音频信息及处理
合集下载
音频信息处理技术PPT课件
情感分析的应用
语音助手、智能客服、社交媒体情感分析等。
情感分析的挑战
情感状态受多种因素影响，如个人情绪、环境噪音等，准确判断情 感状态较为困难。
基于深度学习的音频识别与分类
深度学习在音频识别与分类中的应用
01
利用深度学习算法对音频信号进行特征提取和分类，
提高识别与分类的准确率。
深度学习在音频处理中的优势
音频隐写技术通常采用最低有效位替换、频域隐写等方法， 将秘密信息嵌入到音频信号中，同时保持音频信号的听感 质量。
音频隐写技术的优点包括高隐蔽性和低误码率，能够在传 输过程中抵抗噪声和干扰，实现信息的可靠传输。
音频信息伪装技术
音频信息伪装技术是一种将秘密信息隐藏在普通音频信号中，同时使秘 密信息难以被察觉的技术。
实时性
音频信息处理技术能够实时地对音频信号进行处理，满足实时通信、 语音识别等应用需求。
高效性
音频信息处理技术采用了高效的数字信号处理算法，能够快速地处理 大量的音频数据。
交互性
音频信息处理技术可以实现人机交互，使得人与机器之间的交流更加 自然和便捷。
音频信息处理技术的应用领域
语音识别
音频编辑与合成
应用。
详细描述
倒谱分析能够提供音频信号的倒谱结构，有助于识别 和分类不同的声音。
音频信号的梅尔滤波器组分析
总结词
梅尔滤波器组是一种用于 音频信号处理的滤波器组 。
详细描述
梅尔滤波器组可以将音频 信号分解成多个不同频带 的成分，能够更好地处理 音频信号中的细节和动态 范围。
总结词
梅尔滤波器组分析能够提 供音频信号的频带结构， 有助于提取和分类不同的 声音特征。
音频信息伪装技术通常采用声音替换、声音掩蔽等方法，将秘密信息嵌 入到音频信号中，同时通过调整音频信号的频率、幅度和节奏等参数， 使秘密信息难以被察觉。
语音助手、智能客服、社交媒体情感分析等。
情感分析的挑战
情感状态受多种因素影响，如个人情绪、环境噪音等，准确判断情 感状态较为困难。
基于深度学习的音频识别与分类
深度学习在音频识别与分类中的应用
01
利用深度学习算法对音频信号进行特征提取和分类，
提高识别与分类的准确率。
深度学习在音频处理中的优势
音频隐写技术通常采用最低有效位替换、频域隐写等方法， 将秘密信息嵌入到音频信号中，同时保持音频信号的听感 质量。
音频隐写技术的优点包括高隐蔽性和低误码率，能够在传 输过程中抵抗噪声和干扰，实现信息的可靠传输。
音频信息伪装技术
音频信息伪装技术是一种将秘密信息隐藏在普通音频信号中，同时使秘 密信息难以被察觉的技术。
实时性
音频信息处理技术能够实时地对音频信号进行处理，满足实时通信、 语音识别等应用需求。
高效性
音频信息处理技术采用了高效的数字信号处理算法，能够快速地处理 大量的音频数据。
交互性
音频信息处理技术可以实现人机交互，使得人与机器之间的交流更加 自然和便捷。
音频信息处理技术的应用领域
语音识别
音频编辑与合成
应用。
详细描述
倒谱分析能够提供音频信号的倒谱结构，有助于识别 和分类不同的声音。
音频信号的梅尔滤波器组分析
总结词
梅尔滤波器组是一种用于 音频信号处理的滤波器组 。
详细描述
梅尔滤波器组可以将音频 信号分解成多个不同频带 的成分，能够更好地处理 音频信号中的细节和动态 范围。
总结词
梅尔滤波器组分析能够提 供音频信号的频带结构， 有助于提取和分类不同的 声音特征。
音频信息伪装技术通常采用声音替换、声音掩蔽等方法，将秘密信息嵌 入到音频信号中，同时通过调整音频信号的频率、幅度和节奏等参数， 使秘密信息难以被察觉。
数字音频信息及处理
声音升调后，速度加快，播放时间将缩短
数字音频处理
goldwave
12、制作科幻视频中机器人说话的效果 效果/机械化，频率的数值越大，制作的声音效果越尖利
数字音频处理
goldwave
13、消除人说话的声音 单击减少人声按钮或效果/立体声/减少人声
14、音频合成 把若干个声音素材按照某种方式叠加在一起，是声 音编辑最有力的手段 EG：为一段解说词配上背景音乐. 素材：解说词、音乐 打开解说词，查看时间，复制全部声音到剪贴板
打开音乐，并把某个乐段设置为选区，将要把语 音合 成在这个选区中，选区的时间长度要稍大于语音的时间 长度 单击音量定形按钮， , 显示调整画面，将白色线段两 端往下拖
goldwave
数字音频处理
数字音频处理
goldwave
将选区的开始位置向右移动一点，单击混音按钮，将 音量滑块调整 单击确定按钮，保存
