第1章 数字音频基础教材
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1.4 数字音频的格式以及转换
1.4.1 常见的数字音频格式 1.4.2 不同音频格式间的转换 1.4.3 音频格式转换应用实例
1.5 数字音频编辑软件
数字音视频技术
2020/7/17
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1.1数字音频基础
2.1.1音频的概念及特性
• 物理学上，声音被看成一种波动的能量，即声 波。同时在物理学上，一般用声音的三个基本 特性来描述声音，即频率、振幅和波形。
• 生理学上，声音是指声波作用于听觉器官所引 起的一种主观感觉。如响度、音调、音色和音 长等。
数字音视频技术
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20/7/17
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1.1.1音频的概念及特性
• 在物理学上声音的三个基本特性：频率、振幅和波形， 对应到人耳的主观感觉就是音调、响度和音色。
• 所谓频率即发声物体在振动时，单位时间内的振动的 次数，单位为赫兹（HZ）。
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采样频率对波形的影响
2020/7/17
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1.1.2音频的数字化过程
• 上下波形之所以不吻合，是因为采样点不够多， 或是采样频率不够高。这种情况关于合理的采 样频率这一问题在Nyquist（奈奎斯特）定理 中早已有明确的答案：要想不产生低频失真， 则采样频率至少是录制的最高频率的两倍（上 图中，采样频率只是录制频率的4/3倍）。这 个频率通常称作Nyquist极限。 ，称之为低频 失真。
• 振幅是指发声物体在振动时偏离中心位置的幅度，代 表发声物体振动时动势能的大小。振幅是由物体振动 时所产生的声音的能量或声波压力的大小所决定的。 声能或声压愈大，引起人耳主观感觉到的响度也愈大。
• 音色是指声音的纯度，它由声波的波形形状所决定。 即使某种声音它们的振动和频率都一样，也就是说它 们的音调高低，声音强弱都相同，但它们的波形不一 样，所以听起来就会有明显的区别。
• 通常情况下，在音频数字化的过程中，设置的 采集频率可已选择三种：32kHz、44kHz、 48kHz。特别是在CD制作过程中，一般的采样 频率是44.1kHz，那么为什么会设置这三个档 次呢？
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1.1.2音频的数字化过程
• 如图，上半部分表示原始音频的波形；下半部 分表示录制后的波形；红色的点表示采样点。
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1.1.1音频的概念及特性
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1.1.1音频的概念及特性
• 声音的分类
–按照人耳可听到的频率范围，声音可分为超声、次 声和正常声。人耳可感受声音频率的范围介于20～ 20000赫兹间。声音高于20000赫兹为超声波，低于 20赫兹为次声波。
第三步将等级值变换成对应的二进制表示值（0和1）， 并进行存储，这个过程就是“编码”。
通过这三个环节，连续的模拟音频信号即可转换成离散 的数字信号——二进制的0和1。
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1.1.2音频的数字化过程
• 数字化过程两个指标：
–一是量化深度，也可称之为量化分辨率，是 指单位电压值和电流值之间的可分等级数；
–二是采样频率，即采样点之间的时间间隔。
• 两者与音质还原的关系是：采样频率越 高，量化深度越大，声音质量越好。
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1.1.2音频的数字化过程
• 横坐标是时间轴（采样频率），纵坐标是幅度 值（量化分辨率），曲线代表的是模拟信号对 应的波动曲线，带颜色的方格是采样量化后的 所得结果。
• 音频数字化一般经过三个阶段“采样——量 化——编码”。
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1.1.2音频的数字化过程
音频数字化过程的具体步骤包括：
第一步，将麦克风转化过来的模拟电信号以某一频率进 行离散化的样本采集，这个过程就叫采样；
第二步，将采集到的样本电压或电流值进行等级量化处 理，这个过程就是量化；
第1章 数字音频基础
