IIS音频总线知识教案.docx

（一）数字音频技术一、声音的基本概念? ? 声音是通过一定介质传播的连续的波。图1 声波重要指标：振幅：音量的大小周期：重复出现的时间间隔频率：指信号每秒钟变化的次数声音按频率分类：图2 声音的频率(语音信号频率范围：300Hz-3kHz)声音的传播携带了信息，它是人类传播信息的一种主要媒体。?声音的三种类型：波形声音：包含了所有声音形式语音：不仅是波形声音，而且还有丰富的语言内涵(抽象→提取特征→意义理解)?音乐：与语音相比，形式更规范。音乐是符号化的声音。二、声音的数字化1.声音信号的类型模拟信号(自然界、物理)数字信号(计算机)2.声音数字化过程图3?声音数字化过程3.声音数字化过程示意图图4?声音数字化过程示意图4.声音数字化三要素采样频率量化位数声道数每秒钟抽取声波幅度样本的次数每个采样点用多少二进制位表示数据范围使用声音通道的个数采样频率越高声音质量越好数据量也越大量化位数越多音质越好数据量也越大立体声比单声道的表现力丰富，但数据量翻倍11.025kHz22.05 kHz44.1? kHz8位＝25616位＝65536单声道立体声5.声音数字化的数据量音频数据量＝采样频率×量化位数×声道数/8(字节/秒)采样频率(kHz)量化位数(bit)数据量(KB/s)单声道立体声11.025810.7721.351621.5343.0722.05821.5343.071643.0786.1344.1843.0786.131686.13172.27三、音频的文件格式1.WAV文件WAV是Microsoft/IBM共同开发的PC波形文件。因未经压缩，文件数据量很大。特点：声音层次丰富，还原音质好2.MP3文件MP3(MPEG Audio layer3)是一种按MPEG标准的音频压缩技术制作的音频文件。特点：高压缩比(11:1)，优美音质3.WMA文件WMA(Windows Media Audio)是Windows Media格式中的一个子集(音频格式)。特点：压缩到MP3一半4.MIDI文件MIDI(乐器数字接口)是由一组声音或乐器符号的集合。特点：数据量很小，缺乏重现自然音四、数字音频压缩标准1.音频压缩方法概述图5?压缩编码技术是指用某种方法使数字化信息的编码率降低的技术音频信号能压缩的基本依据：①声音信号中存在大量的冗余度；②人的听觉具有强音能抑制同时存在的弱音现象。音频信号压缩编码的分类：①无损压缩(熵编码)霍夫曼编码、算术编码、行程编码②有损压缩波形编码--PCM、DPCM、ADPCM 、子带编码、矢量量化参数编码--LPC混合编码--MPLPC、CELP2.音频压缩技术标准分类标准说明电话语音质量G.711采样8kHz，量化8bit，码率64kbpsG.721采用ADPCM编码，码率32kbpsG.723采用ADPCM有损压缩，码率24kbpsG.728采用LD-CELP压缩技术，码率16kbps调幅广播质量G.722采样16kHz，量化14bit，码率224(64)kbps高保真立体声MPEG音频采样44.1kHz，量化16bit，码率705kbps (MPEG三个压缩层次，384-64kbps)五、声卡1.声卡的主要功能声卡是负责录音、播音和声音合成的一种多媒体板卡。其功能包括：①录制、编辑和回放数字音频文件②控制和混合各声源的音量③记录和回放时进行压缩和解压缩④语音合成技术(朗读文本)⑤具有MIDI接口(乐器数字接口)2.芯片类型CODEC芯片(依赖CPU，价格便宜)数字信号处理器DSP(不依赖CPU)（二）I2S总线协议一、I2S总线概述? ? ? ? 音响数据的采集、处理和传输是多媒体技术的重要组成部分。众多的数字音频系统已经进入消费市场，例如数字音频录音带、数字声音处理器。对于设备和生产厂家来说，标准化的信息传输结构可以提高系统的适应性。I2S(Inter—IC Sound)总线是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准，该总线专责于音频设备之间的数据传输，广泛应用于各种多媒体系统。二、I2S总线规范I2S总线拥有三条数据信号线：1、SCK: (continuous serial clock) ?串行时钟? ? ? ? ?对应数字音频的每一位数据，SCK都有1个脉冲。SCK的频率=2×采样频率×采样位数。2、WS: (word select) ?字段（声道）选择? ? ? ? ?用于切换左右声道的数据。WS的频率＝采样频率。? ? ? ? ?命令选择线表明了正在被传输的声道。? ? ? ? ?WS为“1”表示正在传输的是左声道的数据。? ? ? ? ?WS为“0”表示正在传输的是右声道的数据。? ? ? ? WS可以在串行时钟的上升沿或者下降沿发生改变，并且WS信号不需要一定是对称的