《多媒体应用基础》第2章 数字音频处理ppt课件.ppt

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1、电子科技大学·示范性软件学院陈娟博士·副教授第2章数字音频处理第2章数字音频处理知识要点：2.1概述2.2数字音频的获取2.3音频信号压缩编码2.4音乐合成和MIDI2.5语音识别2.6实例：VC++播放声音的实现2第2章数字音频处理重点与难点：重点：数字音频的获取难点：音频压缩编码方法的分类和主要机制32.1概述人类从外部世界获取的信息中，10%通过听觉获得。声音是如何产生的呢？声音是由物体振动产生的，这种振动引起周围空气压强的振荡。音频：人耳能识别的声音频率范围在20～20kHz。次声波<20Hz,超声波>20kHz42.1概述次声波的作用（1）预

2、测自然灾害：台风和海浪摩擦产生的次声波，它的传播速度远快于台风移动速度。可预报台风、火山爆发。（2）军事上：利用次声波的强穿透性制造出能穿透坦克、装甲车的武器。一般只伤害人员，不会造成环境污染。52.1概述超声波的作用（1）玻璃、陶瓷制品的除垢：把这些物品放入清洗液中，通入超声波，清洗液的剧烈振动，冲击物品上的污垢，能够快速清洁。（2）医学超声波检查。（3）“声呐”原理：通过记录与处理反射回声，估计出探测物的距离、形态及其动态改变。探测潜艇的位置等。62.1概述聆听歌曲：“Don‘tcryformeArgentina”你会选择如下的哪些词汇，来形容这首

3、歌曲呢？尖锐、低沉是否明亮、有穿透力声音音量强、弱音响效果好、坏音质好、坏噪声大、小7音调音色音强动态范围频带宽度信噪比2.1概述声音包含三个要素：音调、音色和音强。声波的哪些特性决定了声音的三要素？基频音调谐波音色幅度音强82.1概述2.1.1音调与基频2.1.2音色与谐波2.1.3音强与幅度2.1.4声音的其他特性92.1.1音调与基频音调与基频人感受到的声音尖锐、低沉，比如：低音、中音或高音，就是音调的高低。音调由频率ω决定。频率：每秒钟产生的波峰数目。单位用赫兹(Hz)或千赫兹(kHz)表示。102.1.1音调与基频一秒钟的波形图如下所示

4、，每个声波的频率分别是多少？11红、浅蓝、黑色、深蓝代表的声波：频率为2Hz绿色代表的声波：频率为4Hz基频2.1.1音调与基频你知道，音乐中音阶的频率是如何确定的吗？音乐中音阶的划分是在频率的对数坐标(20×log？)上取等分而得的。如表所示，20×log261=48.3，20×log293=49.3。log(10)=1122.1.2音色与谐波音色与谐波人感受到的声音的明亮感、穿透力，就是音色。音色是由混入基音的泛音决定。泛音，也称为谐波。基音基波，频率为：ωo泛音谐波，频率为：n×ωo132.1.2音色与谐波一秒钟的波形图如下所示，基波和谐

5、波对应哪些曲线，其频率分别是多少？14红、浅蓝、黑色、深蓝代表基波：频率为2Hz绿色代表的谐波：频率为4Hz2.1.3音强与幅度音强与幅度人感受到的声音音量的强弱，就是音强。音强由幅度决定。幅度：从信号的基线到当前波峰的距离。幅度越大，声音越强。音强用分贝（dB）表示。152.1.3音强与幅度一秒钟的波形图如下所示，每个声波的幅度分别是多少？16红、浅蓝、黑色、深蓝代表的声波：幅度为1dB绿色代表的声波：幅度为2dB2.1.4声音的其他特性你还知道哪些，人能感受的声音的其他特性？（1）音响效果动态范围越大，信号强度的相对变化范围越大，音响效果越好。动态

6、范围定义相对强度：动态范围＝20×log(信号的最大强度/信号的最小强度)(dB)17（2）音质音频信号的频带越宽，所包含的音频信号分量越丰富，音质越好。频带宽度，也称为带宽，它是描述组成复合信号的频率范围。电话的带宽：3.2kHz=3.4k-200(Hz)2.1.4声音的其他特性182.1.4声音的其他特性你知道，人感受到声音中噪声的多少用什么衡量吗？（3）信噪比信噪比是有用信号与噪声之比的简称，定义为：信噪比越大，声音质量越好。功率的单位：瓦特W192.1概述练习：现在有一类音频信号，其最大强度为100dB，最小强度为10dB；其有用信号的平均功率

7、为10W，噪音的平均功率为2W；其频率变化范围是10Hz~50Hz。请你计算该类音频信号的频带宽度、动态范围、信噪比。202.1概述练习答案：频带宽度=50Hz-10Hz=40Hz动态范围=20×log(100/10)=20dB信噪比=10W/2W=5计算公式、单位、数值，你答对了吗？212.2数字音频的获取2.2.1采样2.2.2量化2.2.3数字音频的技术指标2.2.4数字音频的文件格式222.2数字音频的获取音频信息的处理过程232.2.1采样采样：就是在某些特定的时刻对模拟信号进行取值。242.2.1采样采样把时间上的连续信号变成时间上的离散信

8、号。采样时间间隔称为采样周期t，其倒数为采样频率fs=1/t。采样频率越高，单位时间内计算机得