3.1 多媒体作品中的声音

数字音频的数据量是相当大的。我们需要 借助编码技术将数字音频序列按 一定的格式 记录下来。这样就减少了数据量，更方便，顺 利地利用信息技术存储、处理和传输数字音频。 数字音频的常用编码有波形编码、参数编 码和混合编码。
1.波形编码
（适应性强、音频质量好，但文件长度较大）
2.参数编码
（压缩率很高、但计算量大，保真度低）
3.混合编码
（提高压缩率的同时得到较高的音质。）
如MP3格式
多种编码带来多种格式 的音频文件，如mp3，rm， wma，wav等等。播放器对 音频格式的兼容性以及具体 工作的要求，约束我们要用 不同的音频格式，因此经常 需要对音频格式进行转换。
简而言之，声音的数字化就是以 下三个过程：
采样——量化——编码
声音的特点使它有了许多应用 声音在电影中的应用
• 无声电影和有声电影 • 无声电影定义：又称“默片”。早期电影只有 画面，影片本身不发出声音，剧中人物的说白 通过动作、姿态以及插入字幕间接表达。 • 无声电影时期，诞生了一大批电影艺术大师， 梅里爱、格里菲斯、卓别林、爱森斯坦、勒 内·克莱尔、茂瑙等，他们在电影创作实践中 已经积累和完善了一套成熟的影像蒙太奇艺术。
MIDI音乐是利用电子乐器演奏乐曲，通过 MIDI接口将演奏的乐曲、键名、力度、时值等 信息（MIDI信号）输入电脑，音序器对音乐信 息进行记录、存储、编辑，再由MIDI软件进行 整理、加工，其中记录着所要演奏的乐曲信息。 最后再由合成器解释MIDI中的音乐信息，将其 与音源中的样本合成，并通过扬声器还原为乐器 声音。
MIDI音乐
“MIDI”，是英文musical instrument digital interface(乐 器的数字化接口）的缩写。整个MIDI系统包括合成器，电脑音 乐软件，音源，电脑，MIDI连线，调音台，数码录音机等周边 设备。电脑可以将来源于键盘乐器的声音信息转化为数字信息存 入电脑。
MIDI 本身意思只是音乐设备数字接口。 这种接口技术的 作用就是使电子乐器与电子乐器，电子乐器与电脑之间通过一种 通用的通讯协议进行通讯， 这种协议自然就是MIDI协议了。 MIDI的主要设备及其作用如表3-2所示。
作业
• 同学们在网上搜一下，听听相同的一首 歌曲，在格式不同时，音乐效果有什么 差别？
• 下堂课我们将介绍一种音频编辑工具： Cool Edit Pro
图3-1和图3-2、图3-3分别为模拟音频信 号波形及其数字化过程的示意图。图中横轴 表示时间，纵轴表示电压，曲线代表原始模 拟音频信号，模拟/数字转换主要有如下两个 过程。
ห้องสมุดไป่ตู้
（1）采样
每隔一个时间 间隔在模拟音频波 形上取一个幅度值。 这样，由一个连续 的模拟音频波形， 产生了一组离散的 数值序列。其中时 间间隔被称为采样 周期。因此，单位 时间采样的次数就 是采样频率（又称 采样率）。
为什么要产生有声电影？
• 无声电影如此好，为什么还会产生有声 电影呢？ • 就是因为声音具有了那些特点，使得声 音、对白的魅力不需要再做更多的渲染， 就可以立即吸引所有观众的注意力
如何记录自然界和社会生活中的声音 信息，一直是人类梦寐以求的理想。直到 19世纪爱迪生发明了留声机，人们才能留 住声音；到了20世纪，随着电磁技术和激 光技术的不断发展，逐步出现了录音机、 cd和dvd播放机等声音播放设备。随着音 频压缩技术的发展，又出现了mp3、mp4、 rm、wma等声音格式，相应出现了多种播 放设备，常见的有：唱片播放机、录音机、 vcd播放机、cd播放机、dvd播放机、mp3、 mp4、等。
几个二进制数
• • • • • • • • • 0→000 1→001 2→010 3→011 4→100 5→101 6→110 7→111 8→？
1、声音的数字化 ：把声音（声波）转化为可以被计算机读 懂的数字信号，就叫声音的数字化。 2、模拟/数字转换器 ：声音的数字化需要一种转换器。 这种转换器（设备），将时间上连续的模 拟音频信号转变为用来表示声音的数据序 列。
3.1.3 数字化声音与我们的生活
在计算机的发展过程中，人们一直努力探索了利用计算 机进行声音处理，尤其多媒体计算机产生以后，数字化声音 的应用得到了空前的发展和广泛的应用。 在我们的日常生活中，经常会接触到数字音频，数字音 频为我们的生活增添了许多的色彩。音乐是一种神奇的东西. 心情不好时,它是一曲快乐调子;无聊时,它给你充实;疲劳时, 它给你一搂清香,心旷神怡.
3.1多媒体作品中的声音
声音同视频、动画一样，都是重要 的信息表达方式，由于数字化音频在 加工、存储、传递方面的方便性，它 正成为信息化社会人们进行信息交流 的重要手段。

3.1.1声音表达信息的特点
我们知道声音是人类社会历史最悠久、使用频 率最高的信息媒体。 为什么它会成为使用频率最高的信息表达方式 呢？ 因为它具有了其它信息表达方式没有的特点。 分别是： 1、方便 2、直接 3、有效
在多媒体中，声音的获取有两种方式：
1.将声音数字化。
2.利用MIDI设备或用计算机软件编写MIDI 音乐。
二进制数
• 计算机是一个机器，不能像我们一样能 够读懂各种信息，它只能读懂二进制数。 • 我们通常所用数字是十进制数，它是逢 10进位，0，1，2，3，4，5，6，7，8， 9是基本符号。 • 二进制就是逢2进位的进位制，0、1是 基本算符。
（2）量化
将模拟音频信 号的电压幅值范围 划分为 2 N 个级 数，每个级数对应 一个二进制数字， 将各个采样结果提 升或下降到级数值， 形成一组二进制数 字序列。其中，N 被称为量化位数 （单位名称为比特 bit）， 被称 2N 为量化级。
2n
经过上述的采样和量化，就可以将模拟音频信号 转化为一组用来表示声音的二进制数字序列----数字音 频。 采样频率和量化位数的增加会使数字音频的质量 更有保证。但同时也会使数字音频所占用的空间更大。 因此，只要数字化的效果达到人的听觉就可以了。典 型的采样频率为5kHz到100kHz，量化位数为8bit或 16bit。 常见的音频文件所占磁盘的存储量计算公式为（单位： 比特）： 存储量＝采样频率×量化位数×声道数×时间
例题
• 课本第46页第（1）题： • 如果CD音质的采样频率为44.1kHz，量化位数为16bit， 那么，一首4分钟CD双声道立体声音乐的数据长度是 多少？ • 解： • 数据长度=44.1×1000×16×2×4×60 • =338688000（bit） • 这里有一些知识是：8bit=1 byte • 1kb=1024b；1mb=1024kb • 数据长度=338688000÷8÷1024÷1024 • ≈40.374 Mb