• 1.1数字音频基础
1.1.1 音频的概念以及特征 1.1.2 音频数字化
1.2 音频的处理设备
1.2.1 模拟音频处理设备 1.2.2 数字音频处理设备
1.3 数字音频的获取
1.3.1 使用录音笔录音 1.3.2 在计算机录音工作室中录音 1.3.3 从Internet上搜索和下载
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1.1.2数字音频
• 数字音频是指用一连串二进制数据来保存的声 音信号。
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1.1.2音频的数字化过程
• 数字化的音频信号两种途径：
–第一种途径就是将现场声源的模拟信号或已存储的 模拟声音信号通过某种方法转换成数字音频；
–第二种途径就是在数字化设备中创作出数字音频， 比如电子作曲。
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1.1.2 音频数字化
• 模拟音频信号。一般，模拟信号在时间 或者空间维度上可以无限制的细分下去。 模拟信号最大的特点就是它是一种连续 的不间断的信号。
• 对音频模拟信号进行处理时，一般采用 模拟的技术手段。电器元件是将连续的 原始信号的变化形式原封不动的传递给 下一单元，这就是模拟的处理方式。
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采样量化
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1.1.2音频的数字化过程
• 由图中可以得知，当频率越小（时间间 隔越短），量化深度（量化分辨率）越 大，二者的轮廓越吻合，这也说明数字 化的信号能更好的保持模拟音频信号的 形状，有利于保持原始声音的真实情况。
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1.1.2音频的数字化过程
• 在数字音频的衡量指标中，采样频率的单位是 HZ，量化深度一般用比特（Bit）来度量。例 如：某一音频的数字化指标是44.1kHZ，8个比 特位。那么这里的44.1kHZ比较容易理解，但8 比特位并不是说把某一单位的电压（电流）值 成8份，而是分成28＝256份；同理16位是把纵 坐标分成216＝65536份。
–按照声音的来源以及作用来看，可分为人声、乐音 和响音。人声包括人物的独白、对白、旁白、歌声、 啼笑，感叹等；乐音也可成为音乐，是指人类通过 相关乐器演奏出来的声音，如影视作品中的背景声 音，一般起着渲染气氛的作用；响音是指除语言和 音乐之外电影中所有声音的统称，如动作音响 、 自然音响、 背景音响 、机械音响、特殊音响。
1.4.1 常见的数字音频格式 1.4.2 不同音频格式间的转换 1.4.3 音频格式转换应用实例
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1.1数字音频基础
2.1.1音频的概念及特性
• 物理学上，声音被看成一种波动的能量，即声 波。同时在物理学上，一般用声音的三个基本 特性来描述声音，即频率、振幅和波形。
• 生理学上，声音是指声波作用于听觉器官所引 起的一种主观感觉。如响度、音调、音色和音 长等。
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1.1.1音频的概念及特性
• 在物理学上声音的三个基本特性：频率、振幅和波形， 对应到人耳的主观感觉就是音调、响度和音色。
• 所谓频率即发声物体在振动时，单位时间内的振动的 次数，单位为赫兹（HZ）。
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采样频率对波形的影响
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1.1.2音频的数字化过程
• 上下波形之所以不吻合，是因为采样点不够多， 或是采样频率不够高。这种情况关于合理的采 样频率这一问题在Nyquist（奈奎斯特）定理 中早已有明确的答案：要想不产生低频失真， 则采样频率至少是录制的最高频率的两倍（上 图中，采样频率只是录制频率的4/3倍）。这 个频率通常称作Nyquist极限。 ，称之为低频 失真。
• 振幅是指发声物体在振动时偏离中心位置的幅度，代 表发声物体振动时动势能的大小。振幅是由物体振动 时所产生的声音的能量或声波压力的大小所决定的。 声能或声压愈大，引起人耳主观感觉到的响度也愈大。
• 音色是指声音的纯度，它由声波的波形形状所决定。 即使某种声音它们的振动和频率都一样，也就是说它 们的音调高低，声音强弱都相同，但它们的波形不一 样，所以听起来就会有明显的区别。
