第3章音频信息的获取与处理教材
第三章多媒体音频信息处理
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。
二、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。
1996.3 1992.9 1996.3
音频编码标准和算法
编码 类型
波形 编码
参数 编码
混合
算法
PCM
μ(A)
APCM DPCM
ADPCM
SBADPCM
LPC
CELPC VSELP RPECELP
名称 均匀量化
μ(A) 自适应量化 差值量化 自适应差值量化
子带一自适应差值量化
线性预测编码 码激励LPC
①高压缩比，存储空间小。 ②适合网络播放。 ③音质不是很好。 ④专用播放器Realplayer、
超级解霸2001以上的版本等
➢ AIFF格式文件
AIF是音频交换文件格式（Audio Interchange File Format）的英文缩写，是苹果计算机公司开发的一 种声音文件格式。
七、声卡
虽然PC声卡是在20世纪90年代才得以普及，但 它的问世却是在1984年。英国的ADLIB公司是目前公 认的“声卡之父”，虽然他们最初开发的产品只能提供 简单的声音效果，并且无法处理音频信号，但在当时 无疑已经是一个很大的突破。由于技术不够成熟，成 本又非常昂贵，因此这类带有试验品性质的早期ADLIB 音乐卡，因在当时计算机的运算速度还不足以应付大 规模的多媒体处理，所以未能普及。
多媒体技术之音频信息的获取与处理PPT课件( 75张)
常用音频采样率：8kHz、11.025kHz、16kHz、22.05kHz、44.1kHz 及 48kHz
2.2.2 数字音频获取
● 量化
量化概念
通过采样得到的表示声音强弱的函数 x(nT) 是连续的，为把 x(nT) 存入计 算机，就必须将采样值离散化，即量化成一个有限个幅度值的集合 x(nT)
多媒体技术及其应用
第二章 音频信息的获取与处理
● 主要知识点
2.1声音概述 2.2数字化音频 2.3音乐合成与 MIDI 2.4音频卡 2.5数字音频压缩标准
2.1.1 声音定义 ● 声音概念 ● 声音特性
2.1.2 声音基本特点 ● 声音传播 ● 声音频率 ● 声音传播方向 ● 声音三要素 ● 声音连续、相关及
实时性 声音具有实时性。对处理声音的计算机硬件和软件提出很高要求
2.2 数字化音频
转换
模拟信号
数字信号
音频数字化需要考虑的问题
采样、量化、编码
模 拟 信 号 的 数 字 化 过 程
100101100011101
音频信号处理过程流程
音
频采
开信 样
始
号 频
频 率
率
采 样
量 化
保 存 为 声 音 文 件
周期
用声音录制软件记录的英文单词“Hello”的语音 实际波形
2.1.2 声音特点
● 声音的传播方式
声音是依靠介质 ( 比如：空气、液体、固体 ) 的振动进行传播的 声源是一个振荡源，它使周围介质产生振动，并以波的形式传播 人耳感觉到这种传播过来的振动，反映到大脑，就意味听到声音 声音在不同的介质中传播，其传播速度和衰减速率都是不一样的
《声音素材的获取和处理》教学设计
师： 作为信息技术专业的学生， 不 仅要懂得欣赏美、 享受美， 更要去创造 美。 琴水漫夜》 这段音频由朗读声音 和背景音乐混合而成。 那么， 这段朗读 的声音是怎么获取的？ 其中的背景音乐 又是怎么添加上去的呢？ 本节课我们就
一
上获取音频资源； 利用互联网获取音 频资源， 常用到的网站有： 中国音乐网 （ ｔ ：／ ｈｔ ／ ｗｗｗ． ｓ ． ．ｅ） 素材 ｐ ｍｕ ｉ ｃ ｎｔ、 ｃｎ 网 （ｔ ： ｗｗｗ． ｃ０ ｏ ／ｏ ｎ ） ｈｔ ／ ｐ／ ｐ Ｏ ． ｒ ｓｕ ｄ、 ｉ ｃｎ 声音网（ｔｐ／ ｗｗｗ． ５ ．ｏ ） ｈ ｔ ：／ ５ ｙＣ ｍ／ ｄ
