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第二章 多媒体音频技术 2.1 声音和听觉特性 2.1 声音和听觉特性 2.1 声音和听觉特性 2.1 声音和听觉特性 2.1 声音和听觉特性 2.1 声音和听觉特性 2.1 声音和听觉特性 2.2.1 数字音频基础知识 2.2.2 模拟信号与数字信号 2.2.1 声音信号数字化 2.2.2 模拟转换数字 2.2.2 模拟转换数字 1、采样 P34 每隔一定时间在模拟声音波形上取一个值，称为采样。若每隔相等的时间采样一次，称为均匀采样。 2、量化 线性量化与非线性量化 2.2.2 模拟转换数字 2.2.2 模拟转换数字 编码的作用体现在两个方面： 1、采用一定的格式来记录数字数据 2、采用一定的算法来压缩数字数据 根据不同的应用选用不同的压缩编码算法。 2.2.3 音频质量 2.3 采样定理 2.3 采样定理 2.3.3 采样定理 2.3.3 采样定理 2. 3 采样定理 2.3 采样定理 2.4 数字音频的文件格式 2.4 数字音频的文件格式 2.4 数字音频的文件格式 2.5 音频信号的特点 2.5.2 音频的波形编码 2.5.2 音频的波形编码 2.5.2 PCM脉冲编码调制 2.5.2 音频的波形编码 原理： （1）根据算法模型，用原有的样本值对新样本进行预测，得到新样本的预测值。 （2）新样本的实际数值 - 预测值 = 预测误差值 （3）对误差值进行编码 由此可见，预测越准确，误差越小，压缩率越高。 2.5.2 音频的波形编码 2.5.2 音频的波形编码 2.5.2 音频的波形编码 2.5.3 音频信号的特点 2.6 电子乐器数字接口MIDI 2.6 电子乐器数字接口MIDI 2.6 电子乐器数字接口MIDI FM合成法 FM合成法简介 FM合成法简介 2.6 电子乐器数字接口MIDI Midi相关术语 Midi相关术语 Midi相关术语 五、Midi技术规范 P48 Midi技术规范 P48 2.6.3 MIDI系统 2.6.3 MIDI系统 2.6.3 MIDI系统 2.6.3 MIDI系统 2.6.4 MIDI消息 2.6.4 MIDI消息 2.5.2 PCM编码 工作原理框图： 防失真滤波器 采样器 量化器 模拟声音信号输入 PCM样本 用来滤除音频带 以外的信号 2、预测编码 预测编码是有损压缩编码，预测编码是根据算法模型，用已有的样本值对新样本进行预测，得到一个预测值，然后将样本的实际值与预测值相减得到预测误差值，再对该误差值进行编码。如果误差值越小，则预测越准确，即误差的幅度小于原始信号，从而达到数据压缩的目的。 模拟信号 TEXT 预测 计算 误差 差值 编码 数字信号 2.5.2 预测编码 2.5.2 预测编码 由此可见，建立一个理想的预测器是很关键的。 思考：能否精确的预测数据源输出？ 不能，因为数据源是不确定的。 没有一个实际的系统能找到可以精确预测输出的模型，能找到最优预测模型是以某种最小误差意义下的预测模型。 2.5.2 预测编码——ADPCM 根据声音的特点自动调节预测器的预测系数（自适应预测）和量化器的量化参数（自适应量化）。 2.5.2 预测编码——ADPCM 二、自适应量化： 利用自适应的思想来改变量化阶的大小，即使用小的量化阶去编码小的差值，使用大的量化阶去编码大的差值。 一、自适应预测： 算法中有不同的预测参数，编码时根据特征自动的选择采用哪组预测参数。 3、子带编码方法 子带编码是将输入信号分割成若干子带，分别对各子带信号独立进行量化编码的方式。 4、变换编码方法 变换编码是将输入信号用时间窗分成短区间数据块，进行正交变换，对变换系数逐个地进行量化并传送的方法。 5、分析合成法 波形编码和参数编码各有特点：波形编码保真度高、计算量小、但编码后的速率很高；参数编码的速率较低、保真度不高、计算复杂。混和编码将两者结合起来，力图保持波形编码话音的高质量和参数编码的低速率。混合编码信号中既包含若干语音特征参量又包含部分波形编码信息。 3、规则合成 音频信号是时间依赖的连续媒体。因此音频处理的时序性要求很高。 由于人接收声音有两个通道，因此为使计算机模拟自然声音，也应有两个声道，即立体声。 由于语言信号不仅仅是声音的载体，同时还携带了情感的意向，因此对语音信号的处理，不仅是信号处理问题，还要抽取语意等其他信息。因此可能会涉及到语