第二章音频的数字化

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《音频数字化》课件

《音频数字化》课件

音频编辑和处理
数字音频工具提供丰富的编辑和处理功能,使音频 效果更加精细和个性化。
音频传输和存储
数字音频的压缩和网络传输技术使得音频内容能够 快速传输和存储。
音乐播放器和流媒体服务
数字音频技术促进了音乐播放器和流媒体服务的发 展,使音乐更普及和便捷。
结语
音频数字化的未来发展充满无限可能,但也面临着一些挑战。只有充分认识和发挥音频数字化的 价值和意义,才能更好地应对挑战。
音频数字化的意义
音频数字化使得音频信号能够以数字形式存储、传输和处理,提高音频质量和便捷性。
常见的音频数字化格式
常见的音频数字化格式包括WAV、MP3、AAC、FLAC等。
音频数字化原理
音频数字化涉及模拟信号与数字信号之间的转换,以及ADC和DAC转换器的工作原理。
模拟信号与数字信号
模拟信号是连续变化的信号,而 数字信号是离散的信号,可以通 过采样和量化将其转换。
1
录制和采集
使用录音设备或计算机软件采集音频信号,并将其转为数字音频。
2
编码和压缩
对数字音频进行编码和压缩,以减少文件大小并提高传输效率。
3
存储和传输
将数字音频保存在存储设备中,或通过网络传输音频格式决定了音频信号的存储和传输方式,常见格式包括WAV、MP3、AAC、FLAC等。
WAV格式
WAV是一种无损音频格式,支持高音质的音频录制和 编辑。
MP3格式
MP3是一种有损压缩音频格式,文件大小较小,适合 在网络上传输和存储。
AAC格式
FLAC格式
数字音频的应用
数字音频在音频录制、编辑和处理、音频传输和存储、音乐播放器和流媒体服务等方面得到广泛应用。
音频录制

第二章 数字音频编辑与处理

第二章 数字音频编辑与处理

定俗成的整个电脑音乐的统称。
● 特点:文件不记载声音本身波形数据,可以理解为一个乐队的“总谱”
:上边记录的是有哪些乐器、每种乐器的音高、节奏、强弱等;通过声卡将
这个乐谱识出来,并用已经存放在声卡或者软件中的音色库把对应的声音播 放出来。 ● 应用:适合应用在对资源占用要求苛刻的场合,比如多媒体光盘、游戏 制作、背景音乐等。主要用于计算机声音的重放和处理。
● 声音的三要素
代表声音的快慢,与频率有关;使
● 音调 — (快慢)
用音频处理软件对声音的频率进行
调整时,其音调也会随之发生变化 (慢) (快) 声音的强度 (响度或音量),与声波振幅成
● 音强 — (强弱)
正比;唱盘、CD 盘等声音载体中的音强
不变,通过播放设备的音量控制可改变聆 (弱) (强) (停) 听时强度;音频处理软件可提高声源音强 声音的特色,主要影响因素是复音;复
主讲:韩立华
信息学院基础教研室
目标
• • • • • • 掌握声音的概念、特点和三个要素; 理解模拟音频转换为数字音频的过程; 掌握常见的音频文件格式及其特点; 了解音量调整、声音录制等基本知识; 掌握音频处理软件CoolEdit的基本用法。 会用CoolEdit制作自己的音频作品。
数字音频编辑处理
数字音频编辑处理
(1)采样
采样是采集声音模拟信号的样本,然 后再转换成数字信号。
数字音频编辑处理
(1)采样
采样是采集声音模拟信号的样本,然后再转 换成数字信号。
采样用两个参数来衡量:
采样频率 采样分辨率
又称:采样位数、 采样精度、量化 位数、量化精度
单位时间内 采样的数量
记录每次采样值大 小的数值的位数

