MMT_02_数字声音与MIDI.pptx

第2章 数字声音与MIDI;声音的基本特性 主要内容包括： 声音的物理特性 声音的心理学特性 声音的质量度量（评价）;声音的基本特性 声音的物理特性 声音是由物体振动而产生的(声源)； 自然界中声音是靠空气传播的，声音在空气中能引起非常小的压力变化； 声源所引起的空气压力变化，被耳朵的耳膜所检测，然后产生电信号刺激大脑的听觉神经，从而使人们能感觉到声音的存在。;声音的基本特性 声音的物理特性——正弦波特性 自然界的各种声音大都具有周期性的强弱变化的特性，因而也使得输出的压力信号也周期变化。;声音的基本特性 声音的物理特性——正弦波的线性叠加 在任一时刻t，声波可以分解成一系列正弦波的线性叠加;声音的基本特性 声音的物理特性 将曲线上的任一点再次出现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)，这样一个循环出现的次数称为频率。频率越高，声音越高，以赫兹(Hz)为度量单位。 一个系统能够接收的频率是有限的，人们把系统能够接受的最低频率和最高频率之间的范围称为系统的带宽(Bandwidth)。;声音的基本特性 声音的物理特性 人类能够接受的听觉带宽是20Hz到20KHz，可称为音频（Audio）信号； 音频范围内，语音（Speech）信号的带宽是300Hz到3KHz。 ;声音的基本特性 音频的物理特性——音频分类 ;声音的基本特性 声音的心理学特性——声音三要素 声音的三要素即为音调、音强、音色。 音调与声音的频率有关，频率快则声音高，频率慢则声音低。 音强又称响度，取决于声音的幅度，即振幅的大小和强弱。 音色由混入基音的泛音所决定的，每个基音又都有其固有的频率和不同音强的泛音，从而使得每个声音具有特殊的音色效果。;声音的基本特性 声音的心理学特性——掩蔽效应 一个声音被另外一个较强声音掩盖的现象称为声掩蔽。称听不到的声音为被掩蔽声。 掩蔽效应的实质是掩蔽声的出现使人耳听觉的等响度曲线的最小可听阀抬高。 掩蔽效应的一般规律是强音压弱音、低频率声音压高频率声音。 作用：用有用信号去掩蔽无用的声信号；数字音频可去掉人耳听不到那部分信号进行压缩；等。;声音的基本特性 声音的心理学特性——方位感和空间感 由于人类的耳朵能够判别出声音到达左右耳的相对时差、声音强度，所以能够判别出声音的方向（方位感）以及由于空间使声音来回反射而造成声音的特殊空间效果（空间感）。 现在的音响设备都在竭力模拟这种立体声效果和空间感效果。;声音的基本特性 声音的质量度量 客观质量度量——即音频信号的技术指标，如：频带宽度、动态范围和信噪比； 主观质量度量 对语音而言，常用可懂度、清晰度、自然度来衡量；而对音乐来说，保真度、空间感、音响效果都是重要的指标。 在语音评价过程中，主观的质量评价较客观的质量评价更为恰当。 ;声音的基本特性 声音的客观质量——度量标准之一 声音的质量与声音的带宽有关。一般说来，频率范围（带宽）越宽声音的质量就越高。 ;声音的基本特性 声音的客观质量——度量标准之二 信噪比（Signal Noise Retio,SNR） SNR是有用信号与噪音之比的简称，即有用信号的平均功率与噪声的平均功率之比： 信噪比大，在一定程度上能够掩蔽噪声，从而获得较好的声音效果。 信噪比不仅是声音设备的性能指标，在声音的录制和播放时，也要注意环境噪声。录制时应尽量减少环境噪声。;声音的基本特性 声音的客观质量——度量标准之三 动态范围 声音的动态范围：音频信号的最大强度与最小强度之比。 动态范围越大，说明音频信号的相对变化范围大，则音响效果越好。 ;声音的基本特性 声音的客观质量度量的应用;声音的基本特性 声音的主观质量评价标准 ;声音信号的数字化 主要内容包括： 声音数字化的方法 声音数字化的主要设备：声卡 常见的数字音频格式;声音信号的数字化 为什么要将声音数字化？ 自然界的声音是一种模拟的音频信息，是连续量。而计算机只能处理离散的数字量，这就要求必须数字化。 优点：数字化声音传输时抗干扰强，存储时重放性能好，易处理，能进行数据压缩，可纠错，容易混合。 ;声音信号的数字化 声音的类型 模拟音频（Analog Audio） 模拟音频是一种连续的模拟量，以电的、磁 的等形式表示。例如当我们对着麦克风讲话时，麦克风能根据它周围空气压力的不同变化而输出相应连续变化的电压值，这种变化的电压值便是一种对我们讲话声音的模拟，是一种模拟量，称为模拟音频。 计算机不能直接处理模拟音频 ;声音信号的数字化 声音的类型 数字音频（Digital Audio） 数字音频的获得是通过每隔一定的时间间隔测一次模拟音频的值（如电压）并将其数字化。 由上可知：数字音频是离散的，而模拟音频是连续的，数字音频质量的好坏与采样率密切相关。