多媒体技术与应用实例 教学课件 作者 薛召军 第2章__数字音频.ppt

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1、本课程总体内容设计1、多媒体概述2、数字音频3、数字图像基础4、图像处理软件的应用5、数字视频6、二维动画7、三维动画8、多媒体创作PowerPoint9、多媒体创作AuthorWare10、多媒体数据压缩原理方法11、多媒体硬件技术基础第二章数字音频2.1声音的特性？2.2音频的数字化？2.3音频编辑软件CoolEdit?2.1声音的特性？声音在物理学中称为声波，其本质是一种机械振动波，是通过一定介质（如空气、水）传播的模拟信号。当声音通过空气传播到人耳后，刺激人的神经使大脑产生感觉，即听觉。自然界

2、中的声音是一随时间连续变化的模拟信号，单一频率的声波可用一条正弦波表示，而一般的声音是由不同频率的正弦信号合成的。1、声音的基本描述声音的本质是一种机械振动波；通过一定介质（如空气、水）传播；能量随距离逐渐消耗，直至消失；在时间和幅度上是连续的模拟信号。2、声音的基本参数振幅A波长λ周期T振幅：离开平衡位置的最大位移；周期：两相邻波峰（或波谷）之间的时间间隔（s）；频率：频率和周期互为倒数，即：f=1/T，单位（Hz）。（1）频率与音调频率是某一质点以中间轴为中心，1秒内来回振动的次数，而质点完成一次

3、全振动经过的时间为一个周期T，显然f＝1/T。而音调则是频率的主观反映，代表了声音的高低，与频率有关，频率越高，音调越高，反之亦然。（2）振幅与声强振幅是某一质点振动时距中间轴的位移。对某一质点而言，振幅随时间周期性变化。距中间轴的最大位移为最大振幅。而声强是指声音信号的强弱，是声波在单位时间内作用在与其传递方向垂直的单位面积上的能量，与振幅有关。（3）频带宽度声音信号是由许多不同频率的信号复合而成，因此需要采用一个参数来描述其复合特性，该参数就是频带宽度（或称带宽），用来描述组成复合信号的频率范围。

4、音频信号的频率范围越大，所包含的信号分量越丰富，音质越好。例如，普通电话允许话音信号通过，带宽约3.2kHz；CD音质声音的带宽约20kHz。音频※亚音信号（Subsonic）：次声波，频率小于20Hz；※音频信号（Audio）：频率范围20Hz～20kHz；※语音信号（Speech）：人说话的信号，频率300～3000Hz；※超声波（Ultrasonic）：超音频信号，高于20KHz；语音20300300020KHz超声次声3、声音信号分类人耳可听频域：20～20kHz因人而异、因年龄变化大象可听频

5、域≤20Hz海豚可听频域≥20000Hz例如，为什么人耳听不到大气压的变化？在多媒体技术中，音频信号主要包括：语音、音乐、风声、雨声、鸟鸣、机器声等。大气压的变化周期很长，以小时或天数计算，一般人不容易感觉到这种气压信号的变化，更是听不到这种气压的变化，因为频率太低。有研究表明，一般情况下人耳的接受程度，即辨析率是每秒4～5个字，也就是每分钟240～300个字。如果超过这个速度，理解就会有一定的困难。不同年龄、不同文化程度、不同职业的人对语言理解的能力也有所不同，老年人的听觉和辨析能力往往不及年轻人

6、，文化水平低的人对语言的理解往往不如文化程度高的人。此外，解说的语速和语调应与表述的内容相适应，比如重要的内容语速要稍微放慢，以起到强调的作用。对于儿童题材，语调应该活波、亲切，速度慢，以女音为好。**语音小知识**2.2音频数字化声音在真实世界中是模拟的，时间和幅度上连续。但是，计算机中处理的信号必须是数字化的，所以计算机系统要存储和传输声音信号，先须把模拟信号数字化，形成数字音频。采样音频模拟信息音频数字信息量化编码采样（Sampling）：也称取样，其过程就是在时间轴上将模拟信号离散化的过程，也

7、就是把时间上连续的模拟信号通过抽取样本，变成时间上不连续的信号序列。1、采样量化是将采样所得的数值进行数字化，即用二进制来表示模拟量。对声波每进行一次采样，其声音幅度的值便用一个二进制数表示，此二进制数的位数称为量化位数（比特数），它决定了模拟信号数字化后的动态范围，量化位数越高，信号的动态范围越大，数字化后的音频信号就越可能接近原始信号。2、量化例如：要将0～1V的模拟电压转换为3位二进制码，取＝1/8V，采用舍尾取整法。凡数值在0～1/8之间的模拟量，均当作0并用二进制码000表示；数值在1/

8、8～2/8之间的模拟量，当作1用二进制码001表示。01/82/83/84/85/86/87/88/8000001010011100101110111（1）采样频率：每秒对原始信号采样的次数。采样频率越高，单位时间内所进行的采集次数就越多，采集到的信号样本就越多；频率越高，数字化后的信号质量也越高。（2）采样精度：每个采样均会分配一定的二进制位来表达声波的振幅状态，其中二进制数的位数反映了声音波形振幅的精度，也就是采样精度。采样精度越高，声音的质量也越