三年级《数字化声音》教案

三年级《数字化声音》教案

三年级《数字化声音编辑》优秀教案第一章:声音与数字化教学目标:1. 了解声音的数字化过程。

2. 学习音频文件的基本格式。

3. 掌握音频编辑软件的基本操作。

教学重点:1. 声音的数字化过程。

2. 音频文件的基本格式。

3. 音频编辑软件的基本操作。

教学难点:1. 音频文件的基本格式。

2. 音频编辑软件的基本操作。

教学准备:1. 计算机或平板设备。

2. 音频编辑软件(如Audacity)。

教学过程:1. 导入:向学生介绍声音的数字化过程,引导他们思考声音如何被转化为数字信号。

2. 讲解:讲解音频文件的基本格式,如WAV、MP3等。

3. 演示:使用音频编辑软件进行基本操作,如剪切、复制、粘贴等。

4. 实践:让学生分组使用音频编辑软件进行实践操作,教师巡回指导。

作业布置:1. 学生分组完成一个简单的音频编辑项目,如剪辑一段音频片段。

第二章:音量的调整与效果处理教学目标:1. 学习音量的调整方法。

2. 了解音频效果处理的基本技巧。

教学重点:1. 音量的调整方法。

2. 音频效果处理的基本技巧。

教学难点:1. 音量的调整方法。

2. 音频效果处理的基本技巧。

教学准备:1. 计算机或平板设备。

2. 音频编辑软件(如Audacity)。

教学过程:1. 复习:回顾上一章所学的内容,检查学生的掌握情况。

2. 讲解:讲解如何调整音量,如放大、缩小等。

3. 演示:使用音频编辑软件进行音量调整和效果处理,如混响、淡入淡出等。

4. 实践:让学生分组使用音频编辑软件进行音量调整和效果处理,教师巡回指导。

作业布置:1. 学生分组完成一个音频效果处理项目,如为一段音频添加混响效果。

第三章:剪辑与拼接音频教学目标:1. 学习音频剪辑的方法。

2. 掌握音频拼接的技巧。

教学重点:1. 音频剪辑的方法。

2. 音频拼接的技巧。

教学难点:1. 音频剪辑的方法。

2. 音频拼接的技巧。

教学准备:1. 计算机或平板设备。

2. 音频编辑软件(如Audacity)。

数字音频处理与音乐制作教程

数字音频处理与音乐制作教程

数字音频处理与音乐制作教程第一章:数字音频处理介绍1.1 什么是数字音频处理?1.2 数字音频处理的历史发展1.3 数字音频处理的应用领域第二章:音频采样与数字化2.1 音频采样的原理和过程2.2 常见的音频采样率和比特深度2.3 音频数字化的优势与劣势第三章:数字音频处理软件3.1 数字音频处理软件的功能与分类3.2 常见的数字音频处理软件介绍3.3 数字音频处理软件的操作与应用第四章:音频编辑与修复4.1 音频编辑的基本操作技巧4.2 音频修复的方法与工具4.3 音频编辑与修复的实例演示第五章:音频效果处理5.1 音频效果处理的基本概念5.2 常见的音频效果处理器介绍5.3 音频效果处理的实践应用第六章:音频编码与格式转换6.1 音频编码的原理与常见格式6.2 音频格式转换的方法与工具6.3 音频编码与格式转换的注意事项第七章:音乐制作基础7.1 MIDI音乐制作的原理与应用7.2 MIDI音乐制作软件介绍7.3 制作简单音乐作品的实例演示第八章:音乐编曲与混音8.1 音乐编曲的基本原则与技巧8.2 音乐编曲软件介绍8.3 音乐混音的方法与实践第九章:音乐制作的高级技术9.1 混响与空间效果的应用技巧9.2 音频合成与采样器的使用方法9.3 音频自动化与编曲技巧第十章:音乐制作的后期处理10.1 音频母带处理的原则与技巧10.2 音频母带处理器介绍10.3 音频后期处理的注意事项与实践第十一章:数字音频处理的未来发展11.1 数字音频处理的趋势与展望11.2 新兴技术对音乐制作的影响11.3 数字音频处理的应用前景总结:本文详细介绍了数字音频处理与音乐制作的相关知识,包括音频采样与数字化、数字音频处理软件、音频编辑与修复、音频效果处理、音频编码与格式转换、音乐制作基础、音乐编曲与混音、音乐制作的高级技术、音乐制作的后期处理等方面的内容。

希望读者通过本文的学习,能够了解数字音频处理的基本原理和应用技巧,提升音乐制作的能力和水平。

第二章 视频与音频信号的数字化

第二章 视频与音频信号的数字化
行)。
信号带宽: 视频信号:6MHz(Y、R、G、B) 色差信号:1.5MHz(R-Y、B-Y压缩)
像素:组成图像的最小基本单元。
像素颗粒越小,单位面积上的像素数越多, 图像就越清晰、越逼真。
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fs≥2fm
3、频谱混叠和限带滤波
当fs<2fm时,上下边带的边界处频谱重叠在 一起,使信号分离不出来而产生干扰失真,叫 混叠干扰。
• 限带:使fm信号的最高频率<1/2·fs。
通常取fs=(2.2~2.7)fm。
二、量化
量化的概念 量化:把在时间上离散化的信号在幅度上
也离散化。
①量化级与量化级差
如果是4:4:4标准:总数码率R=3×13.5×8=324Mb/s。
2.6 ITU-R601标准和中国HDTV标准介绍
一、 ITU-R601标准介绍 演播室数字分量编码(4:2:2)标准—
ITU-R601 主要参数为:P22
参数名称
1.编码信号
2.一行取样点数 亮度信号(Y) 色度信号R-Y、B-Y
R、G、B或Y:74.25MHz
CR、CB :37.125MHz
格式:1920×1080i/50
第一、二章小结
数字电视: HDTV的基本参数: 数字电视的主要优缺点 数字电视系统的基本组成 音频信号的数字化
取样频率:32KHz、44.1KHz、48KHz 量化比特数:n=16bit 数码率: R=fs×n×声道数