师利用Ｐ Ｔ Ｐ 课件展 示音频 的格 式 与获取方法 。
行制作、 编辑及合成音乐。
难点： 掌握 利用音 频处 理 软件
Ｔ ｔ ｅＤｄｒ 行消声、 ｏａ Ｒ ０ｒｅ ｌ 进 混音等效果 的处理 。
பைடு நூலகம்学情分析
学生对于多媒体音频处理软件已
有所了解。 通过前面几节课的学习， 学
生对于音频 的处理有 一定的认 知能力， 但灵 活运用音频 处理技术 进行 专业化
黪 教学内容分析 （ 《 声音素材的获取和处理 是高职 多媒体技术应用 第三章中的一节内 容 本课要求学生掌握声音媒体的采
集 与制作， 进
师利用Ｐ Ｔ Ｐ 课件展示声音、 语音、 音乐及效果的概念图， 如下图。 师： 被数字化了的声音 称为 “ 音 频”声音文件也就随之被称为 “ ， 音频 文件” 根据音频记录和存储方式的不 。 同， 数字音频具有不同的格式。
ｔｇ ４ｃｎｔｕｎ 信息技术课 ｏ ａ ＠ｈａ ｄｃ｝ ｕ ｏ ｉｉ ＿ ｅ
声音素材的获取和处理 教学设计
02 音频信息的获取与处理
第2章音频信息的获取与处理2.1数字音频基础2.1.1模拟音频和数字音频2.1.2音频的数字化1. 采样频率2. 量化数据位数(也称量化级、样本尺寸等)图2.1声音波形的采样和量化3. 单声道与双声道4. 数字音频的存储2.1.3数字音频的文件格式1. 波形音频2. VOC文件3. MIDI文件4. CMF文件5. CD音频2.1.4音频信号的特点2.1.5 3D音频1. DirectSound 3D2. Aureal 3D3. EAX4. Sensaura5. Qsound6. IAS2.2声卡的组成与工作原理2.2.1声卡的功能、技术指标与分类1. 声卡的功能2. 声卡的技术指标3. 声卡的分类2.2.2声卡的组成和布局图2.2典型声卡的平面图1. MIDI/GAME端口图2.3 MIDI及游戏摇杆接口2. I/O接口图2.4声卡的I/O端口3. CD-ROM接口4. 声音处理芯片5. 功率放大芯片6. 跳线和SB-link接口2.2.3声卡的工作原理图2.5声卡原理框图2.2.4 SPDIF数字音频接口1. SPDIF概述2. SPDIF在多媒体声卡上应用的优势和不足2.2.5音频卡的发展和改进1. 改善声音质量2. 统一音频卡标准3. 简化安装的即插即用音频卡4. 三维环绕立体声5. 全双工声音处理6. 与通信技术的结合7. 单一芯片2.3音频编码基础和标准2.3.1音频编码的基础1. 时域信息的冗余度2. 频域信息的冗余度3. 人的听觉感知机理4. 音频编码的分类2.3.2音频编码标准1. G.711图2.6正输入码与A律输出码的关系图2.7 ADPCM编码器和解码器的框图4. G.728图2.8 CELP编码和解码器5. MPEG中的音频编码图2.9音频编码器基本结构框图图2.10音频解码器结构框图6. AC-3编码和解码图2.11 AC-3 5.1声道图2.12 AC-3可编程解码器图2.13 AC-3编码器框图图2.14 AC-3编码流程图图2.15同步帧结构图图2.16 AC-3解码器框图2.4音乐合成和MIDI规范2.4.1音乐合成图2.17 YM3812管脚排列图2.18音乐系统框图2.4.2 MIDI规范1. MIDI的基本术语2. MIDI和多媒体PC图2.19 MIDI乐器音的连接3. MIDI 1.0的技术规范图2.20 MIDI的接口电路2.5语音识别2.5.1语音识别的发展和分类2.5.2汉语语音识别系统的工作原理及其应用1. 汉语本身的特点对语音识别系统的影响2. 汉语语音识别系统的工作原理图2.21汉语听写机的系统结构图2.22预切分状态图图2.23语音流自动切分引擎层次示意图3. 语音识别技术的应用小结习题2.1数字音频采样和量化过程所用的主要硬件是_______。
