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第2章 音频信号处理技术
Multimedia Technology Application 第二章:音频信号处理技术 第二章:音频信号处理技术 教学内容 1 声音的特性、类型与处理 2 声卡的构成与功能 3 声音信号的数字化 4 声音文件的存储格式 5 电子乐器数字接口(MIDI)系统 教学内容 6 音频信息的压缩技术 7 数字语音的应用 语音识别 语音合成 8 声音媒体编辑软件的应用 Windows 的录音机软件 声音编辑软件Cool Edit 9 本章小结 2.1声音的特性、类型与处理 2.1.1 声音的特性 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。 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周期变化 声音的传播是以声波形式进行的。 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,所有能够判别出声音的方向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。 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。 声音具有很强的时效性,没有时间也就没有声音,声音适合在一个时间段中表现。声音常常处于一种伴随状态,如伴音、伴奏等,起一种气氛渲染的作用。 由于时间性,声音数据具有很强的前后相关性,因而,数据量要大得多,实时性要求也比较高。 声音的质量与声音的频率范围有关。 一般说来,频率范围越宽声音的质量就越高。 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。 次声(Infra-sound) 0-20Hz 电话语音 200Hz—3.4KHz 调幅广播 50Hz—7KHz 调频广播 20Hz—15KHz 音 响 20Hz—20KHz 超声(Ultrasound)20kHZ-1GHz 特(强)超声(Hypersound) 1GHz-10THz 级别 评 价 失真级别 1 优(Excellent) 感觉不到声音失 2 良(Good) 刚察觉但不讨厌 3 中(Fair) 声音有些失真,有点讨厌 4 差(Poor) 声音失真,不令人反感 5 劣(Bad) 严重失真,令人反感 (1)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 声卡的结构 声卡主要有四个组成: AD/DA 转换器 AD / DA 转换器负责录音及播放*.WAV格式的波形文件。 电子合成器(Synthesizer) 电子合成器负责MIDI乐曲的合成可以及时创造各种音乐。 混音器(Mixer) 混音器(Mixer)它是一个处理音效控制的芯片,负责调 节各声音来源的音量、混音与调整录放音的音量大小。 CD 音频连接器 (CD-Audio connector) CD音频连接器可以接收光盘机中的音乐信号。 声卡中的line in 插孔可连接录音机、袖珍CD播放机和合成器等,将其播放的音信息输入计算机; Microphone插孔与麦克风相连,用于录音; Line out 可与喇叭、耳机或功放相连 Joystick/MIDI Adapter 可与游戏操纵竿, MIDI设备相连。 声卡的性能指标决定了声卡声音采集、合成与播放的质量,主要取决于以下几个方面: (l) 采样分辨率 (2) 采样速率 (3) 声道数 (4) 兼容性 (5) 功能接口 具有常用多媒体功能的声卡,一般应具备下列 技术标准: PCM播放和录音 数字音频格式 乐器数字接口 MIDI 其他标准 PCM播放和录音 PCM(Pulse Code modulation:脉冲编码调制)是一种数字化音频的处理技术,该技术被目前大多数声卡所采用。提供播放和录制PCM音频文件的功能对任何一个实用的声音装置都是必须的。因为有大量的数字语音的应用需要用到PCM播放和录音功能,在这些应用中,包括语音注释、语言识别、语音合成、语音邮件、语音剪辑、娱乐软件的声音效果等。 数字音频格式 对
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