多媒体技术及应用数字音频技术02

多媒体技术及应用数字音频技术02
特点:在低速的广域网上实时传输音频
4. WMA文件
WMA(Windows Media Audio)是 Windows Media格式中的一个子集(音频 格式)。
特点:压缩到MP3一半
多媒体技术及应用数字音频技术02
2-11
2.1 数字音频基础
5. MIDI和RMI文件 MIDI(乐器数字接口)是由一组音乐、乐 谱或乐器符号的数字集合。 特点:播放效果与硬件相关,数据量很小, 音质不高、音色单调等 6.VOC文件 创新公司开发的声音文件格式,由文件头 块和音频数据块组成。
音乐是符号化的声音。
多媒体技术及应用数字音频技术02
2.1 数字音频基础
二、声音的数字化 1.声音信号的类型 模拟信号(自然界、物理) 数字信号(计算机) 2.声音数字化过程
模拟信号
采样
量化
编码
数字信号
模拟信号
A/D ADC D/A DAC
数字信号
多媒体技术及应用数字音频技术02
2.1 数字音频基础
霍夫曼编码、算术编码、行程编码 ②有损压缩
波形编码--PCM、DPCM、ADPCM 子带编码、矢量量化
参数编码--LPC 混合编码--MPLPC、CELP
多媒体技术及应用数字音频技术02
2.2 数字音频压缩标准
二、音频压缩技术标准
分类
电话语 音质量
调幅广 播质量 高保真 立体声
标准 G.711 G.721 G.723 G.728
多媒体技术及应用数字 音频技术02
2020/11/14
多媒体技术及应用数字音频技术02
第二章 数字音频技术
2.1 数字音频基础 2.2 数字音频压缩标准 2.3 声卡与电声设备 2.4 MIDI与音乐合成 2.5 音频编辑软件 2.6 语音识别技术 本章小结

音频信号的数字化

音频信号的数字化

R-2R梯形网络式D/A转换器
只用到R、2R这样两个阻值
用网络的等效阻值来实现2的倍数的加权
级联积分式D/A转换器
D/A转换器的主要技术指标
• 分辨率
最小输出电压与最大输出电压之比。分辨率越高, 对应最小数字输入的模拟输出信号值越小,越灵敏。
• 线性度
非线性误差为理想的输入-输出特性曲线与实际转换 曲线的偏差,一般取偏差的最大值来表示。
• 噪声整形的工作原理是将噪声分量进行负反馈
噪声整形
噪声整形 上述电路变型后可得:1阶Δ-Σ调制器。
2阶Δ-Σ调制器
1比特A/D、D/A转换器 输出1个量化比特的△-∑调制器称为1比特转换器。
• 转换精度
转换精度以最大的静态转换误差的形式给出。转换 误差应该包括非线性误差、比例系数误差、以及漂移 误差等综合误差。
转换精度与分辨率是不同的。精度是指转换后所 得的实际值对于理想值的逼近程度。分辨率是指能够 对转换结果发生影响的最小输入量。
D/A转换器的主要技术指标
• 建立时间
D/A转换器的输入代码有满度值的变化时,输出模拟 信号电压达到满度值±1/2LSB精度时所需要得时间。 • 温度系数
当采样脉冲宽度为采样周期的1/4时,孔径效应就可以忽 略了。
5.采样频率
目前常用的音频采样频率有48kHz,44.1kHz,32kHz, 96kHz,192kHz……
音频信号的采样频率选取原则 1. 音频信号的最高频率 2. 防混叠低通滤波器的截止特性 3. 以录像机作为记录设备时,便于形成伪视频信号。
结论:数据率的大小取决于采样频率和量化比特。
2.5 过采样△-∑调制A/D、D/A
过采样
使用远大于奈奎斯特采样频率的频率对输入信号进行 采样。

第二章 数字音频处理

第二章 数字音频处理

为了把采样得到的离散序列信号存入计算机, 必须将采样值量化成有限个幅度值的集合,采样值 用二进制数字表示的过程称为量化编码。
左图为采样率2000Hz,量化等级为20的采样量化过程 右图为采样率4000Hz,量化等级为40的采样量化过程
当采样率和量化等级提高一倍,从图中可以看出, 当采样率和量化等级提高一倍,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), D/A转换器重构原来信号时 ),信 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。 பைடு நூலகம்的失真明显减少,信号质量得到了提高。
2.1.2 声音的三要素
声音的三要素是音调、音色和音强。 声音的三要素是音调、音色和音强。 音调 音调---代表了声音的高低。 1.音调---代表了声音的高低 1.音调---代表了声音的高低。 音调与频率有关,频率越高,音调越高,反之亦 音调与频率有关,频率越高,音调越高, 如果改变某种声源的音调, 然。如果改变某种声源的音调,则声音会发生质 的转变,使人们无法辨别声源本来的面目。 的转变,使人们无法辨别声源本来的面目。
fs ≥2f 或者 Ts ≤T/2 其中f为被采样信号的最高频率 fs 为采样频率
2.2.3 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。
2.1 多媒体计算机的组成与结构 2.2 多媒体音频 2.3 多媒体视频 2.4 多媒体光存储器 2.5 多媒体输入输出设备