goldwave
10、声道变换
编辑/声道/左、右声道，识别当前声道的方法是： 选区背景为深兰色是当前声道，可进行各种编辑操作， 黑色背景的选区是不可编辑的声道。 注意：在单独一个声道进行的删除操作，剪切操作 将改变该声道的时间长度，使两个声道的时间长度不等， 导致声音不同步
11、改变说话的声音 效果/多普勒效应
音频信息的数字化
采样定理指出：
对一个频率在0～ fc 内的连续信号进行采样，当采样
频率为 fs ≥2 fc
时，由采样信号 xs(nTs )能无失
真地恢复为原来信号x(t) 。 采样：在时间轴上对信号数字化。 采样的三个标准频率分别为： 44.1KHz，22.05KHz和11.025KHz。 一般采样频率是自然声频率的两倍 。
音频信息的获取与处理
声音是人们用来传递信息最方便、最熟悉的方式。
早期的PC是聪明的哑巴，后来利用PC的扬声器能够发出一点音效，如今多媒体技术的发展使计算机处理音频信息已达到较成熟的阶段。
本章我们简要介绍数字音频的基本概念，然后介绍音频文件的获取和输出，以及使用音频处理软件编辑音频文件的思路、操作和技巧。
一、声音的基本概念在多媒体系统中，声音是指人耳能识别的音频信息，对音频信号的处理方法大致可分为两类：数字音频方式，分析——合成的方式。
这里首先介绍音频信号处理过程中所涉及的基本概念。
1.声音的要素（1）音调：即声音的高低，由声波振动的频率决定。
（2）音强：又叫响度，由声波振动的振幅决定。
（3）音色：音色是由混入基音的泛音所决定的，高次谐波越丰富，音色就越有明亮感和穿透力。
不同的谐波具有不同的幅值An和相位偏移|n ，由此产生各种音色效果。
（4）音质：即声音聆听效果的好坏，例如噪音信号强的声音就比噪音信号弱的声音音质要差。
（5）波形：在数字环境下用来加强声音编辑的一种图形表示。
（6）振幅：一个特定时间上的声音信号强度。
（7）数字化声音的基本参数：采样频率：声音数字化过程中，每秒钟抽取声波幅度样本的次数。
量化位数：记录每次抽样结果的数据长度，常采用的有8位、16位等。
声道数：我们通常讲的立体声，也就是具有两个相对独立声道的声音。
编码方法（压缩方法）：将采样所得数据记录下来的格式。
2.声音的数字化声音的数字化是指按照一定的采样频率，从模拟声音波形上抽取声波的一个幅度值，而后将一定范围内的幅度值用一个数字表示，即量化的过程；最后，为了使计算机能够读懂数据，我们将以特定的格式将所得数据写成二进制的数据格式，也就是编码，从而实现声音从模拟量到数字量的转化。
数字化声音的优点，归结起来有如下几点：传输时抗干扰能力强；重放时声音效果好；易进行编辑处理；易纠错；易形成数据流；可进行数据压缩。
3.音频编码及压缩方法音频编码是声音数字化过程中的最后一步，它的实现是靠各种不同的压缩方法将数据编码压缩。
多媒体音频信息处理
D
量化PCM等三种.
均匀量化
非均匀量化
差分脉冲编码调制(DPCM)
01
他编码的不是声 音采样样本值, 而是样本值及
02
其预测值的差分。 根据过去的样本 去估算 (estimate)
03
下一个样本信号 的幅度大小，这 个值称为预测值，
04
然后对实际信号 值与预测值之差 进行量化编码，
05
从而就减少了表 示每个样本信号 的位数。
一、音频信号的分类
音频信号可分为两类：
❖ 语音信号：语音是语言的物质载体，它包含了 丰富的语言内涵，是人类进行信息交流所特有 的形式。
❖ 非语音信号：主要包括音乐和自然界存在的其他 声音形式。非语音信号的特点是不含复杂的语义 和语法信息，其信息量低，识别简单。
音频信号的形式
声音可用一条连续的曲线来表示。这条连 续的曲线无论多么复杂，都可分解成一系列正 炫波的线性叠加，称为声波。因声波是在时间 上和幅度上都连续变化的量，因此称之为模拟 量。模拟信号有两个重要参数：频率和幅度。
G.721
公共网 ISDN 配音
4.0-4.5
G.722
保密电话 2.5-3.5 移动通信 语音邮件
3.7-4.0 ISDN
G.728
CD
5.0
六、数字音频的文件格式
➢ WAV文件 WAV文件又称为波形文件,是Micorsoft公司的文件 格式.WAV文件来源于对声音模拟波形的采样,并以 不同的量化位数把这些采样点的值转换成二进制数.
一个声源每秒钟可产生成百上千个波峰，把每 秒钟波峰所发生的数目称之为信号的频率。
信号周期是指两个峰点或谷底之间的相对时间。 信号的基线提供了一个测量声音的起点。信号
量化PCM等三种.
