声音处理的技术修正2.ppt

声音处理技术 一、声音的相关概念 二、声音文件的获取 三、波形文件的处理 四、声音的编辑 五、声音处理技术的教学应用 学习目标： 掌握声音、波形声音、采样率、量化位数、音量标准化、降噪、均衡等基本概念。 掌握声音在计算机中的表现形式和表示方法。 能结合实例，说明声音数字化的原理和声音相关参数的含义。 了解声卡的结构，能熟练使用软件进行录音设置，并能对声音进行简单的编辑。 一、声音的相关概念 （一）声音的记录 （二）数字声音的相关概念 （三）数字声音文件的格式 （一）声音的记录 1. 声音的本质 声音的本质是由物体的振动在空气中传播形成的机械波，这种机械波有一部分(频率在20Hz～20kHz范围内)能被人感觉到，这一部分波被称为声波。 频率低于20Hz的称为次声波，频率高于20kHz的称为超声波，次声波和超声波都不能被人耳感觉到。 当声波传至人耳时，产生神经信号传至大脑，大脑通过神经系统将其解释为声音。 因此声音是声波在人耳中的感受，这不仅与声波的特性有关，而且与人的感受特性有关。 （一）声音的记录 2. 声音的记录和表示 声波不同时刻振动幅度的变化是最重要的信息，它反映了声波的主要内容。 记录声音的方法有很多，最早记录声音是使用机械的方法实现的。 利用传声器可以将声波在某处引起的振动幅度的变化情况转化为电流的变化。 （一）声音的记录 3. 声音的计算机表示 音频电流的大小是连续变化的，这与声波振动相对应。这种用波形来记录声音的方法得到的声音称为波形声音。 （一）声音的记录 由于计算机只能用二进制表示信息，不能表示连续的量，对声音这种连续变化的波形信息，是无法完整记录下来的，因此用计算机来记录声音时，必须对连续的声音进行一定的处理。 处理的方法是采样和量化。 1）采样 在某些特定的时刻对模拟信号进行测量叫做采样，由这些特定时刻采样得到的信号称为离散时间信号。 图2-2中的一系列带黑点的竖线表示的是采样的时间，竖线端点的值表示这个时刻波形的值。只有采样得到的值会被记录下来，其他值在采样后被舍弃。 2) 量化 采样得到的值其幅度可以是无穷多个实数值中的一个，这些值要用二进制数字来表示，必须对每个值分配一个编码。显然对无穷多个值分配编码是不可能的。 如果把信号幅度取值的数目加以限定，量化后得到的值只能取有限个参考值，若实际值不在这些有限个值之内，则使用四舍五入或者其他规则把它近似到某个取值上去。 （二）数字声音的相关概念 1. 波形声音和合成声音 波形声音是计算机中表示声音的一种主要方法，它不关心声音是如何产生的，只关心声音在不同时刻的大小。将声音每时刻的振动位置记录下来，用其大小的变化情况来表示，波形声音像照相一样，把声音的波形绘制出来，其特点是比较逼真，但需要较大的数据量。 合成声音：先分析声音中有哪些成分，用参数的方法来描述，只需要记下一些参数即可，在再现声音的时候，由特定的程序或硬件依据这些参数生成声音信号。这种方法适合合成声音，如合成语言或合成音乐。其特点是需要的数据量较小，但声音逼真程度不及波形声音，这类声音中比较成熟的有MIDI音乐。 （二）数字声音的相关概念 2. 波形声音的质量 1) 采样率 2) 采样精度 1) 采样率 每秒钟采样的次数，称为采样频率或采样率。 采样率较高时，声音信息的损失就小，声音采样率超过40?kHz，就可以把整个音频范围的信息记录下来。 采样率较低时，高频频率成分会损失。 一般选取44.1?kHz的采样率来对音乐进行采样，这样每秒钟可以获得44 100个声音样本。 2) 采样精度 采样精度也称为量化位数，表示了量化时分配参考值的个数，用编码位数来表示，它反映度量声音波形幅度的精度。 例如，每个声音样本用16位(2字节)表示，测得的声音样本值在0～65 536的范围内，它的精度就是最大输入信号的1/65 536。 样本位数的大小影响到声音的质量，位数越多，量化产生的误差越小，声音越接近原来的波形。 采样精度（量化位数）高时，需要的存储空间也越多，如8位的量化时，每个声音样本只需要1个字节表示，而16位量化时，每个声音样本需要2个字节表示。 （二）数字声音的相关概念 3. 声道 1) 单声道 2) 立体声 3) 环绕立体声 （二）数字声音的相关概念 4. MIDI声音 MIDI是Musical Instrument Digital Interface(电子乐器数字接口)的简写，是用于在音乐合成器、乐器和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。 MIDI是乐器和计算机使用的标准语言，是一套指令(即命令的约定)，它指示乐器即MIDI设备要做什么，怎么做，如演奏音符、加大音量、生成音响效果等。MIDI不是声音信号，在MIDI电缆上传送的不是声音，而是发给MIDI设备或其他装置让它产生声音或执行某个