的，通过播放设备的音量控制，可改变聆听时的响度。等响曲线响度表示人们所感觉到的声音能量的强弱，主要取决于声波振幅的大小，物理上声压级的值一般不等于响度级的值。声音的感知响度1sone相当于40分贝的音调在1kHz下的响度。响度与人耳的可闻程度有关，当超出人耳的可听频率范围时，声音的响度再大

8、，人耳也无法察觉。但在人耳的可听频域范围内，当声音弱或强到一定程度，人耳都无法听到。实验表明，声音的可闻阈和痛感阈是随着频率而变化的。如图所示，闻阈和痛阈随频率变化的等响度曲线之间的区域就是人耳的听觉范围。声压级可闻阈的分贝值频率Hz就是说，小于0dB闻阈和大于140dB痛阈时为不可听声。这些等响度曲线表明了听觉在有些频率下较为灵敏。所谓“等响”就是对于1kHz以外的可听声，在同一级等