均匀量化
非均匀量化
差分脉冲编码调制(DPCM)
01
他编码的不是声 音采样样本值, 而是样本值及
02
其预测值的差分。 根据过去的样本 去估算 (estimate)
03
下一个样本信号 的幅度大小，这 个值称为预测值，
04
然后对实际信号 值与预测值之差 进行量化编码，
05
从而就减少了表 示每个样本信号 的位数。
一、音频信号的分类
音频信号可分为两类：
❖ 语音信号：语音是语言的物质载体，它包含了 丰富的语言内涵，是人类进行信息交流所特有 的形式。
❖ 非语音信号：主要包括音乐和自然界存在的其他 声音形式。非语音信号的特点是不含复杂的语义 和语法信息，其信息量低，识别简单。
音频信号的形式
声音可用一条连续的曲线来表示。这条连 续的曲线无论多么复杂，都可分解成一系列正 炫波的线性叠加，称为声波。因声波是在时间 上和幅度上都连续变化的量，因此称之为模拟 量。模拟信号有两个重要参数：频率和幅度。
G.721
公共网 ISDN 配音
4.0-4.5
G.722
保密电话 2.5-3.5 移动通信 语音邮件
3.7-4.0 ISDN
G.728
CD
5.0
六、数字音频的文件格式
➢ WAV文件 WAV文件又称为波形文件,是Micorsoft公司的文件 格式.WAV文件来源于对声音模拟波形的采样,并以 不同的量化位数把这些采样点的值转换成二进制数.
一个声源每秒钟可产生成百上千个波峰，把每 秒钟波峰所发生的数目称之为信号的频率。
信号周期是指两个峰点或谷底之间的相对时间。 信号的基线提供了一个测量声音的起点。信号
第3章 音频信息处理技术
即将量化后的数字，按一定的数据格式进行（压缩） 表示，这个过程称作编码。编码的作用。
第3章
音频信息处理技术
经过上述过程就可以得到一个用来表示声音强弱的数据 序列（如下图所示)。这个数据序列就是声音信号的数字化文
件。重新播放这个数字化文件，就可以听到原来的声音信号。
图3-6 声音信号的数字化序列
第3章
产生波形，然后通过声音发生器送往扬声器播放出来。 下面简单介绍Cakewalk的使用(安装Cakewalk，并演示)
第3章
音频信息处理技术
二、MIDI音乐合成
由上可知，计算机要想播放MIDI音乐文件，必须使用
合成器。合成MIDI乐音的方法很多，最主要的是FM合成法
和波表合成法。
1、FM合成法（调频合成法）
注：此“录音机”只能录制1分钟以内的声音，若要录制长度超过1 分钟的声音，就需要选择功能更强大的音频处理软件，如Cool Edit或随 卡赠送的录音软件等。
第3章
音频信息处理技术
用Cool Edit软件录制声音的方法如下：
(1) 将麦克风插入声卡的MIC
(2) 启动“Cool Edit”软件（假定Cool Edit已安装好） (3) 在“Cool Edit”窗口中选择“文件/新建”选项 (4) 单击“ (5) 单击“ ”按钮，开始录音 ”按钮，停止录音
第3章
音频信息处理技术
用Windows中提供的“录音机”录制声音的步骤如下： (1) 将麦克风插入声卡的MIC
(2) 启动“录音机”软件
(3) 在“录音机”窗口中选择“文件/新建”选项 (4) 单击“ (5) 单击“ ”按钮，开始录音 ”按钮，停止录音
(6)选择“文件/另存为”选项，将刚录制的声音存储成 一个数字声音文件。
音频信号的处理
把Wave文件的内容用MP3格式保存
利用专门软件进行
利用Gold Wave 利用Nero Wave Edit
利用录音机也可以转换为MP3
注意文件名及文件大小
10
音频处理之三
波形文件的编辑、修改、合成
声音的大小 回音 淡入和淡出 背景音乐合成 配乐朗诵
11
3.1.4 音频数据压缩
基本原理
所以目前并不是所有的程序都可以用它来存 储图像文件
Photoshop可以处理PNG图像文件，也可以 用PNG图像文件格式存储编辑后的图像。
28
做一套 Excel 的考题
二、办公自动化软件（共14分） 打开C:\ks\excel.xls文件，以样张为准，对Sheet1中
的表格按以下要求操作： 1、按EXCEL样张，设置表格标题为：隶书、20磅、
网络上的在线音乐欣赏 按带宽确定数据流速率，音质可变
WMA 文件Windows Media Audio 14
3.1.6 语音合成和语音识别
让计算机开口，“阅读”出文本
Windows XP自带语音阅读功能
在Word中，Excel中阅读文本演示
让计算机听懂人讲话——语音识别输入
IBM公司的Via Voice软件简介
音频信号的处理
第三章 多媒体技术应用(一)
1
媒体 和 多媒体
媒体在计算机领域有两种含义：
既可理解为存储信息的实体，如磁盘、光 盘等
也可理解为传递信息的载体，如文字、声 音、图像、动画、视频等
多媒体技术中的多媒体指的是后者：
利用多种媒体进行信息传递的技术
2
声音——音频信息
计算机处理声音 在Windows中分
Windows XP自带语音识别功能
利用专门软件进行
利用Gold Wave 利用Nero Wave Edit
利用录音机也可以转换为MP3
注意文件名及文件大小
10
音频处理之三
波形文件的编辑、修改、合成
声音的大小 回音 淡入和淡出 背景音乐合成 配乐朗诵
11
3.1.4 音频数据压缩
基本原理