初中信息技术《音频、视频素材的获取与加工》单元教材教学分析
学段及学科
初中信息技术
教材版本
单元名称
《音频、视频素材的获取与加工》
单元教材主题内容与价值作用
音、视频的获取与加工，视频效果和过度
单元目标
声音、视频文件的获取，常见声音、视频文件格式，声音、视频的编辑与合成。
重点、难点与关键
重点：常见声音、视频文件格式；声音、视频的编辑与合成。
难点；熟练应用GoldWave、WindowsMovieMaker2.6
教学方法和手段的设计
探索问题法和实践应用发
学生思想教育和行为习惯的培养及学习方法
让学生在进行信息的交流和传递时，除了使用文字和图像，还用到音频和视频，让生活更丰富，信息交流更加直接、生动和真实。
课时安排
第一课时：声Байду номын сангаас、声音文件格式、常用声音文件编辑软件介绍
第二课时：GoldWave软件的使用
第三课时：视频、视频文件格式、常用视频文件编辑软件介绍
第四课时：WindowsMovieMaker2.6软件的使用
说明
GoldWave、WindowsMovieMaker2.6软件的应用
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。
信息技术七下《编辑音频数据》优秀教学设计
本课为本单元设计中第三课《音频数据处理》。
第二课《音频数据》内简单的编辑：裁剪、删除等；难点：根据自己的需求，利用GoldWave软件对音频素材进行混音效果的制作、改变音调等编辑。
◆教学资源准备：“编辑音频数据”自主学习平台。
◆教学策略与手段：在本课中注重引导学生通过自主学习、探究学习、小组协作学习，在完成任务中学习知识、获得技能、形成能力。
此外在本节课中引入了科学有效的评价策略：主要要求学生在一定的情境中，通过完成特定任务获得成就，在成就中展示能力，在能力中考查学生知识与技能的掌握情况。
它更为注重的是学生的学习过程，主要考查的是学生知识与技能的掌握情况。
评价表设计如下：四、学习过程环节一：知识回顾，项目衔接（5分钟）【学习任务】通过欣赏上节课同学录制的音频数据，回顾前课知识点，并根据“音频评分表”分析所录制音频素材的优缺点，得出音频数据需要优化的优化点，并寻求具体的优化方法，试着用技术来“玩美声音”。
【学生活动】1.根据项目策划书，和音频评分表，分析所展示的音频的优缺点2.分析并说一说音频素材的优化方法。
3.根据需要，找一找音频编辑软件。
【学习指导】1.提供项目策划书和音频评分表，引导分析所展示音频数据的优缺点。
2.引导分析音频素材的优化方法。
3.引导利用网络找一找可以运用哪些音频编辑软件，之后推荐一款软件：GlodWave。
【关键问题】1.根据他们的项目规划书，这些同学的音频需要优化哪些问题？2.你觉得可以运用什么方法来达到你们所说的优化结果呢？3.你知道哪些音频编辑软件？或者说通过网络你能找到哪些音频编辑软件？【设计意图】播放上节课学生录制的音频数据，并提供一定的支架：如项目策划书、音频评价表等让学生自己去分析问题，发现问题，如有多余的停顿、需要添加背景音、有噪音等等，再根据这些具体的问题去寻求问题解决方案，如“采用什么样的软件能达到效果，软件哪里找？”等等，这样才能真正让学生体验问题解决的一般思维过程，有助于学生计算思维的发展。
全国优质课一等奖初中八年级信息技术下册《音频信息的加工》教学设计+说课稿
第二节音频信息的加工（第一课时）一、教材分析《音频信息的加工》是海南出版社《信息技术》八年级（下册）第一章《音频信息加工》第二节内容。
要求学生通过本节课的学习，能够使用正确的方式对获取的音频信息进行加工、处理、表达和交流。