第二章数字声音及MIDI-资料

第二章数字声音及MIDI-资料

5. 音频数据率
未经压缩的数字音频数据率(bit/s)= 采样频率(Hz)×量化位数 (bit)×声道数
音频数据存储量(Byte)= 数据率(bit/s)×持续时间(s) / 8
存储量=采样频率×量化位数/8×声道数×时间
例:采样率11.025KHz、量化位8位,采集1分钟, 则:音频数据率=11.025(KHz)×8(bit) = 88.2 (Kbit/s) 音频数据量=11.025(KHz)×8(bit) ×60(s)/8= 0.66 (MByte)
振 幅
周期
基线
•基线是测量模拟信号的基准点。 •声波的振幅表示声音信号的强弱程度。 •声波的频率反映出声音的音调,声音细尖 表示频率高,声音粗低表示频率低。
•振幅和频率不变的声音信号,称为单音。 单音一般只能由专用电子设备产生。
•在日常生活中,我们听到的自然界的声音 一般都属于复音,其声音信号由不同的振
幅与频率合成而得到。
模拟声音信号:可分解成一系列正弦波的 线性叠加。
最低频的音波称为基音,频率为基频 其余的为泛音,频率是基频的整数倍。
声音三要素:音高、音色、音强
音高:由基频决定,基频取对数后与人的音高 感觉成线性关系。
音色:有混入基音中的泛音决定。
音强:幅度,听觉与声音信号强度不成线性关 系,因而用20log幅度(分贝)表示
声音的质量与数据率
根据声音的频带,把声音的质量分为5个 等级
质量
采样频率 分辨率 (KHz) (b/s)
单声道/ 数据率 频率范围
例如,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,而16 位量化位数表示每个采样值可以用216即 65536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。

第2章 数字音频技术基础

第2章  数字音频技术基础
从物理学的角度来看,声音实际上是 通过空气等介质传播的一种连续.音调、响度和音色
(1)声调(Pitch,音调) (2)响度(Loundness)
① 声压 ② 声强(SPL,Sound Pressure Level)
(3)音色(Timbre)
图2-5 声强与声压的关系
当频率发生变化时,人们听到的音调 会有变化。
例如频率为1 000Hz、声压级为40dB 的声音,变化3Hz就能觉察出来,当频率 超过1 000Hz、声压超过40dB时,人耳能 觉察到的相对频率变化范围(Δf/f)约为 0.003。听觉灵敏度还与年龄有关。
研究结果表明:对于纯音,人耳能分 辨出280个声压层次和1 400个频率层次。
第2章 数字音频技术基础
2.1
声学原理
2.2
声音数字化
2.3
数字音频的主要性能参数
2.4
数字音频文件的常见格式
学习目标
知识目标:了解声学的基本原理,了解 数字音频的主要性能参数,掌握声音数字 化的实现方法,掌握与数字音频相关的基 本概念,熟悉数字音频文件的常见格式, 为学好数字音频设备打好基础。
在测试环境中,听众坐在具有同样构
造的两个扬声器前面,尽管两扬声器的声 音幅度相同,但听者定位右边扬声器的声 音更强,这是因为左边扬声器传输有接近 15ms的时延。
当时延超过50ms时,听众感知到来自 左边和右边扬声器两个不同声音事件。
为弥补这一延时产生的影响,需增加 该延时声道的幅度。
设计立体声设备和指导放声布局及聆 听方法时应充分考虑这一点。
技能目标:正确拆装CD机芯,了解CD唱 机的基本结构,掌握CD电路的工作原理。
典型设备:CD机
图2-1 CD唱机外形结构

八年级上册第二章第二节音频播放和数字录音

八年级上册第二章第二节音频播放和数字录音

第二章第二节音频播放和数字录音学习目标:1、掌握播放各种音频文件的操作方法;2、了解利用计算机进行数字录音的操作过程。

重点难点录音机的使用教学方法讲授法、演示法、任务驱动法、项目训练法教学设备计算机、投影仪、音频光盘、话筒教学过程一、导入新课播放一段优美的音乐,陶冶一下学生的情操,同时引出本节课的主题——音频。

二、音频的播放:1、了解音频处理的计算机标准配置:声卡、音箱和麦克风。

2、教师利用准备好的音频文件让学生了解数字化音频文件的格式、特点、主要应用以及播放工具。

3、音频文件的播放(1)学生按照课本60页范例2.4:用“媒体播放机”播放数字化音频,自学*.wav 文件的播放。

(师巡视指导)(2)指导学生用相似的方法播放MIDI音乐(3)MP3的下载与播放教师示范,从因特网上下载一段MP3音乐,并启动“超级音频解霸”软件打开视听。

(学生可以参照课本61页的范例2.5来完成)(4)用相似的方法播放流媒体格式的RA音频。

4、数字化音频的获取:(1)数字录音:利用Windows自带的“录音机”程序录制自己的声音。

组内学生动手合作,完成课本62页范例2.6:使用Windows附件中的“录音机”软件录制朗诵唐诗“静夜思”的数字化音频文件。

(2)从因特网上获取音频素材(如上例——MP3的下载与播放)(3)从CD上获取音频素材(用专门的工具软件将CD音轨转换成数字化音频素材。

)(学生了解)5、音频文件的编辑(1)删除片段:将时间轴拖至合适位置,通过使用“编辑”菜单中的“删除当前点之前的位置”和“删除当前点之后的位置”命令进行操作。

(2)插入音频:将时间轴拖至需要插入其他声音的位置,通过使用“编辑”菜单中的“插入”命令进行操作。

(3) 声音的混合:打开录音机选择音频文件播放,把滑片拖到最前端,然后点击“编辑”菜单中的“音频文件的混合----”会弹出文件对话框选择合适的音频文件,这时可以试听效果是两种声音的混合。