所以目前并不是所有的程序都可以用它来存 储图像文件
Photoshop可以处理PNG图像文件，也可以 用PNG图像文件格式存储编辑后的图像。
28
做一套 Excel 的考题
二、办公自动化软件（共14分） 打开C:\ks\excel.xls文件，以样张为准，对Sheet1中
的表格按以下要求操作： 1、按EXCEL样张，设置表格标题为：隶书、20磅、
网络上的在线音乐欣赏 按带宽确定数据流速率，音质可变
WMA 文件Windows Media Audio 14
3.1.6 语音合成和语音识别
让计算机开口，“阅读”出文本
Windows XP自带语音阅读功能
在Word中，Excel中阅读文本演示
让计算机听懂人讲话——语音识别输入
IBM公司的Via Voice软件简介
音频信号的处理
第三章 多媒体技术应用(一)
1
媒体 和 多媒体
媒体在计算机领域有两种含义：
既可理解为存储信息的实体，如磁盘、光 盘等
也可理解为传递信息的载体，如文字、声 音、图像、动画、视频等
多媒体技术中的多媒体指的是后者：
利用多种媒体进行信息传递的技术
2
声音——音频信息
计算机处理声音 在Windows中分
Windows XP自带语音识别功能
音频信息处理
温度
15 10 5 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
时间
图 2-1
气温变化曲线
(2). 影响数字音频质量的技术参数 对模拟音频信号进行采样量化编码后，得 到数字音频。数字音频的质量取决于采样频率、 量化位数和声道数三个因素。 1). 采样频率 采样频率是指一秒钟时间内采样的次数。 在计算机多媒体音频处理中，采样频率通常采 用三种：11.025KHz(语音效果)、22.05KHz(音 乐效果)、44.1KHz(高保真效果)。常见的CD唱 盘的采样频率即为44.1KHz。
返回
音频是指人类听觉神经所能感知范围内的 声音频率，也称声频。人耳能听到的频率范围是 20Hz~20KHz，低于20Hz的音频称为次声波，高于 20KHz的音频称为超声波，两者间的音频为可听 声波，即属于多媒体音频信息范畴。但人类最敏 感的声音频率范围是3KHz~5KHz，我们说话时产生 的声波频率大约在300Hz~3KHz，音乐的频率可达 到10-20KHZ。对于高于18~20kHz和低于16~20Hz的 声音信号，无论音强如何，一般人都会听不到。 在处理声音素材时，可通过调节不同频率的音强来 优化声音的质量，如低于200Hz的低频信号可用来 增强语音的自然度和谈话风度。
(4). 数字音频信号的编码 一般情况下，声音的制作是使用麦克风或 录音机来产生，再由声卡上的WAVE合成器的 (模/数转换器)对模拟音频采样后，量化编码为 一定字长的二进制序列，并在计算机内传输和 存储。在数字音频回放时，再由数字到模拟的 转化器(数/模转换器)解码可将二进制编码恢复 成原始的声音信号，通过音响设备输出。如下 图所示。 模拟音频信号输入 播放 解码 采样/量化编码 传输/存储
信息技术中的音频处理技术
信息技术中的音频处理技术随着信息技术的不断发展，音频处理技术也得到了广泛的应用。
音频处理技术是指对音频信号进行各种处理，如音量调节、音效增强、噪声消除、声音合成等，以满足不同的需求。
本文将介绍音频处理技术的概念、应用场景、基本原理以及未来发展趋势。
一、音频处理技术的概念和应用场景音频处理技术是指对音频信号进行各种处理，以满足不同的需求。
常见的音频处理技术包括音量调节、音效增强、噪声消除、声音合成等。
音频处理技术的应用场景非常广泛，包括音乐制作、语音识别、教育娱乐、智能家居等领域。
二、音频处理技术的基本原理音频处理技术的基本原理是通过对音频信号的采样、编码、解码、增强等步骤，实现音频信号的优化和增强。
在音频处理过程中，需要考虑到音频信号的特性，如频率、振幅、相位等。
此外，还需要利用各种算法和软件，如数字信号处理器（DSP）、数字滤波器等，来实现音频信号的优化和增强。
三、常见的音频处理技术1.音量调节：音量调节是最基本的音频处理技术之一，可以通过调节音量旋钮或软件工具来实现。
音量调节可以提高或降低音频信号的音量，以满足不同的需求。
2.音效增强：音效增强是指通过添加各种音效效果，如立体声效果、环绕声效果等，来增强音频信号的听觉体验。
音效增强可以通过软件工具或硬件设备来实现。
3.噪声消除：噪声消除是指通过各种技术手段，如数字滤波器、降噪算法等，来消除音频信号中的噪声。
噪声消除可以提高音频信号的质量和清晰度。
4.声音合成：声音合成是指将不同的声音素材合并在一起，形成新的声音效果。
声音合成可以通过软件工具或硬件设备来实现，广泛应用于游戏音效、影视特效等领域。
四、未来发展趋势随着信息技术的发展，音频处理技术也将会不断发展。
未来，音频处理技术将会朝着以下几个方向发展：1.智能化：随着人工智能技术的发展，音频处理技术将会更加智能化。
智能化的音频处理技术可以根据用户的喜好和习惯，自动调整音频信号的参数和效果，提供更加个性化的听觉体验。
多媒体第三讲 音频信息的获取与处理
2.6 声音文件工具