同时把提升本部分教学内容的文化内涵融入到教学中，让学生体验音乐在信息表达交流中的独特魅力。
二、学情分析通过前一节的学习，学生已经具备了相应的音频信息获取和录音技术能力，本节课是在前一节课基础上加强音频信息简单加工的实践课。
但由于学生初步接触音频信息加工，这节课的操作部分过多，考虑到学生的接受能力有限，故需要用两个课时完成，本节课只讲前段部分。
另外，学生平时比较喜欢听音乐，学生具有强烈的好奇心和求知欲，只要能够恰当的进行教学设计，学生一定会在教师指导下取得良好的学习效果。
三、教学目标知识与技能1、了解音频编辑软件Adobe Audition的基本使用。
2、掌握并运用Adobe Audition对音频信息进行简单加工的基本方法。
过程与方法1、通过教师的讲解和演示，引导学生自主探究学习，增强解决问题的能力和实践的能力。
2、能够归纳出如何利用音频处理软件来加工处理信息，并提炼出解决问题基本思想和方法。
情感态度与价值观1、培养学生人文素养；音频作品制作为同学们发挥想象、展现个性提供广阔空间。
2、激发学生的兴趣和创新能力，培养学生解决问题的能力和实践能力。
四、教学重点1、掌握音频信息的加工与合成方法。
2、让学生通过自主探究学习提高解决实际问题的能力。
五、教学难点音频信息中多轨道合成技术的掌握。
六、教法学法讲授法、演示法、任务驱动、自主探究学习七、教学环境多媒体网络电子教室，音响，耳机，投影仪八、教学过程1、创设情境，巧妙引入本课主题在正式上课前4分钟，便开始播放网络上下载的《当你老了》诗歌朗诵和手机铃声，当学生走进机房便被深深地吸引。
正式上课时，给学生讲《三人行》故事，启发学生思考，引起学生的学习兴趣。
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。
八年级上音频和视频信息的获取与编辑
目录重要提醒《国家九年义务教育课程综合实践活动指导纲要（7——9年级）》中指出：中小学信息技术教育是为了适应以计算机技术和通信技术应用为核心的信息时代对人才培养提出的新要求而设置的学习领域，是以培养学生的信息素养和信息技术应用能力为主要目标，以操作性、实践性和探究性为特征的课程。
初中信息技术教育的目标是：发展学生积极学习和探究信息技术的兴趣，巩固良好的信息意识和健康负责的信息技术使用习惯，提高信息处理能力，强化学生使用信息技术支持各种学习和解决各类问题的意识与能力。
教材分析：教材以为信息活动为主线，从实际应用出发，（1）让学生在实践活动中，体验借助计算机和网络获取、处理、表达信息并用以解决实际问题、开展学科学习的过程；（2）在活动中理解感知信息的重要性，分析信息编码以及利用计算机等常见信息处理工具处理信息的一般过程；（3）发展积极参加信息技术活动、主动探究信息技术工作原理和信息科技奥秘的兴趣；（4）在参与实践活动的过程中，思考讨论和分析与信息技术应用相关的社会现象，养成适当的信息技术使用习惯。
第一单元音频和视频信息的获取与编辑学习目标（1）掌握音频和视频信息的获取方法与途径。
（2）了解音频和视频信息的存储格式，学会播放和转换音频、视频文件。
学会对音频和视频文件进行简单编辑。
音频和视频信息是信息技术社会中不可或缺的重要组成部分，是人们信息交流、生活娱乐及多媒体作品中常见的元素。
在计算机中，可以播放和应用本机中的音频、视频文件，还可以通过不同的途径获取外部的音、视频内容，并将其加到计算机中，实现音频、视频的数字化，方便我们的编辑、创作、应用。
本单元我们将学习音频、视频信息的获取与编辑，并利用这些技术创作音频、视频作品。
本单元知识框架第一课：音频信息的获取（2个课时）【教学目标】（1）通过网络和CD光盘获取音频信息。
（2）自己动手录制音频信息。
（3）音频格式的转换。
（4）初步掌握播放音频文件的常用软件。
获取与加工音频课件
学习过程
学习过程
