音频处理技术讲解学习.ppt

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1、第4章多媒体音频处理技术4.1音频信号及其概念4.2模拟音频的数字化过程4.3声卡的组成和功能4.4音频文件的格式与处理软件4.5乐器数字接口-MIDI4.6数字音频的应用124.1.1声音处理技术历史回顾记录：19世纪，爱迪生，留声机。电声技术：研究可听声频率范围内声音的产生、传播、存储、重放和接收的技术。依靠电来记录并播放声音，通过电压产生模拟声波变化的电流信号是模拟信号。随着计算机技术和存储设备的发展，数字化音频处理技术也得到了发展。3图4-2用磁带记录声音的录音机44.1.2声音信号的形式任何声音都是物体振动产生的现象，其在介质中的传播称为声波。声源所引起的空气压

2、力变化，被耳朵的耳膜所检测，然后产生电信号刺激大脑的听觉神经，从而使人们能感觉到声音的存在。54.1.2声音信号的形式语音信号:语言的物质载体，具有复杂的语法和语义，难于识别。非语音信号：音乐，自然界的声音，信息量低，识别简单。6图4-4在自然界，声波与水波一样都是一种振动波7图4-5用声音录制软件记录的英文单词”Hello”语音的实际波形84.1.3模拟音频信号的物理特征频率：体现音调的高低，单位Hz幅度：体现声音的强弱，单位dB语音信号频率范围：300Hz~3000Hz可听频率带宽（音频）：20Hz~20kHz910图4-6声波的频率、周期与振幅11次声波人耳可听域超

3、声波<20Hz20～20,000Hz>20,000Hz女性语音150Hz～10,000Hz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10Hz～40,000Hz男性语音100Hz～9,000Hz声源种类频带宽度教学进程12声音质量分级与带宽图4-8四级声音质量的频率范围13声音的质量与声音的频率范围有关。一般说来，频率范围越宽声音的质量就越高。对语音而言，常用可懂度、清晰度、自然度来衡量；而对音乐来说，保真度、空间感、音响效果都是重要的指标14第4章多媒体音频处理技术4.1音频信号及其概念4.

4、2模拟音频的数字化过程4.3声卡的组成和功能4.4音频文件的格式与处理软件4.5乐器数字接口-MIDI4.6数字音频的应用1516借助于A/D或D/A转换器，模拟信号和数字信号可以互相转换17184.2.1采样为实现A/D转换，需要把模拟音频信号波形进行分割（每隔一定的时间间隔测一次模拟音频的值(如电压)），以转变成数字信号，这种方法称为采样(Sampling)。每秒钟采样的次数称为采样率。数字音频是离散的，而模拟音频是连续的，数字音频质量的好坏与采样率密切相关。数字音频信息可以被计算机存储、处理和播放。Nyquist采样定理：只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才

5、能把数字信号表示的声音还原为原来的声音。19图4-9声音的采样和量化示意图204.2.2量化用某种数字化的方法来反映某一瞬间声波幅度的电压值的大小称为量化。采样后的信号按照整个声波的幅度（幅度轴）划分称有限个区段的集合，把落入某个区段内的样值归为一类，并赋予形同的量化值。采用二进制，以16位或256位等的方式来进行。21输入输出输入输出均匀量化非均匀量化22数字音频等级信号类型频率范围Hz采样频率KHz量化精度(位)电话语音200~340088宽带音频50~70001616调频广播20~15k37.816CD-DA20~22k44.116SACD2-100k2822.41

6、(信息流)DVD-AUDIO100k96~19224HDTA48，96，38424，32…2324教学进程数据量=采样频率×（量化位数/8）×声道数×声音持续时间例1对于调频广播级立体声，采样频率为44.1kHz，量化等级为16位（即2字节）声道形式为双声道，则转换后每秒以千字节为单位的数据量为：44100（Hz）×（16/8）（B）×2=176400B/s≈172kB/s例2用44.1kHz的采样频率对声波进行采样，每个采样点的量化位数选用16位，则录制3分钟的立体声节目，其波形文件所需的存储容量为：44100（Hz）×（16/8）（B）×2×3×60=31752000

7、B/s≈31007.8kB/s≈30.28MB/s25例3一般播音员的播音频率是４kHz，采用8bit的采用精度进行采样的时候，计算该播音员播音１０分钟的数据量为：８kHz＊８bit＊１０＊６０＝例4以cd激光盘音质（44.1kHz的采样频率，16位立体声形式）记录一首５分钟的乐曲所需的存储容量为：44100（Hz）×（16/8）（B）×2×５×60=51600kb264.2.3声音采样与量化过程示例27图4-10采样频率为1000Hz，10个量化等级的波形28图4-11经过D/A转换器得到的信号波形(直线段的波形)有较大的失