《音频数字化》PPT课件

时间
由于计算机只能处理二进制数字信息， 以二进制数字来记录电压的幅度（声波）， 即转换为数字音频，才能被存储和处理
-------声音的数字化
电压
0.3
0.2
011
0.1
010
00
001
-0.1
时间
000
-0.2
111
-0.3
110
111
声音的数字化
过程如下图所示：
模拟信号
采样、量化、编码
数字信号
复制PPT文件，自学并完成以下内容： 1、声音的数字化原理 2、声音数字化后其质量取决于哪些因素？ 3、声音数字化所占用的存储空间 4、声音的压缩和常见声音文件的格式：
声音的数字化原理
声音是大自然的恩赐，它使整个世界充满生机 声音是由物体振动产生的，是一种波。
声波通过话筒转变为时间上连续的电压波，
播放MIDI文件就是按照记录合成音乐
46-竖琴
合成音色 2（温暖）
46-竖琴
合成音色 2（温暖）
优势：数据量很小、修改方便(与WAV相比) 1分钟MIDI文件 5～10KB 10M
不足：缺乏重现真实的自然音或语音
MIDI音乐可很好地达到原始乐器的品质，并能模 拟各种声音（包括非自然界声音）。
因此，MIDI 主要用于原始乐器作品、流行歌曲 表演、游戏音效及电子贺卡音乐
人耳听觉的声音频率范围：20HZ—20KHZ 采样定律：采样频率不应抵于声音信号最高频率两倍 当采样频率达到40KHZ以上时，人耳听觉认为数字音频已达到 保真程度。----CD唱盘44.1KHZ
请同学们思考： 影响数字音频质量的因素有哪些？
(2). 影响数字音频质量的技术参数
数字音频的质量取决于 采样频率、 量化位数和 声道数
MIDI软件有多种类型，有MIDI播放软件、演奏软件和 创作软件。
通常，大多数的媒体播放器都可以播放MIDI音乐，如 WINDOWS95\98的媒体播放器（Windows Media Player）
除了媒体播放器以外，MIDI演奏软件和创作软件都可以 作为MIDI的播放器使用，
采 样电压
采样电压
同一段声音进行采样时，间隔的时间越 短，采样的次数越多，采样越密集，这样获 得的音频就越接近原始声音的真实面貌。 采样的密集程度，可用每秒种采样的次数
----采样频率
单位：HZ (1/秒)
1000HZ=1000次/秒
1). 采样频率：指一秒钟时间内采样的次数。
常用采样频率有三种： 11.025KHz(语音效果)-11025次/秒 22.05KHz(音乐效果) --22050次/秒 44.1KHz(高保真效果如CD唱盘)--44100次/秒
2). 量化位数（量化精度—Y轴度量单位） 描述每个采样点样值（电压值）的二进制位数。
如：8位量化位数表示每个采样值可以用28即256个不同 的量化值之一来表示
常用的量化位数为8位、12位、16位。 0.1和0.11哪个更准源自文库？
3). 声道数 每次对一个通道声波进行采样和量化为
单声道；每次对两个通道声波进行采样和量 化为称为双声道（立体声），它更能满足人 们的听觉需求。
176KB*240
约41.3MB
(3). 数字音频文件的存储量（字节B）
采样频率×时间(S) ×量化位数/8×声道数
--------------------- -----------（换算为B）
总点数
每个点占用空间
ftp://192.168.0.5
复制PPT文件，P19自学并完成以下内容：
4、声音的压缩和常见声音文件的格式：
8位 16位
立体声比单声道 的表现力丰富， 但数据量翻倍 单声道 立体声
一
如何计算数字音频文件的存储量？
例如： 用44.1KHz的采样频率进行采样，量化位数选用16位，
则录制1秒的立体声节目，其波形文件所需的存储量为： 44100×1×16／8×2=176400(字节) 约176KB
实践：
1、如果CD音质的采样频率为44.1KHZ，量化位数为16bit, 那么4分钟CD双声道立体声音乐的数据长度是多少？
数字音频的文件格式
1.WAV文件—图象：bmp 波形文件是由采样数据组成，其还原音质较好，
但文件数据量很大。 2.MP3文件
MP3(MPEG Audio layer 3)是一种按MPEG标准的 声音压缩技术制作的音频文件。
特点：①优美音质 ②高压缩比(1:12)
3.WMA文件
WMA文件是Windows Media格式中的一个 子集，而Windows Media格式是由Microsoft Windows Media技术使用的格式，包括音频、视 频或脚本数据文件。
优势：在保证只有MP3文件一半大小的前提 下保持相同的音质，也可以在线听
4。RA文件
在线音乐欣赏（ra,rm,rmx）
根据网络带宽改变声音的质量
５.MIDI文件--乐器数字接口（数字音乐的国际标 准）
Musical Instrument Digital Interface
MIDI文件不是一段录好的声音，而是记录演奏 乐器的各种信息或指令，如用哪一种乐器，什 么时候按某个键，力度怎么样等等，至于播放 时发出的声音，那是通过播放软件或者音源的 转换而成的。
随着声道数的增加，所占用的存储容量 也成倍增加。
小结：声音数字化质量
影响声音数字化质量的三个因素
采样频率
量化位数
声道数
每秒钟采样的次数 每个采样点用多少二进制位表示 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
11.025kHz 22.05kHz 44.1kHz
量化位数越多 音质越好 数据量也越大
(1). 采样和量化
数字化音频的过程如下图所示。
电压
0.3
0.2
0.1
00
-0.1
时间
-0.2
-0.3
(a) 模拟音频信号
电压 0.3 0.2 0.1 00 -0.1 -0.2 -0.3
时间
(b) 音频信号的采样
011
010
001
000
111 110
时间
111
(c) 采样信号的量化（度量单位）
（2）编码(刻度) 量化编码示意
电压波与引起电压波的声波的变化规律是一致的 因此可以利用电压波来模拟声音信号，这种电压 波被称为----模拟音频信号(如磁带、录像带上的 声音信号)
播放时音响设备将电压波传至扬声器，扬声
器的振动产生声音，从而将模拟音频电信号还原
为声音。
电压 0.3 0.2 0.1 00 -0.1 -0.2 -0.3