3、音频编辑
对于获取的声音，通常需要进行删除、裁剪、混合、添加特殊 效果等编辑，以增强声音信息的表现力。
学习过程 3.1、删除片段
删除片断是对声音的波形文件进行裁剪加工处理，去除声音信息中 的空白或多余部分的一种方法，如图7.1-5所示。
学习过程
3.2、连接声音
连接声音是指将录制好的几个声音文件在适当位置 处连接起来，以形成一个声音文件。
学习过程
2、音频文件类型与播放
数字化的声音类型有很多种，其播放和处理方式也有所不同。计算 机是处理和播放音频的理想工具之一，而人们常用的CD、MP3播放机更 加便携。
常用的音频文件格式有WAV、MP3、RA、APE、WMA和MIDI等，常用 的播放软件有暴风影音、Windows Media Player、音乐（图7.1-4）、 酷狗音乐等。
在声音处理过程中，有时还要做一些特殊效果的处理，例如 回声、变声、反向播放、淡入淡出、减噪等。在GoldWave软件中， 可利用“效果”菜单进行加工处理。
图7.1-7混音
学习过程
3.5、声音格能 （图7.1-8），支持WAV、APE、 MP3、WMA等格式转换。
学习过程ห้องสมุดไป่ตู้
在多媒体作品的制作过程中，有时需要直接录制声音信息，如解 说、朗读、旁白等。数码录音笔、手机、MP3播放器等都是常用的数 字录音工具。也可利用声卡、话筒以及录音软件在计算机中进行语音 录制，计算机中常用的录音和编辑软件有录音机、GoldWave、Cool Edit Pro等。
学习过程
用GoldWave软件录制一段朗诵，要求录制时间为“5分钟”，音 质为“收音机质量”，文件格式为WAV。 1.运行GoldWave。 2.单击工具栏上的“新建”按钮，在“新建声音”对话框中选定音质， 如图7.1-2所示。
第3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)。
以下图所示的原始模拟波形为例进行采样和量化。
假设采样频率为1000次/秒，即每1/1000秒A/D转换器采 样一次，其幅度被划分成0到9共10个量化等级，并将其采样的 幅度值取最接近0~ 9之间的一个数来表示，如下图所示。图中每 个正方形表示一次采样。
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 ms
2019年4月26日3时41分
幅度限
周期
基线
2019年4月26日3时41分
二、数字音频
声音的A/D与D/A转换
A/D转换就是把模拟信号转换成数字信号的过程，模拟电信 号变为了由“0”和“1”组成的Bit信号。这样做的好处是显而 易见的，声音存储质量得到了加强，数字化的声音信息使计 算机能够进行识别、处理和压缩 。 A/D转换的一个关键步骤是声音的采样和量化，得到数字音 频信号，它在时间上是不连续的离散信号。 借助于A/D或D/A转换器，模拟信号和数字信号可以互相转 换。
第2章音频信息的获取和处理
2.1 数字音频基础 2.2 声卡的组成与工作原理 2.3 音频编码基础和标准 2.4 音乐合成和MIDI标准
2019年4月26日3时41分
2.1数字音频基础
随着多媒体信息处理技术的发展，计算 机数据处理能力的增强，音频处理技术受到 重视，并得到了广泛的应用，如：视频图像 配以娓娓动听的音乐和语音 ；静态或动态图 像配以解说和背景音乐 ；立体声音乐可增加 空间感 ；游戏中的音响效果等。
失真在采样过程中是不可避免的，如何减少失真呢？ 可以直观地看出，我们可以把上图中的波形划分成更为细 小的区间，即采用更高的采样频率。同时，增加量化精度， 以得到更高的量化等级，即可减少失真的程度。在下图（左）中， 采样率和量化等级均提高了一倍，分别为2000次/秒和20个量化等 级。在下图（右）中，采样率和量化等级再提高了一倍，分别达 到4000次/秒和40个量化等级。从图中可以看出，当用D/A转换器 重构原来信号时（图中的轮廓线），信号的失真明显减少，信号 质量得到了提高。