1. Windows 操作系统自带的“Sound Recorder” 2. 买声音卡时带的工具，如声霸卡带的Wave Studio 3. 网络上下载的工具，如Cool Edit, Cakewalk Pro Audio（主要制作处理MIDI音乐）,mp3Pro Audio Player等等。 4. 声音文件的转换工具，如：豪杰超级解霸，东方1. 插孔和D形连接器 线路输入（Line In）插孔： 麦克风（MIC）输入插孔： 线路输出插孔：“Line Out”、“Audio Out”、 “Speaker” D形连接器：15芯的D形接口，可以用来连接游戏操纵 杆、游戏机入口或MIDI合成器。 2. CD-ROM接口及音频信号连接口：通常为4芯插 座，有左、右声道以及两根地线。
2.1 音频技术的主要组成部分
2. 多媒体涉及到的音频处理技术： （1）音频采集：把模拟音频信号转换成数字化音频信 号，然后存储到存储设备中。 （2）文语转换：经过语言学处理、语音学处理，把计算 机内的文本转换成声音输出。 （3）声音编码/解码：对语音信息进行压缩编码和解压缩 还原。 （4）语音识别：电脑辨别和理解人说的话。 （5）音乐合成：利用音乐合成芯片，把乐谱转换成乐曲 输出。 还有音频数据传输、音频—视频同步、音频效果与编辑等
2.2 声音卡的功能和分类
1. 声音卡的分类 声音卡的分类主要是根据其数据采样量化的位数来确 定，通常分为8位、16位和32位，位数越多，其量化精度 越高，音质就越好。 声音卡通常带有自己的CPU，具有较高的智能性和灵 活性，支持DOS环境和Windows环境下的应用开发。 数字音频部分具有的基本功能有44 .1kHz的采样 率，8位以上的分辨率，录音和播放声音信号，同时具有 压缩采样信号的能力。最常用的压缩方法是自适应脉冲编 码调制。
音频信息处理
音频增强
增强监控音频的清晰度，提高声音识别的准 确性。
在智能语音翻译系统中的应用
语音翻译
将一种语言的语音转化为另一种语言的文字或语音。
多语种支持
支持多种语言的语音识别和翻译，满足不同用户的需求。
实时翻译
实现实时语音翻译，提高跨语言沟通的效率和准确性。
翻译质量优化
不断优化翻译算法和模型，提高翻译的准确性和流畅性。
情感识别技术
通过分析音频信号中的情感特征，判断说话人的情感 状态。
情感识别算法
基于深度学习、循环神经网络等算法，提取情感特征 并进行分类。
情感识别的应用
智能客服、心理健康监测、智能家居等领域的情感交 互和情感分析。
05 音频信息处理的应用案例
在语音助手中的应用
01
语音识别
将音频信号转化为文字信息，实现 人机交互。
音频信号的频域分析
总结词
频域分析将音频信号从时间域转换到频率域，使我们能够更好地理解音频信号 的组成成分。
详细描述
通过使用快速傅里叶变换（FFT）等算法，将音频信号分解成不同频率的分量， 形成频谱图。频域分析可以用于检测和分离音频中的不同音色、音高和音效。
音频信号的倒谱分析
总结词
倒谱分析是一种用于音频信号处理的高级技术，通过分析信号的倒谱系数来提取 特征。
增益控制
调整音频信号的音量大小，确保音频信号的 响度符合要求。
压缩与限制
减小音频信号的动态范围，提高音频信号的 响度。
03 音频信号的分析与特征提 取
音频信号的时域分析
总结词
时域分析主要关注音频信号的即时表现 ，通过观察信号随时间的变化来分析音 频内容。
VS
详细描述
音频信息的获取与处理
3. 数字音频音质与数据流量 3.1 音频信号经过数字系统重现后的音质与系统频率响应的范围成正比. 模拟信号 A/D→D/A 模拟信号
“音质”正比于“采样频率”× “量化位数” 3.2 音频数据流量单位(比特率，位数，码率) kb/s(kbps) ， 8kbps = 1kBps = 采样频率 × 量化字节数 × 通道数 音频数据流量和数据量的计算 例: 对于调频广播级立体声，采样频率44.1 kHz，量化位数16 位，则音频信号 数字化后的数据量为: 44.1k×16 ×2 =1411.2 kb/s =176.4 kByte/s 采样频率 量化 声道数 数据量 电话: 11 kHz, 8位, 单声道, 88kb/s 收音机: 22kHz, 16位, 双声道, 352kb/s CD: 44.1kHz, 2Byte, 双声道, 1411 kb/s 音频数据总量=音乐时长×数据流量 例: 对于三分钟的乐曲，立体声总量=180s×176kB/s=31.68MB
第二章 音频信息的获取与处理
一．声音概述 二．数字化音频 三．音乐合成与MIDI 四．音频卡 五．数字音频压缩标准
2. 噪声 70dB: 50%的人的睡眠受到影响. 噪声性耳聋: 长期暴露在强噪声中, 听力不能复原, 引起心血管和消化系统疾病; 140dB ~160dB(高强度噪声): 会使鼓膜破裂, 双耳完 全失聪. 超音速飞机的轰声, 爆炸声: 玻璃震碎, 墙皮脱落 160dB以上的特强噪声: 使金属疲劳损坏
