多媒体技术数字音频基础PPT课件
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T——采样周期 1/T——采样频率 x(nT)——离散信号序列
16
采样定理
采样定理——当连续信号 x(t)的频谱为x(f)，以 采样间隔T采样得到离散信号x(nT)，如果满足：
当 |f|≧fc时，T≤1/2fc 或fc≤1/2T 则可以由离散信号x(nT)完全确定连续信号x(t)。
当采样频率等于fN=1/2T时，称fN为奈魁斯特频率。 fc——信号的高端截止频率。
12
音频数字化
把模拟音频信号转换成有限个数字表示的
离散序列，即实现音频数字化。它涉及到音频 的抽样、量化和编码。
在数字音频中，用数字来表示音频幅度时，
只能把无穷多个电压幅度用有限个数字表示。
即把某一幅度范围内的电压用一个数字表示， 这称之为量化。
当把模拟声音变成数字声音时，每隔一个
时间间隔在摸拟声音波形上取一个幅度值，这
常见到的音频信号
• 电话音频，调幅，调频无线电广播，高 保真立体声音频，通常用带宽来衡量其 音质
数字激光唱盘(CD)
FM AM
电话
10 20 50 200
3400 7K 15K 20K 5
音频信号的属性
音频信号有三种属性——音调、音色、音幅 （音强）
– 响度：人耳对声音强度与频率的主观感觉，与声 强（音量）不同，声强是一个客观物理量，表示 声波在单位时间内通过单位面积的声能量。
接 口 微 机
采 样 脉 冲
• 获取法：利用声音获取硬件得到声源发生的声 音
• 合成法：通过一种专门定义的语音去驱动一台
预制的语音或音乐合成器。
• 多媒体计算机中三类声音：
①语音②音乐③效果声（sound effects）如刮风、下雨
等
7
音频信号的处理
A/D转换后进行数据压缩
源自文库
存储或传输
硬件（DSP）
X(f)是一个周期函数，周期位2fc， XT(f)仍是一个周期函数，只是由X(f)分段叠加而成。
其直观结果是频谱发生混叠，声音听起来发闷。
19
采样与混叠
思考题：设音频信号的高频截至频率为7KHz， 抽样频率为6KHz，
问：0.5KHz信号中混有哪些频率的信号？
0 1 2 3 4 5 6 7 KHz 20
模拟音频
• 声音——机械振动在弹性介质中传播的 机械波。振动越强，声音越大。
• 模拟音频——将机械波转换成电信号记 录在介质中。播放时再将电信号还原。 以模拟电压的形式表示声音的强弱。幅 度越大，声音越强。
11
数字音频
• 数字音频——声音信号以一系列数字的 形式表示。在数字音频中，数字声音是 一个数据序列。它是由模拟声音经采样、 量化和编码后得到的，各种数字以不同 的命令体现。
第2章 音频信息的获取和处理
本章要点
1．数字化音频的获取与处理基本概念，模拟音 频与数字音频的区别。数字音频采样和量化的 基本原理，以及数字音频的文件格式和音频信 号的特点。
2．音频卡的工作原理、功能和分类。 3．音频编码的原理、标准以及编码解码的基本
方法。 4．音乐合成和MIDI的接口规范，以及MIDI在多
– 音调（在音乐上音调叫音高）人耳对声音调子高 低的主观感觉取决于声音频率，频率越高，音调 也越高，音调与频率成对数关系，频率增加一倍， 增加一个倍频程，音乐上叫提高了八度
– 音色 由声音的波形或它的频谱结构决定，它是个 复杂感觉，无法定量表示
6
信号的获取
话 筒 放 大
滤 波
采 样 保 持 A /D
称之为抽样。该时间间隔称为抽样周期(其倒数
称为采样频率)。
13
音频数字化
14
2.1 数字音频基础
1、数字化音频的获取与处理基本概念 2、模拟音频与数字音频的区别 3、数字音频采样和量化的基本原理 4、数字音频的文件格式 5、音频信号的特点。
采样
采样——将连续的声波信号x(t)按一定的 时间间隔（T）取值，得到离散的信号序 列x(nT)
17
采样频率
常用的音频采样率有： 8kHz、11.025kHz、22.05kHz、 16kHz、 37.8kHz、44.1kHz、 48kHz。
18
采样与混叠
若采样频率小于fN ，离散信号xnT)不能唯一地确定x(t)。这时
离散信号频谱是连续信号频谱折叠而成，即
m
X T(f)m X (fT)m X (f2fcm )
量化
为了把抽样序列x(nT)存入计算机，必须将 采样值量化一个有限个幅度值的集合x(nT)，即 将取值连续地采样变成取值离散的采样称为量 化：
