《多媒体技术》实验一 声音信号的获取与处理

实验一声音信号的获取与处理

预备知识

1．数字音频和模拟音频

模拟音频和数字音频在声音的录制和播放方面有很大不同。模拟声音的录制是将代表声音波形的电信号转换到适当的媒体上，如磁带或唱片。播放时将纪录在媒体上的信号还原为波形。数字音频就是将模拟的(连续的)声音波形数字化(离散化)，以便利用数字计算机进行处理，主要包括采样和量化两个方面。

2．数字音频的质量

数字音频的质量取决于采样频率和量化位数这两个重要参数。采样频率是对声音波形每秒钟进行采样的次数。人耳听觉的频率上限在20kHz左右，根据采样理论，为了保证声音不失真，采样频率应在4OkHz左右。经常使用的采样频率有11.025kHz、22.05kHz和44.lkHz等。采样频率越高，声音失真越小、音频数据量越大。量化数据位数(也称量化级)是每个采样点能够表示的数据范围，经常采用的有8位、12位和16位。例如，8位量化级表示每个采样点可以表示256个(0-255)不同量化值，而16位量化级则可表示65536个不同量化值。量化位数越高音质越好，数据量也越大。反映数字音频质量的另一个因素是通道(或声道)个数。单声道是比较原始的声音复制形式, 每次只能生成一个声波数据。立体声(双声道)技术是每次生成二个声波数据，并在录制过程中分别分配到两个独立的声道出输出，从而达到了很好的声音定位效果。Dolby AC-3音效（5.1声道）是由5个全频声道和一个超重低音声道组成的环绕立体声。

在多媒体音频技术中，存储声音信息的文件有多种格式，如Wav、Midi、Mp3、Rm等等。1）Wav格式

Wav格式的文件又称波形文件，是用不同的采样率对声音的模拟波形进行采样得到的一系列离散的采样点，以不同的量化位数（16位、32位或64位）把这些采样点的值转换成二进制数得到的。Wav是数字音频技术中最常用的格式，它还原的音质较好，但所需存储空间较大。

2）Midi格式

Midi是Musical Instrument Digital Interface（乐器数字接口）的缩写。它是由世界上主要电子乐器制造厂商建立起来的一个通信标准，并于1988年正式提交给MIDI制造商协会，便成为数字音乐的一个国际标准。MIDI标准规定了电子乐器与计算机连接的电缆硬件以及电子乐器之间、乐器与计算机之间传送数据的通信协议等规范。MIDI标准使不同厂家生产的电子合成乐器可以互相发送和接收音乐数据。Midi文件纪录的是一系列指令而不是数字化后的波形数据，所以它占用存储空间比Wav文件要小很多。

3）MP3格式

MP3是对MPEG Layer 3的简称，是目前最热门的音乐文件。其技术采用MPEG Layer 3标准对W A VE音频文件进行压缩而成，特点是能以较小的比特率、较大的压缩率达到近乎CD 音质。其压缩率可达1:12，每分钟CD音乐大约需要1兆的磁盘空间。

4）Rm格式

Rm是RealMedia文件的简称。Real Networks公司所制定的音频视频压缩规范称为RealMedia，是目前在Internet上相当流行的跨平台的客户/服务器结构多媒体应用标准，它采用音频/视频流和同步回放技术来实现在Intranet上全带宽地提供最优质的多媒体，同时也能够在Internet上以28.8Kbps的传输速率提供立体声和连续视频。

实验一声音信号的获取与处理

一、实验目的和要求

1. 掌握使用Goldwave进行使用文件格式的转换方法；

2. 掌握使用Goldwave进行声音的录制方法；

3．掌握Goldwave的基本操作方法，掌握声音素材编辑的一般过程；

4．掌握使用Goldwave进行声音的合成方法。

二、实验环境

1. 硬件环境：麦克风，耳机。

2. 软件环境：Windows 2000/XP，Goldwave。

三、实验内容与步骤

一、音频编辑

1、启动Goldwave，导入音频素材“晚秋.mp3”

2、制作淡入效果。把乐曲开始部分设置成选区，时长18秒，单击“淡入”工具按钮，制作淡入效果。

3、制作淡出效果。把乐曲结尾部分设置成选区，时长20秒，单击“淡出”工具按钮，制作淡出效果。

4、采用mp3格式保存，文件名为“晚秋_淡入淡出.mp3”，保留该文件，不要关闭。

二、音频合成

1、打开音频素材“海浪海鸥.wav”和“鸟鸣.wav”，按照下图进行3个音频素材的合成。

2、以“海浪海鸥.wav”作为背景音乐，选取合适插入点，对合成音频“晚秋_淡入淡出.mp3”作“复制”、“混音”处理。

3、将第一次合成处理后的音频素材作为背景音乐，选取合适插入点，对“鸟鸣.wav”作“复制”、“混音”处理。

保存文件。采用mp3格式，文件名为“实验1+合成.mp3”。

四、总结

注：包括制作过程中出现的问题，实验心得体会及改进意见等