《数字音频与MIDI》PPT课件.ppt

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1、第二章数字音频及MIDI信息:数、文、音、图、形音频:麦克风、扬声器多媒体计算机:声音的输入、存储、输出声音:消息、意向、情感表示方式数据量表达信息汉字内码2-4字节编码点阵32—数百字节汉字形、体声音几千字节声学、意向、情感2.1声音与听觉声音:通过空气传播的一种连续的波,又称声波。声音的度量:频率与幅度(声波压力的大小)频率又音高表示,幅度用声强表示与看得见的水波类似声音分类:语音:是指具有语言内涵和人类约定俗成的特殊媒体音乐:规范的符号化了的声音音效:指人类熟悉的其他声音,如动物发声、机器产生的声音、自然界的风雨雷电等。语音(Speech)带宽音频(

2、Audio)带宽次声带超声带203003K20Kf(Hz)带宽与听觉AM(50—7k),FM(20—15k)18k感知声音的幅度:用dyne(达因)/平方厘米表示,常转换成0—120dB(decibel),但对不同的频率,同样的声强,感觉不同。见图12-1声音信号:有许多不同频率的信号组成,又称复合信号。带宽:组成复合信号的频率范围。纯音:单一频率的声音。模拟声音信号:可分解成一系列正弦波的线性叠加。最低频的音波称为基音,频率为基频其余的为泛音,频率是基频的整数倍。声音三要素:音高、音色、音强音高:由基频决定,基频取对数后与人的音高感觉成线性关系。音色:有

3、混入基音中的泛音决定。音强:幅度,听觉与声音信号强度不成线性关系,因而用20log幅度(分贝)表示简谱频率20log频率126148.3229349.3333050.3434950.8539251.8644052.8749453.82.2声音信号数字化从模拟信号到数字信号模拟信号:在时间与幅度上都连续,连续记为x(t).离散信号:按一定的时间间隔T,得到的x(nT).T为抽样周期,1/T抽样频率量化:把抽样序列x(nT)量化成一个有限个幅度之的集合x’(nT).2.声音数字化:Sampling,Quantization,Coding采样频率与量化精度3.采

4、样频率Nyquist定理(1928年提出原理,仙侬形成定理并应用,1933年卡切尼科夫用公式表述):采样频率2f这里f为被采样信号的最高频率。4.量化精度量化:取样值(-,+)有限个数(量化值近似)若量化值有J个,若用二进制表示,需要R=log2(J)位量化误差:用有限的离散值表示无限多的连续值,必然存在误差.该误差又称为量化噪声(与一般的噪声不同)。采样精度可与用信噪比表示:R为编码位数5.音频数据率未经压缩的数字音频数据率(bit/s)=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数音频数据量(Byte)=数据率(bit/s)×持续时间(s)/8

5、例:采样率11.025KHz、量化位8位,采集1分钟,则:音频数据率=11.025(KHz)×8(bit)=88.2(Kbit/s)音频数据量=11.025(KHz)×8(bit)×60(s)/8=0.66(MByte)2.3声音文件的存储格式声音文件的格式:PC机:.wavApple:.aiff,.sndUnix:.au2.波形文件格式:1991年IBM与微软开发(以.wav为扩展名)Fig2.33.常见声音文件的扩展名表2-22.4声音工具声音工具:录、放、存储、编辑Windows自带:soundrecorder播放和录音设备:SoundMAXDigi

6、talAudio声卡:附带wavestudio网上:cooledit,goldwaveWindowsMediaPlayer播放和组织计算机和Internet上的数字媒体文件。这就好象把收音机、视频播放机、CD播放机和信息数据库等都装入了一个应用程序中WindowsMediaPlayer播放器支持的文件类型.doc2.5声音质量的度量1.声音信号的带宽2.客观质量度量SNR3.主观质量度量:人的感觉MOS:meanopinionscore作业(1)使用“录音机”软件把10秒钟的CD音乐录制成CD音质(44.1kz、16位、双声道、PCM)的.wav文件)。(

7、2)把录制的文件分别转换为“22.05kz、16位、单声道、PCM”,“11.025kz、8位、单声道、PCM”以及“44.1kz、4位、单声道、ADPCM”(3)比较以上四中各式的声音文件的数据量和声音音质声音质量MOS标准分数质量级别失真级别5优(Excellent)察觉不到4良(Good)(刚)察觉但不讨厌3中(Fair)(察觉)及有点讨厌2差(Poor)讨厌而不反感1劣(Bad)极讨厌(令人反感)2.6电子乐器数字接口MIDIMIDI(MusicalInstrumentsDigitalInterface)Musicalsynthesizers、mu

8、sicalinstruments、计算机之间交换音乐信息的一种标准

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