– 用二进制数字表示量化后的样值。 – 用B位二进制可以表示2B个不同的量化电平。 – 存储数字音频信号的比特率为：
I=B．fs(b/s) 其中：fs是抽样率（抽样/秒）
B是每个样值的比特数（比特/抽样）
23
量化过程
量化抽样的过程：先将整个幅度划分成为有限个小幅度 (量化阶距) 的集合，把落入某
个阶距内的样值归为一类，并赋予相同的量化值。
如果量化值是均匀分布的，我们称之为均匀量化。设△为量化阶距，量化器的最大范
围是 Xmax，则：
2 X max 2B
对于小于 (i 1 ) ，而大于 (i 1 ) 的样值，
采样与混叠
思考题：设音频信号的高频截至频率为7KHz， 抽样频率为6KHz，
问：0.5KHz信号中混有哪些频率的信号？
0 1 2 3 4 5 6 7 KHz 21
抽样与混叠
思考题：设音频信号的高频截至频率为7KHz， 抽样频率为6KHz，
问：0.5KHz信号中混有哪些频率的信号？
0 1 2 3 4 5 6 7 KHz 22
软件
8
音频信号的回放
微 机
接 口
D /A
滤 波 压 放 功 放 音 箱
压 放
功 放
功 放
作 用 ： 压 D 放 A过 程 放 中 会 引 入 量 化 噪 声
功 放
放
功 放
9
2.1 数字音频基础
1、数字化音频的获取与处理基本概念 2、模拟音频与数字音频的区别 3、数字音频采样和量化的基本原理 4、数字音频的文件格式 5、音频信号的特点。
媒体技术中的应用成原理及其分类。
2
第2章 音频信息的获取和处理
2.1 数字音频基础 2.2 音频卡的工作原理 2.3 音频编码基础和标准 2.4 音频合成和MIDI规范
2.1 数字音频基础
1、数字化音频的获取与处理基本概念 2、模拟音频与数字音频的区别 3、数字音频采样和量化的基本原理 4、数字音频的文件格式 5、音频信号的特点。
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采样定理
采样定理——当连续信号 x(t)的频谱为x(f)，以 采样间隔T采样得到离散信号x(nT)，如果满足：
当 |f|≧fc时，T≤1/2fc 或fc≤1/2T 则可以由离散信号x(nT)完全确定连续信号x(t)。
当采样频率等于fN=1/2T时，称fN为奈魁斯特频率。 fc——信号的高端截止频率。
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音频数字化
把模拟音频信号转换成有限个数字表示的
离散序列，即实现音频数字化。它涉及到音频 的抽样、量化和编码。
在数字音频中，用数字来表示音频幅度时，
只能把无穷多个电压幅度用有限个数字表示。
即把某一幅度范围内的电压用一个数字表示， 这称之为量化。
当把模拟声音变成数字声音时，每隔一个
时间间隔在摸拟声音波形上取一个幅度值，这
常见到的音频信号
• 电话音频，调幅，调频无线电广播，高 保真立体声音频，通常用带宽来衡量其 音质
数字激光唱盘(CD)
FM AM
电话
10 20 50 200
3400 7K 15K 20K 5
音频信号的属性
音频信号有三种属性——音调、音色、音幅 （音强）
– 响度：人耳对声音强度与频率的主观感觉，与声 强（音量）不同，声强是一个客观物理量，表示 声波在单位时间内通过单位面积的声能量。
接 口 微 机
采 样 脉 冲
• 获取法：利用声音获取硬件得到声源发生的声 音
• 合成法：通过一种专门定义的语音去驱动一台
预制的语音或音乐合成器。
• 多媒体计算机中三类声音：
①语音②音乐③效果声（sound effects）如刮风、下雨
等
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音频信号的处理
A/D转换后进行数据压缩
源自文库
存储或传输
硬件（DSP）
X(f)是一个周期函数，周期位2fc， XT(f)仍是一个周期函数，只是由X(f)分段叠加而成。
其直观结果是频谱发生混叠，声音听起来发闷。
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采样与混叠
思考题：设音频信号的高频截至频率为7KHz， 抽样频率为6KHz，
问：0.5KHz信号中混有哪些频率的信号？
0 1 2 3 4 5 6 7 KHz 20
模拟音频