10-4-2第二讲 音频的数字化

10-4-2第二讲 音频的数字化

量化(Quantization)
将采样样本的幅度按照量化级别决定其取值的过 程。目的是将采样样本的幅度值离散化。 量化之前需要规定量化级,比如8级,16级等。
量化是一个多对一的映射
编码 用相应位数的二进制代码表示量化后的采样 样本的量级。 如果有N个量化级为,那么对应的二进制位数 就为log2N。当N=16,二进制需要4位。 经过编码之后,每个样本都表示为相应的二 进制代码。
脉冲编码调制(PCM,Pulse Code
Modulation),完成模拟信号的数字化
音频的数字化
与数字音频相关的重要特性:

采样频率
采样频率与声音的质量关系最为紧密。采样频率越高, 声音质量越接近原始声音,所需的存储量便越多。标准的 采样频率有三个:44.1KHz,22.05kHz,和11.025kHz。
音频的数字化
怎样得到数字化声音?
声音采样
11011100 11001101
数字化过程
数字化过程:连续信号离散信号
数字化过程包括三步骤

采样 量化 编码
采样(Sampling)
通过某种频率的采样脉冲将模拟信息的值取出, 变连续的模拟信息为离散信号。

采样定理:采样频率>=原始信号频率的2倍时, 采样信号才可以保真地恢复为原始信号。
音频的数字化
音频的数字化
1.音频的数字化与再现
在计算机中,所有的信息都以数字来表示。声音信号 也是由一系列的数字来表示的,称为数字音频。数字音频 的特点就是保真度好,动态范围大。 数字声音是一个数据序列。它是由外界声音经过采样、 量化和编码后得到的。
音频的数字化
对声音进行采样用奈奎斯特采样定理来决定采样的频 率。根据该定理,只要采样频率高于信号中最高频率的两 倍,就可以从采样中完全恢复原始信号的波形。因为人耳 所能听到的频率范围为20Hz到20KHz,所以实际的采样过程 中,为了达到好的效果,就采用44.1KHz作为高质量声音的 采样频率。如果达不到这么高的频率,声音恢复的效果就 会差一些,例如电话声音的质量等。一般来说,声音恢复 和采样频率、信道带宽都有关。

第4讲—第二章 数字音频处理技术(1)

第4讲—第二章 数字音频处理技术(1)
1mV
● 确定合适的采样频率。采样频率 确定合适的采样频率。 插头: 插头 φ3.5mm/stereo 越高,录制质量越好, 越高,录制质量越好,但数据量 就大。 就大。
(2) 单击 [录音 按钮,开始录音 录音]按钮 录音 按钮, (录音时间为 秒) 录音时间为60秒 录音时间为
14
● 录音失败的处理 ●[操作步骤] [操作步骤] (1) 鼠标左键双击任务栏右侧 检查“波形” (2) 检Байду номын сангаас“波形”是否 被选择 — [√] (3) 选择“选项/属性” 选择“选项/属性” 选择“录音” (4) 选择“录音”选项 检查: (5) 检查: 录音控制 线路输入 麦克风应有 [√] 确定] (6) 单击 [确定]按钮
11011100 11001101
把数字化声音转换成模拟量, 把数字化声音转换成模拟量,经过音响单元重放出来 11011100
●设备和软件
声音重放
(1) 声音适配器 (声卡 8bit、16bit、… 128bit ¥80.00~800.00 声卡) 、 声卡 、 ~ (2) 声卡驱动软件以及各种声音处理软件
12
采集CD音轨并转换格式 采集 音轨并转换格式
Windows Media Player界面 界面 Windows自带的媒体播放器将曲目从 CD 复制到计算机中非常简便。 Windows自带的媒体播放器将曲目从 复制到计算机中非常简便。 (1) 插入 音乐盘,随后自动列出 音轨清单 插入CD音乐盘 随后自动列出CD音轨清单 音乐盘, (2) 在CD音轨清单中选择采样的音轨 CD音轨清单中选择采样的音轨 音轨清单中选择采样的
(对应书中第九章) 对应书中第九章)
思考题
数字音频处理技术

