它与脉冲编码调制PCM课件.ppt

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1、PowerPointTemplate第三章数字声音基础1234声音特性声音信号数字化声音编码方法声音合成与MIDI系统56常用音频处理软件声音文件的存储与编辑数字声音基础知识结构声音特性声音信号数字化声音编码方法声音合成与MIDI系统声音的存储及编辑音频文件的存储格式转换CD音轨MP3与WAV格式互换音频处理软件简介CoolEdit编辑制作声音编码分类线性预测编码GSMMP3G721标准常用音频处理软件数字声音基础3.1.1声音的基本特点声音的定义声音是通过空气传播的一种连续的振动波，具有幅度和频率。声音用电信号表示时，声音信号在时间和幅度上都是连续的模拟信号，如图所示。3.1.1声音的基

2、本特点复合信号：声音信号由许多不同频率的信号组成，这类信号称为复合信号，复合信号的频率范围称为声音信号的带宽。分量信号：单一频率的信号称为分量信号。复合信号与分量信号3.1.1声音的基本特点声音的频率分布次声波人耳可听域（音频）超声波<20Hz20～20,000Hz>20,000Hz调幅广播(AM)50Hz～7,000Hz调频广播(FM)20Hz～15,000Hz高级音响3Hz～40,000Hz话音信号300Hz～3,000Hz声源种类频带宽度3.1.2声音质量的度量声音类型带宽电话语音200～3.4kHz调幅广播50~7kHz调频广播20~15kHzCD20～20kHz评价方法一：带宽度

3、量法声音信号的带宽来衡量，频率范围越宽音质越好。等级由高到低依次为DAT、CD、FM、AM和数字电话。3.1.2声音质量的度量评价方法二：客观质量度量法信噪比(SignaltoNoiseRatio,SNR)：指声源产生最大不失真声音信号强度与同时发出噪声强度之间的比率，以S/N表示,单位为分贝(dB)。信噪比越高，音频质量越好。SNR=10log[(Vsingnal)2(Vnoise)2]=20log

4、Vsingnal/Vnoise

5、Vsingnal:信号电压Vnoise:噪声电压S/N:信噪比（单位为dB)3.1.2声音质量的度量分数质量级别失真级别5优(excellent)无察觉4良(

6、good)（刚）察觉但不讨厌3中(fair)（察觉）有点讨厌2差(poor)讨厌但不反感1劣（bad)极讨厌（令人反感）评价方法三：主观质量度量法主观平均判分法：召集若干实验者对声音质量进行评分，求出平均值作为对声音质量的评价。所得分数称为主观平均分(MeanOpinionScore,MOS)。3.2.1声音数字化过程声音采样量化编码声音数字化过程1011001100113.2.1声音数字化过程声音数字化的两个重要参数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。3

7、.2.1声音数字化过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(losslessdigitization)。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

8、就选为8kHz。3.2.1声音数字化过程量化精度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0～65535的范围里，它的精度就是输入信号的1/65536。样本位数的大小影响到声音的质量，位数越多，声音的质量越高，而需要的存储空间也越多；位数越少，声音的质量越低，需要的存储空间越少。量化精度的另一种表示方法是信号噪声比，简称为信噪比(signal-to-noiseratio，SNR)，并用下式计算：SNR＝3log2[(Vsignal)2/(Vnoise)2]＝6log2(Vsigna

9、l/Vnoise)其中，Vsignal表示信号电压，Vnoise表示噪声电压；SNR的单位为分贝(db)例1：假设Vnoise＝1，采样精度为1位表示Vsignal＝21，它的信噪比SNR＝6分贝。假设Vnoise＝1，采样精度为16位表示Vsignal＝216，它的信噪比SNR＝96分贝。3.2.2声音质量与数据率采样频率Hz数据长度bit数据量／分钟11,02580.66MB22,05081.32MB44,1008