声音信号数字化.ppt

模板来自于 / * 模板来自于 / * 模板来自于 / * 模板来自于 / * 模板来自于 / * 模板来自于 / * * * 3 声音数字化硬件实现 模-数转换 录音 话筒 模拟信号 扬声器 数字音频 数字音频 模拟信号 声卡 数-模转换 数字音频技术指标 04 音质 数据率 文件大小 音质 音质与采样频率、量化位数和声道数有关。 声道数量通常为1或2，即单声道或双声道（立体声）。双声道数字化时数据量增加1倍。 数据率 数据率是每秒钟的数据量大小，单位：位/秒(bps)或千位/秒(kbps) 。 数据率＝采样频率×量化位数×声道数 例如：WAV声音文件一般采用44.1kHz的采样频率、16位的量化位数和立体声（双声道）存储声音，则其数据率为： 文件大小 44100×16×2=1411200bps=1411.2kbps 文件大小=数据率（bps）×时间(s) 例如：1分钟WAV文件的大小=1411.2(kbps)×60(s) ≈ 10.1MB 文件格式 Wav文件存储的是二进制采样数据，文件体积较大。 Mp3文件通过有损压缩编码使得文件大小仅为Wav文件的1/10。 flac文件通过无损压缩编码使文件大小比Wav文件小，同时保持了声音质量。 同一音频可以通过编码技术存储为不同的文件格式。 小结 声音特征 声音的数字化过程 声音数字化硬件实现 数字音频的技术指标 音质/数据率/文件大小 声波 模拟电信号 时间离散 振幅离散 数字信号 传声器 采样 编码 量化 思考 采样间隔和量化间隔可否不同？ 图像、视频如何数字化？ * * 模板来自于 / * 模板来自于 / * 我们知道，声音…… * 声音具有音色、音调、响度三要素，从物理学角度来看，声波的特点有波形、频率、和振幅 * * * * * 模板来自于 / * * * * * 声卡的采样频率有 5,11.025三个工业标准，高于48Khz人耳已无法分辨。 * * * * * * 声音信号数字化 导入 认识声音 01 声音信号的数字化 02 声音数字化硬件实现 03 数字音频技术指标 04 内容大纲 认识声音 01 声音是什么 如何描述声音 1.1 声音的产生 声音是由物体振动产生的。 小实验-敲击音叉 1.2 声音的特征 是物体的结构、材料决定的，与音色有关。 1.2 声音的特征 是波形距平衡位置的位移，与声音的强弱相关。 振幅大 振幅小 物体每秒振动的次数，决定音调高低。 人耳能听到的声音频率范围： 20Hz—20kHz 次声波 音频 超声波 20 Hz 20 ~ 20,000 Hz 20,000 Hz 1.2 声音的特征 频率低 频率高 纯音 复合音 1.2 声音的特征 声音信号数字化 02 模拟信号和数字信号 声音信号数字化过程 话筒 声音 电信号 2.1 模拟信号和数字信号 在时间和振幅上都是连续的信号称为模拟信号。 在时间和振幅上都是离散的信号称为数字信号。 t b） 数字信号 t a） 模拟信号 计算机中的数据是以0、1二进制形式存储的，是数字信号。 2.2 声音信号数字化 把模拟声音转换成数字声音的过程称为声音的数字化。 数字化有利于声音在计算机中的保存、编辑、合成等处理。 010110100 1111101011 模拟信号 保存到 量化 采样 编码 2.2 声音信号数字化 模拟信号 数字信号 1秒 2.2 声音信号数字化 每隔一定的时间从模拟信号中取一个样本。 采样频率：每秒采集的样本个数。单位：Hz △ T Step1 采样 △ T:采样间隔 t y 0 t1 t2 采样频率=1/ △ T 采样频率降低 采样频率增大 信号失真 存储量增大 采样频率 采样定理（尼奎斯特定理）： 如果采样频率不低于原始信号中最高频率分量的两倍，采样信号就能唯一完整的恢复出原始信号。 分量s2： f2 分量s1： f1 复合音S 采样频率：2f2 Shannon 1916-2001 Nyquist 1889-1976 采样定理（尼奎斯特定理）： 人耳听到的音频：20-20kHz 如果采样频率不低于原始信号中最高频率分量的两倍，采样信号就能唯一完整的恢复出原始信号。 Shannon 1916-2001 Nyquist 1889-1976 如果采样频率为2×20kHz即40kHz？ 采样定理（尼奎斯特定理）： 44.1kHz 11.025kHz 22.05kHz 电话音质 广播音质 CD音质 工业上常用的三个采样频率 如果采样频率不低于原始信号中最高频率分量的两倍，采样信号就能唯一完整的恢复出原始信号。 Shannon 1916-2001 Nyquist 1889-1976 2.2 声音信号数字化 Step2 量化 y=f(t1) Step2 量化 将样本的振幅进行