音频信号的数字化

音频信号的数字化

-ƒm -ƒs
ƒm ƒs
音频信号的数字化
音频信号的数字化 音频信号的过采样 音频信号的过采样,不是通过频谱的混叠失真来限定ƒ 的带宽, 音频信号的过采样,不是通过频谱的混叠失真来限定 m的带宽, 而是以超过奈奎斯特采样率的频率进行采样( 倍以上 倍以上) 而是以超过奈奎斯特采样率的频率进行采样(2倍以上) 在对信号数字处理之前,设置一个上限频率合适的前置滤波, 在对信号数字处理之前,设置一个上限频率合适的前置滤波, 模拟信号进行限带滤波,滤除频率高于ƒ 的频率分量, 对模拟信号进行限带滤波,滤除频率高于ƒm 的频率分量,使信号的 频率分布在一个频率区间内, 频率分布在一个频率区间内,即 f ∈[ -f m, f m ],ƒm < ƒS/2 , 过采样设置保证模拟滤波后残留的高频信号频谱不影响重要信 过采样设置保证模拟滤波后残留的高频信号频谱不影响重要信 号的频谱,通常选为: 号的频谱,通常选为 ƒS = (2.1~2.5) ƒm
音频信号的数字化
音频信号的数字化 量化作用效果 由于随着比特数的增加 量化步长变小, 随着比特数的增加, 由于随着比特数的增加,量化步长变小,信号的量化比特数将 决定系统的分辨率 量化对模拟音频信号的幅度轴进行数字化所采用的比特数决定 了模拟信号数字化以后的动态范围,量化位越高, 了模拟信号数字化以后的动态范围,量化位越高,信号的动态范围 越大
音频信号的数字化
音频信号的数字化 音频信号是连续非周期信号,应用傅里叶变换( ): 音频信号是连续非周期信号,应用傅里叶变换(FT): 得到的幅频分布形式在所有的频率处都有值, 得到的幅频分布形式在所有的频率处都有值,形成一个连续频 谱 频谱描述了信号所包含的从 0 到ƒm 点对称排列的所有频率分 量,频谱的幅度实际上就是反映了每个频率分量正弦波的幅度

第二章音频信号及其处理

第二章音频信号及其处理

第二章
4.采样精度、采样位数、声道数
音频信号及其处理
采样数据位数(Sampling Data)也称量化精度,是指每个采样点 在A/D转换后所表示的数据范围。常用的采样数据位数有:8bit, 14bit,16bit。位数越少,声音的质量越低,需要的存储空间越少。 采样精度的另一种表示方法是信号噪声比,简称为信噪比 (signal-to-noise ratio,SNR),并用下式计算: SNR= 10 log [(Vsignal)2 / (Vnoise)2]=20 log (Vsignal / Vnoise) 其中,Vsignal表示信号电压,Vnoise表示噪声电压;SNR的单位为分贝 (dB)。 例1:假设Vnoise=1,采样精度为1位表示Vsignal=21,它的信噪比 SNR=6分贝。 例2:假设Vnoise=1,采样精度为16位表示Vsignal=216,它的信噪 比SNR=96分贝。
第二章
2.FM合成
音频信号及其处理
第二章
3.乐音样本合成
音频信号及其处理
第二章
音频信号及其处理
FM合成法:各种不同乐音的产生是通过组合各种波形和各种 波形参数并采用各种不同的方法实现的。用什么样的波形作为 数字载波波形、用什么样的波形作为调制波形、用什么样的波 形参数去组合才能产生所希望的乐音,这就是FM合成器的算法。 使用FM合成法来产生各种逼真的乐音是相当困难的,有些乐 音几乎不能产生,因此很自然地就转向乐音样本合成法。这种 方法就是把真实乐器发出的声音以数字的形式记录下来,播放 时改变播放速度,从而改变音调周期,生成各种音阶的音符。 乐音样本合成器所需要的输入控制参数比较少,可控的数字 音效也不多,大多数采用这种合成方法的声音设备都可以控制 声音包络的ADSR参数,产生的声音质量比FM合成方法产生的声 音质量要高。

