多媒体技术好资源第讲数字声音基础.ppt

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1、数字声音基础第4章4.1基本概念■声音概念■声音频率分布■音质与数据量■数字音频文件的种类4.2声音编码方法■声音编码分类■LPC■MP34.3音频编辑工具Audition■单音轨形式录音■音频编辑与处理■多音轨混合■多音轨录音4.1基本概念●声音定义声音是通过空气传播的一种连续的振动波，具有振幅、周期和频率。声音用电表示时，声音信号在时间和幅度上都是连续的模拟信号，如图所示。教学进程4.1.1声音的基本特点●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

2、—(高低)频率(2)音强—(强弱)音高(3)音色—(特质)泛音教学进程●声音的频谱分为线性频谱和连续频谱。声音频率分布次声波人耳可听域超声波<20Hz20～20,000Hz>20,000Hz女性语音150Hz～3,000Hz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3Hz～40,000Hz男性语音30Hz～9,000Hz声源种类频带宽度4.1.2教学进程（1）人耳对不同频段的声音的敏感程度不同如：对低频敏感一些，3-5K最敏感。（2）不同频率有不同的听觉阈值。（3）人的听觉具有掩蔽效应。

3、和环境有关。同样大小声音在嘈杂环境就会听不清。听觉特性4.1.24.1.3数字化声音教学进程●数字信号处理器(digitalsignalprocessor，DSP)DSP与通用微处理器相比，除了它们的结构不同外，其基本差别是，DSP有能力响应和处理采样模拟信号得到的数据流，如做乘法和累加求和运算。在数字域而不在模拟域中做信号处理的主要优点是：首先，数字信号计算是一种精确的运算方法，它不受时间和环境变化的影响；其次，表示部件功能的数学运算不是物理上实现的功能部件，而是仅用数学运算去模拟，其中的数学运算也相对容易实现；此外，可以对数字运算部件进行编程，如欲改变算法或改变某

4、些功能，还可对数字部件进行再编程。4.1.3数字化声音●模拟信号与数字信号教学进程话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。在时间上“连续”是指在一个指定的时间范围里声音信号的幅值有无穷多个，在幅度上“连续”是指幅度的数值有无穷多个。我们把在时间和幅度上都是连续的信号称为模拟信号。在某些特定的时刻对这种模拟信号进行测量叫做采样(sampling)，由这些特定时刻采样得到的信号称为离散时间信号。采样得到的幅值是无穷多个实数值中的一个，因此幅度还是连续的。如果把信号幅度取值的数目加以限定，这种由有限个数值组成的信号就称为离散幅度信号。例如，假

5、设输入电压的范围是0.0V～0.7V，并假设它的取值只限定在0、0.1、0.2，…，0.7共8个值。如果采样得到的幅度值是0.123V，它的取值就应算作0.1V，如果采样得到的幅度值是0.26V，它的取值就算作0.3，这种数值就称为离散数值。我们把时间和幅度都用离散的数字表示的信号就称为数字信号。4.1.3数字化声音●声音采样——声音数字化(模/数转换)声音采样131130130131把声音(模拟量)按照固定时间间隔，转换成有限个数字表示的离散序列教学进程4.1.3数字化声音●声音量化——声音数字化(模/数转换)教学进程连续幅度的离散化通过量化(quantizatio

6、n)来实现，就是把信号的强度划分成一小段一小段，如果幅度的划分是等间隔的，就称为线性量化。4.1.3数字化声音教学进程●声音数字化需要回答两个问题①每秒钟需要采集多少个声音样本，也就是采样频率(fs)是多少，②每个声音样本的位数(bitpersample，bps)应该是多少，也就是量化精度。4.1.3数字化声音教学进程●采样频率采样频率的高低是根据奈奎斯特理论(Nyquisttheory)和声音信号本身的最高频率决定的。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，这叫做无损数字化(losslessdigitiz

7、ation)。采样定律用公式表示为fs≥2f或者Ts≤T/2其中f为被采样信号的最高频率。你可以这样来理解奈奎斯特理论：声音信号可以看成由许许多多正弦波组成的，一个振幅为A、频率为f的正弦波至少需要两个采样样本表示，因此，如果一个信号中的最高频率为,采样频率最低要选择2。例如，电话话音的信号频率约为3.4kHz，采样频率就选为8kHz。样本大小是用每个声音样本的位数bit/s(即bps)表示的，它反映度量声音波形幅度的精度。例如，每个声音样本用16位(2字节)表示，测得的声音样本值是在0～65536的范围里，它的精度就是输入信号的1/65536。样本