• 声音——机械振动在弹性介质中传播的 机械波。振动越强，声音越大。
• 模拟音频——将机械波转换成电信号记 录在介质中。播放时再将电信号还原。 以模拟电压的形式表示声音的强弱。幅 度越大，声音越强。
11
数字音频
• 数字音频——声音信号以一系列数字的 形式表示。在数字音频中，数字声音是 一个数据序列。它是由模拟声音经采样、 量化和编码后得到的，各种数字以不同 的命令体现。
第2章 音频信息的获取和处理
本章要点
1．数字化音频的获取与处理基本概念，模拟音 频与数字音频的区别。数字音频采样和量化的 基本原理，以及数字音频的文件格式和音频信 号的特点。
2．音频卡的工作原理、功能和分类。 3．音频编码的原理、标准以及编码解码的基本
方法。 4．音乐合成和MIDI的接口规范，以及MIDI在多
– 音调（在音乐上音调叫音高）人耳对声音调子高 低的主观感觉取决于声音频率，频率越高，音调 也越高，音调与频率成对数关系，频率增加一倍， 增加一个倍频程，音乐上叫提高了八度
– 音色 由声音的波形或它的频谱结构决定，它是个 复杂感觉，无法定量表示
6
信号的获取
话 筒 放 大
滤 波
采 样 保 持 A /D
称之为抽样。该时间间隔称为抽样周期(其倒数
称为采样频率)。
13
音频数字化
14
2.1 数字音频基础
1、数字化音频的获取与处理基本概念 2、模拟音频与数字音频的区别 3、数字音频采样和量化的基本原理 4、数字音频的文件格式 5、音频信号的特点。
采样
采样——将连续的声波信号x(t)按一定的 时间间隔（T）取值，得到离散的信号序 列x(nT)
17
采样频率
常用的音频采样率有： 8kHz、11.025kHz、22.05kHz、 16kHz、 37.8kHz、44.1kHz、 48kHz。
18
采样与混叠
若采样频率小于fN ，离散信号xnT)不能唯一地确定x(t)。这时
离散信号频谱是连续信号频谱折叠而成，即
m
X T(f)m X (fT)m X (f2fcm )
量化
为了把抽样序列x(nT)存入计算机，必须将 采样值量化一个有限个幅度值的集合x(nT)，即 将取值连续地采样变成取值离散的采样称为量 化：
– 用二进制数字表示量化后的样值。 – 用B位二进制可以表示2B个不同的量化电平。 – 存储数字音频信号的比特率为：
I=B．fs(b/s) 其中：fs是抽样率（抽样/秒）
B是每个样值的比特数（比特/抽样）
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量化过程
量化抽样的过程：先将整个幅度划分成为有限个小幅度 (量化阶距) 的集合，把落入某
个阶距内的样值归为一类，并赋予相同的量化值。
如果量化值是均匀分布的，我们称之为均匀量化。设△为量化阶距，量化器的最大范
围是 Xmax，则：
2 X max 2B
对于小于 (i 1 ) ，而大于 (i 1 ) 的样值，
采样与混叠
思考题：设音频信号的高频截至频率为7KHz， 抽样频率为6KHz，
问：0.5KHz信号中混有哪些频率的信号？
0 1 2 3 4 5 6 7 KHz 21
抽样与混叠
思考题：设音频信号的高频截至频率为7KHz， 抽样频率为6KHz，
问：0.5KHz信号中混有哪些频率的信号？
0 1 2 3 4 5 6 7 KHz 22
软件
8
音频信号的回放
微 机
接 口
D /A
滤 波 压 放 功 放 音 箱
压 放
功 放
功 放
作 用 ： 压 D 放 A过 程 放 中 会 引 入 量 化 噪 声
功 放
放
功 放
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2.1 数字音频基础
1、数字化音频的获取与处理基本概念 2、模拟音频与数字音频的区别 3、数字音频采样和量化的基本原理 4、数字音频的文件格式 5、音频信号的特点。
媒体技术中的应用成原理及其分类。
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第2章 音频信息的获取和处理
2.1 数字音频基础 2.2 音频卡的工作原理 2.3 音频编码基础和标准 2.4 音频合成和MIDI规范
2.1 数字音频基础
1、数字化音频的获取与处理基本概念 2、模拟音频与数字音频的区别 3、数字音频采样和量化的基本原理 4、数字音频的文件格式 5、音频信号的特点。