音频信息的获取与处理

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。

《音频数字化》课件

《音频数字化》课件

音频接口
将模拟信号转换为数字信 号,连接电脑或其他数字 设备。
音频编辑软件
Adobe Audition
功能强大,支持多轨编辑、效果 处理等。
Audacity
开源免费,适合初学者,支持多轨 录音与编辑。
GarageBand
苹果公司出品,简单易用,适合音 乐制作与编曲。
混音与母带处理软件
FL Studio
模拟信号是连续变化的信号,而数字信号是离散的信号。
音频数字化的基本原理
通过采样、量化和编码三个步骤,将模拟音频信号转换为数字信号 。
音频数字化的历史与发展
早期音频数字化技术
高清晰度音频
脉冲编码调制(PCM)是最早的音频 数字化技术,广泛应用于广播、电视 等领域。
随着技术的发展,无损压缩格式如 FLAC、ALAC等逐渐兴起,提供了更 高质量的音频体数字化》PPT课件
CATALOGUE
目 录
• 音频数字化概述 • 音频数字化的技术原理 • 音频数字化的制作流程 • 音频数字化的设备与软件 • 音频数字化的未来展望
01
CATALOGUE
音频数字化概述
音频数字化的定义
音频数字化定义
将连续的模拟音频信号转换为离散的数字信号的过程。
模拟信号与数字信号的区别
采样频率
常见的采样频率有8kHz、 11.025kHz、22.05kHz、 44.1kHz和48kHz等,不同的采 样频率适用于不同的应用场景。
量化与量化等级
量化
量化是将连续的模拟信号转换为离散 的数字信号的过程,它通过将连续幅 度的样本值一分为二来减少信号的精 度。
量化等级
常见的量化等级有8位、16位、24位 等,量化等级越高,音频质量越好, 但所需的存储空间和计算资源也越多 。
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三、音频的数字化(采样) 音频的数字化(采样)
音频采样:当把模拟声音变成数字声音时, 音频采样:当把模拟声音变成数字声音时,需要每 隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值。 隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值。
信号转换示意图
三、音频的数字化(采样) 音频的数字化(采样)
采样: 采样: 将时间上连续的取值变为有限个离散取值的过程 时间上连续的取值变为有限个离散取值的过程
模拟信号
采样 量化 编码
三、音频的数字化
A/D转换中,影响质量及数据量的主要因素: 转换中,影响质量及数据量的主要因素: 转换中 •每秒钟需要采集多少个声音样本即采样频率 每秒钟需要采集多少个声音样本即采样频率 每秒钟需要采集多少个声音样本即 •每个声音样本的位数 每个声音样本的位数(bps)应该是多少即量化位数 应该是多少即量化位数 每个声音样本的位数 应该是多少即 例子:每个声音样本用 位表示 例子 每个声音样本用16位表示 测得声音样本值 每个声音样本用 位表示,测得声音样本值 是在0~65536的范围里 它的精度就是输入信号的 的范围里,它的精度就是输入信号的 是在 的范围里 1/65536
四、数字音频的文件格式
3、MIDI文件 、 文件 数字乐器接口标准 特点: 特点:midi文件中存储的是产生声音指令 文件中存储的是产生声音指令 数据量小 适用于: 适用于:需要播放长时间高质量音乐
四、数字音频的文件格式
3、MIDI文件 、 文件
四、数字音频的文件格式
3、MIDI文件 、 文件
2236752字节数据量 字节数据量
五、音频文件的读取
00h:52 49 46 46
RIFF标志 标志
82 21 22 00
总数据块大小 2236802字节 2236802字节
57 41 56 45
格式类型 WAVE
66 6D 74 20
fmt标志 标志
10h:12 00 00 00
01 00 02 00
字节数/秒 采样频率 采样频率( ) 量化位数( 字节数 秒=采样频率(HZ) * 量化位数(BIT)* 声道数/8 )
?
1分钟单声道,采样频率为11.025kHz,8位采样位数 分钟单声道,采样频率为 分钟单声道 , 位采样位数
四、数字音频的文件格式
2、MP3文件 、 文件 MPEG Audio Layer-3 特点:数据量较小,压缩率10:1—20:1 特点:数据量较小,压缩率 : : 音质较好 是目前最为流行的音频格式文件
六、声音质量的度量
3、客观质量度量:动态范围 、客观质量度量: 声音的动态范围即声音从最弱变到最强的范围。 声音的动态范围即声音从最弱变到最强的范围。 声音的动态范围还与频率有关。 声音的动态范围还与频率有关。动态范围最大的频 率区间是1000-6000HZ,计量单位是分贝(dB)。 ,计量单位是分贝 率区间是 。 动态范围越大,信号强度的相对变化范围越大, 动态范围越大,信号强度的相对变化范围越大, 音响效果越好
五、音频文件的读取
标志符(RIFF) 数据大小 格式类型("WAVE") WAV文件结构 文件结构 "fmt" Sizeof(PCMWAVEFORMAT) PCMWAVEFORMAT "data" 声音数据大小 声音数据
数据体 文件头
五、音频文件的读取
五、音频文件的读取
例:sound.wav 44.1kHz 12.68秒 秒 16位 位 双声道
只要采样频率高于信号中最高频率的2倍 只要采样频率高于信号中最高频率的 倍,就可 以从采样中完全恢复原始信号的波形。 以从采样中完全恢复原始信号的波形。
三、音频的数字化(量化) 音频的数字化(量化)
音频量化:将经采样后幅度上无限多个连续的样值 音频量化:将经采样后幅度上无限多个连续的样值 幅度 变为有限个离散值的过程