声音数字化分为采样和量化两个步：
• 采样就是每隔一段时间就读一次声音信号的幅度，记录下 来的原始模拟声波在某一时刻的状态，称之为样本；每秒 钟抽取声波幅度样本的次数，称为采样频率；
• 量化：把采样得到的声波幅度转化为数字值，也就是把某 一幅度范围内的电压用一个数字表示。
2019年4月26日3时41分
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。
2019年4月26日3时41分
2. 量化数据位数（也称量化级、样本尺寸等）
采样只解决了音频波形信号在时间坐标(即横轴)上把一个波形 切成若干个等分的数字化问题，但是还需要用某种数字化的方法来 反映某一瞬间声波幅度的电压值大小。该值的大小影响音量的高低。 我们把对声波波形幅度的数字化表示称之为“量化”。量化位数 是 每个采样点能够表示的数据范围，有8/12/16/32位。量化级 的大 小决定了声音的动态范围，即被记录和重放的声音最高与最低之间 的差值。量化的过程是先将采样后的信号按整个声波的幅度划分成 有限个区段的集合，把落入某个区段内的样值归为一类，并赋于相 同的量化值。如何分割采样信号的幅度呢? 我们还是采取二进制的方 式，以８位(bit)或16位(bit)的方式来划分纵轴。也就是说在一个以8 位为记录模式的音效中，其纵轴将会被划分为一个量化等级，用以 记录其幅度大小。量化位数越高音质越好，数据量也越大。
2019年4月26日3时41分
3、单声道与双声道
反映音频数字化质量的另一个因素是通道（或 声道）个数。记录声音时，
如果每次生成1个声波数据，称为单声道； 如果每次生成2个声波数据，称为立体声（双声道）。 立体声更能反映人的听觉感受，数字音频还受其他一 些因素（如扬声器质量）的影响。
2019年4月26日3时41分
本章主要介绍音频的相关知识。
2019年4月26日3时41分
2.1.1模拟音频和数字音频
一、模拟音频
规则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。 用声音录制软件记录的英文单词“Hello”的语音实际波形
2019年4月26日3时41分
2019年4月26日3时41分
1. 采样频率
信息论的奠基者香农（Shannon）为实现A/D转换，需要把 模拟音频信号波形进行分割，这种方法就是采样(Sampling)。 采样的过程是把时间上的连续信号变成时间上的离散信号。该 时间间隔称为采样周期，其倒数为采样频率。采样频率是指计 算机每秒钟采集多少个声音样本。采样频率越高，声音失真越 小，存储音频的数据量也越大。常用的有8kHz , 11.025kHz, 22.05, kHz 16kHz, 44.1kHz, 48kHz等。
100101100011101
模拟信号的数字化过程
2019年4月26日3时41分
2.1.2音频的数字化
多媒体计算机产生声音的方式主要有3种： 由外部声音源进行录制与重放的波形音频、MIDI音 乐的MIDI音频
/programs/view/AB0N4boBhFY/
2019年4月26日3时41分
模拟音频的数字化过程
数字化的声音易于用计算机软件处理，现在几乎所有 的专业化声音录制、编辑器都是数字方式。对模拟音频数字 化过程涉及到音频的采样和量化。
采样和量化的过程可由A/D转换器实现。A/D转换器以固定的 频率去采样，即每个周期测量和量化信号一次。经采样和量化 后声音信号经编码后就成为数字音频信号，可以将其以文件形 式保存在计算机的存储介质中，这样的文件一般称为数字声波 文件。