多媒体技术及应用第5章 音频处理技术.ppt

第5章 音频处理技术 本章概述 声音是携带信息的非常重要的媒体。 在多媒体计算机系统中，通过声音可以传递信息、制造效果、营造气氛及演奏音乐等。 音频处理技术是多媒体技术研究的重要内容之一, 主要包括模拟声音信号数字化、音频文件存储、传输、播放、数字音效处理等内容。 本章主要介绍声音信号及其数字化的基本概念、音频卡的组成及其工作原理、数字音频的采集与编辑、MIDI音乐以及几个常用的音频处理软件等内容，并以Adobe Audition 3.0为例，详细介绍编辑处理声音文件的具体方法。 本章的学习目标 理解音频的基本知识 掌握常用的音频文件格式 理解音频数字化过程 熟练掌握音频的采集及处理 主要内容 5.1 音频基本知识 5.2 音频数字化 5.3 音频文件格式 5.4 数字音频的采集 5.5 常用音频工具软件 5.6 基于Adobe Audition的音频处理 5.7 本章小结 5.1 音频基本知识 声音的物理特征 音频相关概念 声音的物理特征 人的耳朵所感觉到的空气分子的振动就是声音信号，它通常用一种连续的波形来表示。 声音的物理特征 频率反映了声音的音调，声音按频率可分为三类： 低于20Hz的声音称为次声 频率范围在20Hz～20kHz范围的可听声称为音频 频率高于20kHz的声音称为超音频(或超声) 声音的物理特征 振幅和频率不变的声音为纯音，纯音一般都是用专用电子设备产生的。 在自然界中，语音、乐声等大多数不是纯音，它们都是由不同的振幅和频率组成的复音。 在复音中最低频一般是一个常数，称为基频，基频是决定声音音调的基本因素。复音中的其他频率通常称为谐音。 基频和谐音组合后，即可形成不同音质和音色的声音。音色是辨别声音的特征，通过音色能区分自然界不同的声源。若在传播过程中谐音有所损失，则可能改变原声源的特征而发生畸变。 音频相关概念 从处理方式看，目前多媒体计算机中的音频主要有波形音频、CD音频和MIDI音乐3种形式： 波形音频 所谓波形音频，就是由外部声音源通过数字化过程采集到多媒体计算机中的所有声音形式，如讲话录音、流行歌曲、自然界的各种声音等，可通过编辑(裁剪、合成、效果等)、编码压缩、存储以及还原播放等方式进行处理。 在波形音频中，人的语音有一类特殊的声音。语音具有内在的语言学、语音学的内涵，例如发音习惯、语气等。多媒体计算机可以利用特殊的方法分析、研究、抽取语音的相关特征，实现对不同语音的分辨、识别以及通过文字合成语音波形等。 音频相关概念 CD音频 CD音频(CD-Audio)是存储在音乐CD光盘中的数字音频，可以通过CD-ROM驱动器读取并采集到多媒体计算机系统中，然后以波形音频的相应形式进行存储和处理。 MIDI音乐 MIDI音乐是一种十分规范的音乐形式，也称MIDI音频。它将音乐符号化并保存在MIDI文件中，然后通过音乐合成器产生相应的声音波形来还原播放。 主要内容 5.1 音频基本知识 5.2 音频数字化 5.3 音频文件格式 5.4 数字音频的采集 5.5 常用音频工具软件 5.6 基于Adobe Audition的音频处理 5.7 本章小结 5.2 音频数字化 音频是时间的函数，声音信号是振幅随时间连续变化的模拟信号。在计算机处理音频信号之前，必须将声音的模拟信号进行数字化，形成数字音频。 数字化的具体过程包括采样、量化和编码3个环节。采样和量化完成模拟信号的数字化表示，编码实现数字音频的标准化和数据压缩。 数字化后的音频质量取决于采样频率、量化位数以及编码压缩算法等因素。 5.2 音频数字化 采样与采样频率 量化与量化级 声道 音频采样的数据量 音频数据编码 采样与采样频率 所谓采样就是每间隔一段时间读取一次声音信号幅度，使声音信号在时间上被离散化。 采样的主要参数是采样频率。 采样频率(Sampling Rate)是指将模拟声音波形数字化时，每秒钟所抽取声波幅度样本的次数，其计算单位是kHz(千赫兹)。 一般来说，采样频率越高，声音失真越小，但用于存储数字音频的数据量也越大。 采样频率的高低是根据声音信号本身的最高频率和奈奎斯特采样定理(Nyquist theory)决定的。 采样与采样频率 奈奎斯特采样定理：设连续信号 的频谱为 ，以采样间隔T采样得到离散信号 ，如果满足：当 时， 是截止频率， 或 则可以由离散信号 完全确定连续信号 。当采样频率等于 时，即 ，称 为奈奎斯特频