MPEG 教程02.ppt

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1、MTIXIDIAN数字声音及MIDI简介多媒体技术第二讲1主要内容声音本质与听觉特性声音质量的度量声音信号数字化音乐的基础知识电子音乐合成技术电子乐器数字接口（MIDI）2声音的本质声音是携带信息的极其重要的媒体（20％）声音是通过空气传播的一种连续的波，叫声波，也具有反射、折射和衍射现象。声音信号是由许多频率不同的分量信号组成的复合信号。复合信号的频率范围称为带宽。带宽为20Hz－20kHz的信号称为音频（audio）信号，可以被人的耳朵感知。声音是时基类媒体。3声音的分类波形声音语音80－3400Hz音乐4声音的听觉特性音调、音强、音色为声音的三要素。音强（响度）取决于声音的幅度。音调

2、取决于声音的频率。音色是由混入基音的泛音所决定的。声音的方向感5声音质量的度量声音的质量与声音的带宽有关，一般来说频率范围越宽，声音质量也就越高。声音类型带宽电话语音200Hz－3.4kHz调幅广播50Hz－7kHz调频广播20Hz－15kHzCD20Hz－20kHz信噪比（SNR）、主观平均判分法（MOS）。6声音信号数字化声音信号是典型的连续信号，不仅在时间上是连续的，而且在幅度上也是连续的。声音进入计算机的第一步就是数字化，数字化实际上就是采样和量化。7声音信号数字化采样（sampling）：将声音信号在时间上离散化，即每隔相等的一段时间抽取一个信号样本。8声音信号数字化量化（qua

3、ntization）：将连续的信号幅度离散化。如果幅度的划分是等间隔的，称为线性量化，否则为非线性量化。电压范围量化(dec)编码(bin)0.5~0.730110.3~0.520100.1~0.31001-0.1~0.10000-0.3~-0.1-1111-0.5~-0.3-2110-0.7~-0.5-3101-0.9~-0.7-41009声音信号数字化采样频率奈奎斯特理论指出：采样频率不应低于声音信号最高频率的两倍，这样就能把以数字表达的声音还原成原来的声音，称为无损数字化。fs>=2fmax话音信号最高频率约为3.4kHz，所以采样频率取为8kHz。10声音信号数字化采样精度每个声音

4、样本的数字化位数反映了声音波形幅度的采样精度。质量采样频率（kHz）样本精度单道声/立体声数据率（kb/s）频率范围（kHz）电话88单道声64200～3400AM11.0258单道声8850～7000FM22.05016立体声705.620～15000CD44.116立体声1411.220～20000DAT4816立体声153620～2000011音乐音乐起初是与巫术和宗教活动联系在一起的，舜作“韶”、禹作“大夏”、武王作“大武”，“乐”被孔夫子列为“六艺”之一。后来，音乐从宗教中渐渐脱离出来，成为一种独立的艺术。以小提琴为例，当它的A弦振动时，并不仅仅是整根弦在振动，这根弦的二分之一、

5、三分之一、四分之一、五分之一……处都在振动着。于是，整根弦的振动产生了最主要的频率，我们称之为基音，而弦长的二分之一、三分之一、四分之一等处的振动则产生了一些次要的频率，我们称之为泛音。如果一个物体振动所发出的泛音为基音的整数倍，这个音就会具有清晰可辨的音高，我们称之为乐音，如钢琴，小提琴等发出的都是乐音；如果泛音是基音的非整数倍，这个音就不具备清晰可辨的音高，我们称之为噪音，如汽车发动机、计算机风扇等发出的都是噪音。12音乐的四要素音高：由基音的频率决定。即“哆”“唻”“咪”等音符。响度：由声波的振幅决定。音色：由基音与泛音的比例、泛音的分布、泛音随时间的衰减变化决定。不同发音源（乐器）

6、的材质、形状不同，其泛音的排列组合也不同，也就构成了这一物体特殊的音色。时值：乐音振动的持续时间，即节奏。13电子音乐合成使用电子元器件（计算机）生成音乐的技术称为电子音乐合成。电子音乐合成器又称为“魔音琴”。电子音乐合成方法分为两大类：模拟合成法：减法合成加法合成数字合成法：FM频率调制合成音乐样本合成14频率调制（FM）合成法数字式频率调制合成法，简称为FM合成法。FM电子合成器先由震荡器产生一个载波作为基音，然后再产生若干个调制波带着许多泛音加在载波之上，您可以对这个组合加以任意调整，然后加上典型的声音包络线（ADSR），再通过数控滤波器和数控放大器送往数字/模拟转换器，从而形成最后

7、的音响。由于一个物体不可能总是一成不变的振动，所以它的频率和振幅都会随着时间的改变而改变，并最终趋于静止。我们把一声音的发展过程分为四个阶段，分别是触发、衰减、保持和消失。这四个阶段我们统称为“包络”。包络的发生时间，也决定了一个乐音的时值。15由以下五部分组成：数字载波器调制器声音包络发生器数字运算器模数转换器频率调制（FM）合成法FM声音合成器的工作原理从理论上讲，FM合成方法可以产生任何乐音，但是，这种“物理课式”