第2章数字声音ppt课件.ppt

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1、多媒体实用教程1第2章数字声音22.1声音信号数字化2.1.1声音基础1声音发出声音的物体称为声源。各种声音一般都有周期性强弱变化的特性，因而也使得输出的压力信号周期变化，这种变化可用正弦波形象地表示。曲线上任一点再次出现(如：声音由高到低再到高)所需时间间隔称为周期。一秒钟内声音由高(压力强)到低(压力低)再到高(压力强)这个循环出现的次数称为频率，如图1所示。图1声音周期性变化可用正弦波表示32.1声音信号数字化声音的频率范围称为声音的带宽（Bandwith）。多媒体技术处理的声音主要是人耳可听到的20Hz~20kHz的音频信号，其中人的说话声音是一种特殊的声音，

2、其频率范围为300Hz~3400Hz，称为言语（Speech）或语音。现实世界中其他各种声音，如音乐声、风雨声、汽车声等，其带宽要宽得多，可达到20Hz~20KHz，它们通称为全频带声音。42.1声音信号数字化2.声音质量分级与带宽可将声音质量分为4级，如图2所示：(1)数字激光唱盘质量。又称CD-DA质量，即常说的超高保真SuperHiFi（HighFidelity）。(2)调频无线电广播，简称FM(FrequencyModulation)质量。(3)调幅无线电广播，简称AM(AmplitudeModulation)质量。(4)电话（Telephone）质量。图2声

3、音质量的4个等级5带宽：带宽是媒体能够传输的信号最高频率和最低频率的差值，如电话信号的频率是200Hz~3400Hz，其带宽就是3200Hz。62.1声音信号数字化2.1.2声音信号数字化过程将模拟声音数字化最早采用脉冲编码调制（PulseCodeModulation，PCM），PCM需要通过采样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码，如图3所示。图3通过采样、量化、编码将模拟量变为数字量72.1声音信号数字化1.采样（Sample）“采样”是对模拟信号每隔一个固定时间间隔取一个样本值。每秒采样的次数叫做采样频率(SamplingRate)，单位为Hz

4、。采样频率越高，采样时间间隔越短；采样频率越低，采样时间间隔越长。Nyquist(奈奎斯特)采样定理：采样频率至少应为信号最高频率的两倍，才能把数字信号表示的声音还原为原来的声音。CD音频采用44.1kHz的采样频率。采样示意图如图4图4采样示意图82.1声音信号数字化2.量化（Quantize）对声波波形幅度的数字化表示称为量化。量化过程是先将采样后的信号按整个声波的幅度划分成有限个区段，把落入某区段的值归为一类，并赋予相同的量化值，图5是量化的示意。图5量化的示意图92.1声音信号数字化2.量化（Quantize）采用均匀间隔量化的方法称为均匀量化或线性量化，这种

5、量化方式会造成大信号时信噪比(SNR:SignaltoNoiseRate，信噪比是有用信号与噪声之比的简称，其单位是分贝(dB))有余而小信号时信噪比不足的缺点。102.1声音信号数字化2.量化（Quantize）如果小信号时量化级间宽度小些，而大信号时量化级间宽度大些，就可以使小信号时和大信号时的信噪比趋于一致。这种非均匀量化级的安排称为非均匀量化或非线性量化，如图6所示。数字电视信号大多采用非均匀量化方式。非线性压缩网络均匀量化编码解码非线性扩张网络非均匀量化发送端接收端信道。112.1声音信号数字化图6非均匀量化122.1声音信号数字化3.编码（Code）将经过

6、采样、量化后的样本值用二进制的代码表示，并按一定规则顺序排列成脉冲序列，这就是“编码”，如图7所示。图7编码132.1声音信号数字化3.编码（Code）与模拟信号比较，数字信号有抗外界干扰的优点，如图8所示。图8数字信号有抗干扰的优点142.1声音信号数字化3.编码（Code）采样和量化难免有信息损失，用数字信号表示声音也有“信息丢失”的缺点。152.1声音信号数字化2.1.3声音数字化的主要参数1.采样频率（SampleRate）采样频率指一秒钟时间内采样的次数。常见标准有11.025kHz、22.05kHz、44.1kHz、48kHz等。2.量化精度（Resolu

7、tion）量化精度指每个采样点所表示的数据位数。量化精度通常有8位、16位、24位。162.1声音信号数字化2.1.3声音数字化的主要参数3.声道数（Channels）声道(Channel)指同一时间有几个喇叭发出声音。声道数指同一时间中出现(产生)的音频通道数。有单声道和双声道(立体声)，后发展到四声道(两前两后)、DVD的六声道(5.1)、七声道(6.1)、八声道(7.1)及电影院的十声道。图9是5.1声道的音响系统。图95.1声道音响系统172.1声音信号数字化2.1.4数字化声音的压缩1.声音的码率和声音文件大小记录声音每秒的数据量称为声音的