02-数字声音及MIDI

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1、多媒体技术计算机中的声音文件：二进制数据第二章数字声音及MIDI1声音的特性、类型与处理2声音信号的数字化3声音文件的存储格式4电子乐器数字接口(MIDI)系统5数字语音的应用6声卡的构成与功能第二章数字声音及MIDI2.1声音的特性、类型与处理声音的特性声音的类型波形化声音的处理2.1.1声音的特性自然界中声音是靠空气传播的声音在空气中能引起非常小的压力变化声源所引起的空气压力变化，被耳朵的耳膜所检测，然后产生电信号刺激大脑的听觉神经，从而使人们能感觉到声音的存在自然界的各种声音大都具有周期性的强弱

2、变化的特性，因而也使得输出的压力信号周期变化第二章音频信号处理技术2.1.1声音的特性声音的听觉要素：音调、音强、音色。音调：与声音的频率有关，频率快则音调高，频率慢则音调低。音强：又称响度，取决于声音的幅度，即振幅的大小和强弱。音色：则由混入基音的泛音所决定的，每个基音又都有其固有的频率和不同音强的泛音，从而使得每个声音具有特殊的音色效果。第二章音频信号处理技术2.1.1声音的特性声波的物理要素周期：将曲线上的任一点再次出现所需时间间隔称为周期。频率：而一秒钟内声音由高(压力强)到低(压力低)再到高

3、(压力强)，这样一个循环出现的次数称为频率。频率越高，声音越高，以赫兹(Hz)为其度量单位。带宽：一个系统能够接收的频率是有限的，人们把系统能够接收的最低的听觉和最高频率之间的范围称为系统的带宽(Bandwidth）。人类能够接听到的声波频率：从20Hz到20KHz。第二章音频信号处理技术2.1.1声音的特性声音信号连续特性声音是一种弹性波，声音信号可以分成周期信号与非周期信号两类。周期信号即为单一频率音调的信号，其频谱是线性谱；而非周期信号包含一定频带的所有频率分量，其频谱是连续谱。真正的线性谱仅可

4、从计算机或类似的声音设备中才能听到，这种声音听起来十分单调。自然界的声音大多属于非周期信号，其频谱是连续谱。连续谱的成份使声音听起来饱满、生动。第二章音频信号处理技术2.1.1声音的特性声音信号方向感特性声音的传播是以声波形式进行的。由于人类的耳朵能够判别出声音到达左右耳的相对时差、声音强度，所有能够判别出声音的方向以及由于空间使声音来回反射而造成声音的特殊空间效果。现在的音响设备都在竭力模拟这种立体声效果和空间感效果。第二章音频信号处理技术2.1.1声音的特性声音信号时效性声音具有很强的时效性，没有

5、时间也就没有声音，声音适合在一个时间段中表现。声音常常处于一种伴随状态，如伴音、伴奏等，起一种气氛渲染的作用。由于时间性，声音数据具有很强的前后相关性，因而，数据量要大得多，实时性要求也比较高。第二章音频信号处理技术2.1.1声音的特性声音的质量声音的质量与声音的频率范围有关。一般说来，频率范围越宽声音的质量就越高。对语音而言，常用可懂度、清晰度、自然度来衡量；而对音乐来说，保真度、空间感、音响效果都是重要的指标。第二章音频信号处理技术2.1.1声音的特性声音的带宽次声（Infra-sound）0-2

6、0Hz电话语音200Hz—3.4KHz调幅广播50Hz—7KHz调频广播20Hz—15KHz音响20Hz—20KHz超声（Ultrasound）20kHZ-1GHz特（强）超声（Hypersound)1GHz-10THz第二章音频信号处理技术2.1.1声音的特性声音的带宽第二章音频信号处理技术2.1.2声音的类型模拟音频和数字音频（1）模拟音频(Analogaudio)模拟音频是一种连续的模拟量，以电的、磁的等形式表示。例如当我们对着麦克风讲话时，麦克风能根据它周围空压力的不同变化而输出相应连续变化的

7、电压值，这种变化的电压值便是一种对我们讲话声音的模拟，是一种模拟量，称为模拟音频。计算机不能直接处理模拟音频。第二章音频信号处理技术2.1.2声音的类型模拟音频和数字音频（2）数字音频(Digitalaudio)数字化音频的获得是通过每隔一定的时间间隔测一次模拟音频的值(如电压)并将其数字化。这一过程称为采样，每秒钟采样的次数称为采样频率。一般地，采样频率越高，记录的声音就越自然，反之，若采样频率太低将失去原有声音的自然特性，这一现象称为失真。由模拟量变为数字量的过程称为模—数转换。第二章音频信号处理

8、技术2.1.2声音的类型模拟音频和数字音频由上述可知：数字音频是离散的，而模拟音频是连续的，数字音频质量的好坏与采样频率密切相关。数字音频信息可以被计算机存储、处理和播放。第二章音频信号处理技术2.1.3声音的处理自然界中的声音可分为四种类型：次声、可听声、超声与特超声（1GHz—10THz）人类的听觉范围是20Hz—20KHz,次声、超声与特超声均非可听声。多媒体计算机主要处理的是人类听觉范围内的可听声。声音的处理主要有：声音的录制、回放、压缩、传输和