《多媒体通信》第2章音频信息处理技术ppt课件.pptx

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1、《多媒体通信》西安电子科技大学●通信工程学院第二章音频信息处理技术声学基础知识数字音频技术音频信号压缩编码数字音频压缩标准第二章音频处理技术声学基础知识数字音频技术音频信号压缩编码数字音频压缩标准一、声音基础知识声音声音是通过空气传播的一种连续的波由许多频率不同的分量信号组成的复合信号带宽范围在20Hz–20kHz，称为音频（Audio）信号声音的性质声音是时基类媒体声音三个要素：音调、音强和音色声音具有连续谱特性声音有方向感音色与失真特性信号冗余采样数据之间的相关8kHz速率时，相邻样值相关系数高达0.85周期相关浊音的准周期性幅度的非均与分布小幅

2、度概率高，信息集中在低功率存在语音间隙声道的形状及其变化速率有限人耳听觉特性人耳对声音强弱的感觉特性：掩蔽效应人耳对不同频段的声音敏感度不同强音抑制弱音低频比高频更敏感人耳对语音信号的相位不敏感声音带宽声音的质量与声音的带宽有关一般来说频率范围越宽，声音质量也就越高20502003.4k7k15k20k电话语音调幅广播(AM)调频广播(FM)CD频率(Hz)声道单声道（Monophonic）双声道（Stereo）声音的三个属性幅值（Amplitude）相位（Phase）时序（Timing）声学基础知识数字音频技术音频信号压缩编码数字音频压缩标准二、数

3、字音频技术采样频率如果采样频率高于输入信号最高频率的两倍，重放时就能从采样信号序列无失真地重构原始信号2.1音频数字化采样频率越高，单位时间内采集的样本数越多，得到波形越接近原始波形，音质就越好，奈奎斯特（HarryNyquist）采样定理：常用的几个采样频率：8KHz话音11.025kHzAM广播22.05kHzFM广播44.1kHzCD采样精度采样精度用每个声音样本的位数表示，也叫样本精度或量化位数。它反映度量声音波形幅度的精度。采样精度决定了模拟信号数字化以后的动态范围。采样精度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；

4、位数越少，声音的质量越低，需要的存储空间越少。声道数记录声音时，如果一次记录一组声波数据，称为单声道(mono)；如果每次记录两组声波数据，则称其为双声道或立体声(stereo)。双声道在硬件中占两条线路，一条是左声道，一条是右声道。立体声不仅音质、音色好，而且能产生逼真的空间感。但立体声数字化后所占空间比单声道多一倍。除采样频率、采样精度、声道数影响声音质量外，声音录制时环境噪声、声卡内部噪声以及采样数据丢失等都会造成声音质量的下降。实际收听时，音响（功率放大器、扬声器等）的质量对音质的表现也起很大作用。音频数据传输率数据传输率(bps)=采样频率

5、(Hz)×量化位数(bit)×声道数质量采样频率(kHz)量化精度(bit)声道数据率(kbps)频率范围电话88Mono64200-3400AM11.0258Mono88.250-7000FM22.05016Stereo705.620-15000CD44.116Stereo1411.220-20000DTS4816Stereo153620-20000一分钟的CD高保真音频数据：数据传输率(bps)=44.1kHz×16bit×2声道=1411.2kbps一分钟数据量=1411.2kbps×60s/8=10.584MByte压缩压缩比：有损压缩和无损

6、压缩：有损压缩：解压后数据不能恢复，要丢失一部分信息无损压缩：不丢失任何信息2.2数字音频文件格式通用的音频数据文件，扩展名为.wavWAVE文件格式数据未经压缩，直接对声音波形进行采样记录的数据音质好，存储体积大CD中就是这种格式MPEG(MotionPictureExpertGroup,运动图像专家组)制定的视频压缩算法中的音频压缩部分MPEG文件MPEG-1音频压缩算法提供3个独立的压缩层次：Layer1、Layer2、Layer3，压缩后的声音文件后缀分别对应为：MP1/MP2/MP3MP3的压缩比在10:1左右（与压缩后的码率有关）体积小、

7、音质接近CD、便于交换RealAudio是RealNetworks推出的一种音乐压缩格式，压缩比可达到96:1RealAudio文件最大特点是可以采用流媒体的方式实现网上实时播放文件扩展名有.ra和.rm两种。WMA(WindowsMediaAudio)格式是Microsoft开发的流式音频文件格式，可兼顾高保真度和网上传输的需求WMA文件采用WMA格式的音频文件比MP3要小得多，音质不减，其压缩比可达到18：1。WMA的另一个优点是内容提供商可以通过数字版权管理方案加入防复制保护，限制播放时间、播放次数和播放机器等，有效防止盗版。AAC(Advan

8、cedAudioCoding)格式是基于MPEG-2的音频编码技术。2000年，MPEG-4标准出现后，AA