4.5 流式音频文件~ WMA扩展名 Microsoft 研制的一种压缩文件或流式文件, 相当于MP3, 压缩率较高和音质较好. 边下载边播放 4.6 流式音频文件~ RA扩展名 Real networks 推出的压缩格式，其压缩比可达到96:1. 4.7 数字音频文件~ PCM扩展名 模拟音频经A/D转换形成的二进制数字序列, 该文件没有文件头和文件结束标志. 音源信息完整, 冗余度过大, 音质好,数据量大. 较高保真水平, 被用于素材保存及音乐欣赏. 4.8 CD-DA音频文件~ CDA扩展名： 激光CD音乐盘格式. 音质好, 数据量大。 4.9 APE音频文件：是一种无损压缩音频技术，与MP3等有损压缩方式不同，在将CDA音 频数据文件压缩成APE格式后，还可将APE格式的文件还原为压缩前的CDA文件。APE 的文件大小约为CDA的一半。APE格式可用于通过网络传输CD质量的音乐. APE常用软件: CuteAPE(切割ape) Windows Media Player 11 千千静听 暴风影音和MPC等等。 5. 数字音频编辑：剪切粘贴, 左右声道剪切粘贴, 淡入淡出, 回声和混响, 模拟厅场。 6. 音频信号处理：声纹识别测谎，音乐合成，立体声模拟，采集，编解码和传输。
音频信息处理课程设计
音频信息处理课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握音频信息处理的基本概念、原理和方法；技能目标要求学生能够运用音频处理软件进行音频文件的编辑、合成和处理；情感态度价值观目标要求学生培养对音频信息处理的兴趣和热情，提高创新能力和团队协作能力。
通过分析课程性质、学生特点和教学要求，明确课程目标，将目标分解为具体的学习成果。
学生将能够：1.描述音频信息处理的基本概念和原理。
2.运用音频处理软件进行音频文件的编辑、合成和处理。
3.分析音频信息，提取有效信息并进行处理。
4.创作音频作品，展示创新能力和团队协作能力。
二、教学内容根据课程目标，选择和教学内容，确保内容的科学性和系统性。
本课程的教学大纲如下：1.音频信息处理基本概念：介绍音频信息处理的基本概念和原理，包括音频文件格式、采样率、比特率等。
2.音频处理软件操作：学习音频处理软件的基本操作，包括音频剪辑、效果添加、混音等。
3.音频信息分析与处理：学习如何分析音频信息，提取有效信息并进行处理，如去除噪音、增强音量、剪辑片段等。
4.音频创作与展示：通过团队协作，创作音频作品，展示创新能力和团队协作能力。
三、教学方法选择合适的教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过讲解音频信息处理的基本概念和原理，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论，促进学生之间的交流与合作，提高团队协作能力。
3.案例分析法：分析实际案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题中。
4.实验法：通过操作音频处理软件，进行音频文件的编辑、合成和处理，提高学生的实践能力。
四、教学资源选择和准备适当的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
教学资源应该能够支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
1.教材：选择适合学生年级和知识水平的音频信息处理教材，作为学生学习的基础。
第3章音频、视频的信息处理
Windows Movie Maker的主界面由工具栏、收藏 区、素材区、监视区和操作区组成。 收藏区主要用于管理图片或电影文件，确定电 影文件的生成位置。还可以设置视频效果和视 频过渡。 工作区主要用于对当前打开或导入的图像文件 进行简单的调整。 操作区(情节提要框)则可以建立一些关键帧。
对一次未完成的制作，可以将其保存为“MSWMM”类型 的项目文件，下次打开Windows Movie Maker后通过打开 项目打开该文件，继续制作。
Wave文件所占存储容量的公式：
存储量=(采样频率×量化位数×声道)×时间(秒)÷8 举例：立体声双声道采样频率为44.1kHz，量化位数为8 位，一分钟这样的音乐所需要的存储量为多少？ 存储量(字节数)=（44.1×1000×8×2)×60÷8
位数
Wave音频文件
Windows所使用的标准数字音频是Wave波形文件， 文件的扩展名是wav，记录了对实际声音进行采样的数 据。 Wave音频文件的主要缺点是文件太长，不适合长时 间记录。
习题
操作题：实验六（1~6） 原始文件和样张在 “实验六”文件夹中。
第二节 视频信息的处理技术
视频是多媒体系统中主要的媒体 形式之一。视频信息的处理包括视频 画面的剪辑、合成、叠加、转换和配 音等。
一、 数字视频文件格式
数字视频文件的格式一般取决于视频的压缩 标准。Windows系统中标准的视频格式为AVI， Mactonish计算机的视频标准格式则为MOV。 而VCD、DVD和MPEG标准又有各自的专有 格式。总体而言，视频格式一般分成影像格 式(video format)和流格式(stream video format)两大类。
音频、 第三章 音频、视频的信息处 理
对一次未完成的制作，可以将其保存为“MSWMM”类型 的项目文件，下次打开Windows Movie Maker后通过打开 项目打开该文件，继续制作。
Wave文件所占存储容量的公式：