• 通常情况下，在音频数字化的过程中，设置的 采集频率可已选择三种：32kHz、44kHz、 48kHz。特别是在CD制作过程中，一般的采样 频率是44.1kHz，那么为什么会设置这三个档 次呢？
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1.1.2音频的数字化过程
• 如图，上半部分表示原始音频的波形；下半部 分表示录制后的波形；红色的点表示采样点。
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1.1.1音频的概念及特性
• 声音的分类
–按照人耳可听到的频率范围，声音可分为超声、次 声和正常声。人耳可感受声音频率的范围介于20～ 20000赫兹间。声音高于20000赫兹为超声波，低于 20赫兹为次声波。
第三步将等级值变换成对应的二进制表示值（0和1）， 并进行存储，这个过程就是“编码”。
通过这三个环节，连续的模拟音频信号即可转换成离散 的数字信号——二进制的0和1。
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1.1.2音频的数字化过程
• 数字化过程两个指标：
–一是量化深度，也可称之为量化分辨率，是 指单位电压值和电流值之间的可分等级数；
–二是采样频率，即采样点之间的时间间隔。
• 两者与音质还原的关系是：采样频率越 高，量化深度越大，声音质量越好。
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1.1.2音频的数字化过程
• 横坐标是时间轴（采样频率），纵坐标是幅度 值（量化分辨率），曲线代表的是模拟信号对 应的波动曲线，带颜色的方格是采样量化后的 所得结果。
• 音频数字化一般经过三个阶段“采样——量 化——编码”。
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1.1.2音频的数字化过程
音频数字化过程的具体步骤包括：
第一步，将麦克风转化过来的模拟电信号以某一频率进 行离散化的样本采集，这个过程就叫采样；
第二步，将采集到的样本电压或电流值进行等级量化处 理，这个过程就是量化；
第1章 数字音频基础
• 1.1数字音频基础
1.1.1 音频的概念以及特征 1.1.2 音频数字化
1.2 音频的处理设备
1.2.1 模拟音频处理设备 1.2.2 数字音频处理设备
1.3 数字音频的获取
1.3.1 使用录音笔录音 1.3.2 在计算机录音工作室中录音 1.3.3 从Internet上搜索和下载
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1.1.2数字音频
• 数字音频是指用一连串二进制数据来保存的声 音信号。
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1.1.2音频的数字化过程
• 数字化的音频信号两种途径：
–第一种途径就是将现场声源的模拟信号或已存储的 模拟声音信号通过某种方法转换成数字音频；
–第二种途径就是在数字化设备中创作出数字音频， 比如电子作曲。
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1.1.2 音频数字化
• 模拟音频信号。一般，模拟信号在时间 或者空间维度上可以无限制的细分下去。 模拟信号最大的特点就是它是一种连续 的不间断的信号。
• 对音频模拟信号进行处理时，一般采用 模拟的技术手段。电器元件是将连续的 原始信号的变化形式原封不动的传递给 下一单元，这就是模拟的处理方式。
数字音视频技术
采样量化
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1.1.2音频的数字化过程
• 由图中可以得知，当频率越小（时间间 隔越短），量化深度（量化分辨率）越 大，二者的轮廓越吻合，这也说明数字 化的信号能更好的保持模拟音频信号的 形状，有利于保持原始声音的真实情况。
数字音视频技术
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15
1.1.2音频的数字化过程
• 在数字音频的衡量指标中，采样频率的单位是 HZ，量化深度一般用比特（Bit）来度量。例 如：某一音频的数字化指标是44.1kHZ，8个比 特位。那么这里的44.1kHZ比较容易理解，但8 比特位并不是说把某一单位的电压（电流）值 成8份，而是分成28＝256份；同理16位是把纵 坐标分成216＝65536份。
–按照声音的来源以及作用来看，可分为人声、乐音 和响音。人声包括人物的独白、对白、旁白、歌声、 啼笑，感叹等；乐音也可成为音乐，是指人类通过 相关乐器演奏出来的声音，如影视作品中的背景声 音，一般起着渲染气氛的作用；响音是指除语言和 音乐之外电影中所有声音的统称，如动作音响 、 自然音响、 背景音响 、机械音响、特殊音响。