二、模拟音频与数字音频
模拟信号
数字信号
二、模拟音频与数字音频
模拟音频:在时间和幅度上都是连续变化的 模拟音频:在时间和幅度上都是连续变化的 音频 连续 数字音频:在时间和幅度上都是离散、不连续的 数字音频:在时间和幅度上都是离散、不连续的 音频 离散
三、音频的数字化
模拟音频
数字音频
采样、量化、编码 采样、量化、
44 AC 00 00
采样频率 44.1kHz
10 B1 02 00
每秒数据量 176400
音频格式数据块大小 编码格式 双声道 18 waveformatPCM
20h:04 00 10 00
00 00 66 61
63 74 04 00
00 00 54 88
区块对齐单位 量化位数 4 16位 位
30h:08 00 64 61
三、音频的数字化(量化) 音频的数字化(量化)
量化过程:先将整个幅度划分成为有限个幅度(量化阶距) 量化过程:先将整个幅度划分成为有限个幅度(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 的集合,把落入某个阶距内的样值归为一类, 量化值。 量化值。
量化等级的划分
三、音频的数字化
一、声音
声音是通过空气传播的一种连续的波,叫声波。 声音是通过空气传播的一种连续的波,叫声波。 声音的强弱体现在声波压力的大小上 音调的高低体现在声音的频率上
一、声音——有关概念 声音 有关概念
复合信号: 复合信号:声音信号由许多频率不同的信号组成 分量信号: 分量信号:单一频率的信号 带宽:描述组成复合信号的频率范围。 带宽:描述组成复合信号的频率范围。如: 高保真声音的频率范围为10 高保真声音的频率范围为 Hz~20K Hz,它的带宽 , 约为20K Hz。 约为 。
一、声音——三要素 声音 三要素
音强(volume) —> 响度,由振幅决定 音强 响度, 音调(pitch) 音调 音色 —> 由频率决定 —> 指声音频率组成成分
一、声音——分类 声音 分类
次音频信号<20HZ(人耳听不到 人耳听不到) 次音频信号 人耳听不到 音频信号20HZ~20kHZ(人能听到 人能听到) 音频信号 人能听到 超音频信号>20kHZ(人听不到,有很强的方向 超音频信号>20kHZ(人听不到,有很强的方向 人听不到 可以形成波束) 性,可以形成波束 可以形成波束
六、声音质量的z 50—7KHz 20—15KHz 10—20KHz 电话声音范围 调幅广播声音范围 调频广播声音范围 高保真立体声音范围
六、声音质量的度量
2、客观质量度量:带宽 、客观质量度量: 音频信号的频带越宽, 音频信号的频带越宽,所包含的音频信号分 量越丰富, 量越丰富,音质越好
74 61 50 21
22 00 00 00
00 00 FF FF
data标志 标志
声音裸数据长度 2236752字节 字节
声音数据内容
40h:00 00 FE FF
FE FF 00 00
00 00 FE FF
FE FF 01 00
六、声音质量的度量
1、客观质量度量:信噪比 、客观质量度量: 信噪比SNR(Signal to Noise Ratio)是有用信 信噪比 ( ) 号与噪声之比的简称。 号与噪声之比的简称。 噪音可分为环境噪音和设备 噪音。信噪比越大,声音质量越好。 噪音。信噪比越大,声音质量越好。
五、音频文件的读取
工具: 工具:
UltraEdit Debug 其他反汇编软件
五、音频文件的读取
WAVE文件作为多媒体中使用的声波文件格式之一, WAVE文件作为多媒体中使用的声波文件格式之一,它 文件作为多媒体中使用的声波文件格式之一 是以RIFF格式为标准的。 RIFF格式为标准的 是以RIFF格式为标准的。 RIFF是英文Resource Format( RIFF是英文Resource Interchange File Format(资 是英文 的缩写,每个WAVE WAVE文件的头四个字 源互换文件格式 )的缩写,每个WAVE文件的头四个字 节便是“RIFF” 对应的十六进制是52 46。 节便是“RIFF”。对应的十六进制是52 49 46 46。 RIFF/WAV文件标识段 RIFF/WAV文件标识段 WAVE文件 WAVE文件 文件头 声音数据格式说明段 数据体
四、数字音频的文件格式
1、WAV文件 、 文件 声音是随着时间连续变化的物理量, 声音是随着时间连续变化的物理量,并且是 一种能借助介质传播的波。 一种能借助介质传播的波。
四、数字音频的文件格式
1、WAV文件 、 文件 特点: 特点:数据量大 音质好 不适合网络传播或播放 文件数据量计算: 文件数据量计算:
四、数字音频的文件格式
4、ASF、WMA文件 、 、 文件 微软开发的网上流式数字音频文件格式 微软开发的网上流式数字音频文件格式 网上流式 特点:音质好 特点: 数据量小 适合网络流式传输 适合网络流式传输
四、数字音频的文件格式
5、RAM、RA文件 、 、 文件 RealNetworks开发的网上流式数字音频文件格式 开发的网上流式数字音频文件格式 开发的网上流式 特点:能随带宽的不同而改变音质,在保证大多 特点:能随带宽的不同而改变音质, 数人听到流畅声音的前提下, 数人听到流畅声音的前提下,带宽宽裕的听众获 得较好的音质 适合低网速的实时传输 适合低网速的实时传输
作业
1、你认为多媒体技术发展的八大技术基础中哪 、 一个是最重要的技术基础?并说明原因。 一个是最重要的技术基础?并说明原因。 2、请简述音频数字化过程。 、请简述音频数字化过程。 3、计算: 、计算: 三分钟的采样频率为22.05kHz,量化位数为 位 ,量化位数为16位 三分钟的采样频率为 的立体声音频数据量为多少? 的立体声音频数据量为多少?
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