存储量=(采样频率×量化位数×声道)×时间(秒)÷8 举例：立体声双声道采样频率为44.1kHz，量化位数为8 位，一分钟这样的音乐所需要的存储量为多少？ 存储量(字节数)=（44.1×1000×8×2)×60÷8
位数
Wave音频文件
Windows所使用的标准数字音频是Wave波形文件， 文件的扩展名是wav，记录了对实际声音进行采样的数 据。 Wave音频文件的主要缺点是文件太长，不适合长时 间记录。
习题
操作题：实验六（1~6） 原始文件和样张在 “实验六”文件夹中。
第二节 视频信息的处理技术
视频是多媒体系统中主要的媒体 形式之一。视频信息的处理包括视频 画面的剪辑、合成、叠加、转换和配 音等。
一、 数字视频文件格式
数字视频文件的格式一般取决于视频的压缩 标准。Windows系统中标准的视频格式为AVI， Mactonish计算机的视频标准格式则为MOV。 而VCD、DVD和MPEG标准又有各自的专有 格式。总体而言，视频格式一般分成影像格 式(video format)和流格式(stream video format)两大类。
音频、 第三章 音频、视频的信息处 理
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、数字音频基础
7.1.4 音频格式介绍－1
CDA 是CD Audio的缩写。音乐光碟片里面的音乐格式， 是音乐CD片最常用的档案格式 WAV 波形声音文件，是最早的数字音频格式 ，可以精 确记录各种声音但WAV格式对存储空间需求太大, 不便于交流和传播
一、数字音频基础
7.1.4 音频格式介绍－2
二、电子合成音乐－MIDI
7.2.2 电子合成音乐（ MIDI ）的原理
FM ( Frequency Modulation ) 合成
通过硬件产生正弦信号，再经处理合成音乐。 一般声卡采用的方式，音色与硬件有关，音 色较单薄
波形表（Wavetable）合成
专业声卡采用的方式。在声卡的ROM中预 存各种实际乐器的声音采样，通过调用相应的 实际声音数据合成乐音。ROM存储器的容量越 大，合成的效果越好。
语音输入技术演示
IBM ViaVoice（中文） Scansoft Drangon Naturally Speaking
音效库(推荐)
/sound.shtml（国内） /soundfx （国外）
二、电子合成音乐－MIDI
7.2.1 MIDI和WAVE的比较
MIDI
实例 文件 内容 音 源 容 量
长度：3分30秒
WAVE(MP3)
长度：3分30秒
音乐伴奏 MIDI乐器 小
歌曲和演唱 Mic，磁带，CD唱盘，音响 与音质成正比
音 质
适用性
与声卡质量有关
易编辑，声源受限， 数据量很小
与编码指标有关
周期 幅度限
基线
一、数字音频基础
7.1.2 声音的频率和幅度
多媒体技术处理的声音主 例子 dB 要是人耳可听到的20～ 20 声音工作室 20kHz的音频信号。 言语（speech）/语音： 40 夜晚的居民区 人说话的声音，其频率范 围约为300～3400Hz 60 大型百货公司 全频带声音：音乐声、风 雨声、汽车声等其他声音， 100 高速公路上的汽车 其带宽可达到20～20kHz
理等）
声音的反转、消除噪音
声音的效果处理
包括混响、回声、和声效果、动态效果、升降调、
颤音等
格式转换功能
三、数字音频的编辑和处理
Cooledit软件功能及界面简介
多轨音频编辑软件，最多可支持128个音轨，能高质量 地完成录音、编辑、合成等多种任务
三、数字音频的编辑和处理
CoolEdit音频处理实验
130 75人管弦乐队最强音
一、数字音频基础
7.1.3 声音信号的数字化
声音信号的数字化：将模拟声音信号转换 成数字编码形式以便于计算机进行处理的 过程 声音信号数字化的过程：
取样
量化
编码
声音信号的数字化（动画）
一、数字音频基础
声音信号的数字化
模拟 声音 信号 取 样 量 化 编 码 数字 声音
7.3 数字音频的编辑和处理
1.
如何转换音频文件的格式
StreamBox Ripper MP3工具包（toolkit）
2.
如何在电脑上录音
电脑Mic的使用 Windows录音机
3.
专业音频处理软件Cooledit
三、数字音频的编辑和处理
5.7.1. 如何使用StreamBox Ripper转换文件格式
声音也许是世界上中最动人心弦的元素。 任何的语言都离不开声音；尤其是那些悦 耳的音乐，能深深触动人们内心的情感， 带来美妙的感受。 能否利用好声音，是一件多媒体作品成败 与否的重要因素，本章中我们就来学习一 下数字化的声音。 春江花月夜
第七章 数字音频和合成音乐
一、数字音频基础
什么是声音、声音信号的特征 声音信号的数字化、音频文件的格式
CAI课件或游戏解说词的自动配音
文稿校对、语言学习、语音秘书、自动报警、
残疾人服务等
5.4.2语音合成技术演示
中文（科大讯飞） /speech%20shows.asp 英文
/demos/ /demo/demo_text.php /demos/ /realspeak/demo/
011010011101……
一、数字音频基础
波形声音的主要参数
1. 2. 3.
取样频率：44.1kHz 量化位数: 16Bit 声道数目: Stereo或Mono
4.
数码率（bit rate ）：指的是每秒钟 的数据量，也称比特率、码率
码率＝采样频率×量化位数×声道数 单位：bit（位）/秒 1Byte＝8bit
一、数字音频基础
7.1.4 音频格式介绍－3
MIDI 存储的不是声音信号，而是各种乐器的发 音命令，播放时系统根据这些命令合成乐 曲，midi文件的优点是非常小。
走进MIDI的世界
7.2 电子合成音乐－MIDI
1. MIDI和WAVE的比较
2. 电子合成音乐（ MIDI ）的原理
3. MIDI与WAVE的相互转换
一、数字音频基础
•音频是一种连续变化的模拟信号,可用一条连续的曲线来表 示，称为声波。因声波是在时间和幅度上都连续变化的量， 我们称之为模拟量。
•下面用声音录制软件记录的英文单词“Hello”的语音波形
一、数字音频基础
模拟音频信号的两个重要参数
模拟音频信号有两个重要参数：频率和幅度。声音的频率体 现音调的高低，声波幅度的大小体现声音的强弱。 一个声源每秒钟可产生成百上千个波，我们把每秒钟波峰所 发生的数目称之为信号的频率，单位用赫兹(Hz)或千赫兹(kHz) 表示。信号的幅度是从信号的基线到当前波峰的距离。幅度决 定了信号音量的强弱程度。幅度越大，声音越强。对音频信号， 声音的强度用分贝(dB)表示，分贝的幅度就是音量。
1、安装CoolEdit2.0 Pro 2、从网上下载一首歌曲和配乐（MP3格式）。 3、将歌曲和配乐插入的音轨1 4、在音轨2中录下自己的声音 5、单独编辑音轨2，去除噪音（效果－噪音消除－降噪 器）。 6、通过“效果－变调/变速－变速器”试听自已的声音 升高和降低音调以后的效果。 7、返回多轨界面，校正音轨2使其与音轨1同步。 8、对前后进行剪切后，将前2轨混缩到第3轨，将第3轨 另存为码率为64kbps的MP3，改文件名后提交。
一、数字音频基础
课堂习题：
例：已知数字激光唱盘（CD Audio）的标准 采样频率为44.1 kHz，量化位数为16 位， 立体声。请问一分钟 CD-DA 音乐所需的 存储空间为多少？
码率＝采样频率×量化位数×声道数×时间（单位） ＝ 44.1kHz ×16 b×2×60 s ＝ 84672 kb ＝ 10584 kB ＝ 10.3 MB
不易编辑，声源不限， 数据量大
二、电子合成音乐－MIDI
7.2.2 电子合成音乐（ MIDI ）的原理
MIDI（Musical Instrument Digital Interface） 采用音乐符号记录和解释乐谱，并合成相 应的音乐。 MIDI不是把音乐的波形进行数字化采样和 编码，而是将数字式电子乐器的弹奏过程记录 下来，如按键、力度、时间多度等等。当需要 播放这首乐曲时，根据记录的乐谱指令，通过 音乐合成器生成音乐声波，经放大后由扬声器 播出。
作业范例
5.4.1 语音合成
语音合成（Speech synthesis）：根据语言学和 自然语言理解的知识，使计算机模仿人的发声， 自动生成语音的过程。目前主要是按照文本（书 面语言）进行语音合成，这个过程称为文语转换 （Text-To-Speech,简称TTS）。 文语转换过程
文本分析 韵律分析 语音生成
三、数字音频的编辑和处理
5.7理
5.7.3 专业音频处理软件
GoldWave CoolEdit Adobe Audition
三、数字音频的编辑和处理
声音编辑软件的功能
基本编辑操作
声音的剪辑（删除、移动或复制一段声音，插入
空白等）
声音音量调节（提高或降低音量，淡入、淡出处
二、电子合成音乐（MIDI）
MIDI和WAVE的比较、MIDI演奏、WAVE转MIDI
三、数字音频的编辑和处理
如何压缩和转换声音格式 如何在电脑上录音、如何编辑声音
四、语言合成和语音识别技术
一、数字音频基础
7.1.1 什么是声音？
声音：当空气中某物体通过前后位移产生振动， 它将引起压力波，当它到达人耳时，我们会感受 达到这种压力的变化（振动），这就是声音。
MP3 由WAV文件经压缩而来，音质略低于CD和WAV 格式，但这种差异用耳朵难以分辨。压缩比1:10 WMA 音质可以与MP3相比，而大小只有MP3格式的一 半，也适用于网络，音质要好于RA格式。 RA 适用于网络的“流式文件”，可一边下载一边播 放，压缩比达 1：96，文件比MP3格式小，只是 音质较差。
一、数字音频基础
做一做，想一想
一个256M的MP3播放器能够储存采样频率 为44.1KHz、16位、立体声的WAV音乐多 长时间？ 一张650M的CD光盘一般有几首歌？一个 512M的MP3可以储存几首MP3音乐？
一、数字音频基础
几种常见数字声音的主要参数
采样率 (kHz) 11.025 22.05 44.1 量化位 声 (bit) 道 8 16 16 单 双 双 容量 编码算法 (MB/min) PCM PCM PCM 0.66 5.292 10.584 等效 音质 语音 FM广播 CD唱盘
精品课件！
精品课件！
内容回顾：
计算“金色的麦田-窦鹏.mp3”压缩前的大小？
码率＝采样频率×量化位数×声道 ＝ 44.1kHz×16bit×2 ＝ 1411kb/s (176.4kB/s) 文件大小＝码率 ×时间长度 ＝ 176.4 * (3*60+41) )kB = 37.9 MB