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间隔
路漫漫其悠远
2.1.1 声音信号数字化
问题： ①每秒钟需要采集多少个声音样本？——采样
频率(fs)
②每个声音样本的位数(bit per sample， bps)是多少？——量化精度
路漫漫其悠远
2.1.1 声音信号数字化
采样频率
• 奈奎斯特理论(Nyquist theory)：采样频率不应低于声
• 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) ：
SNR＝ 10 log [(Vsignal)2 / (Vnoise)2]＝20 log (Vsignal / 其中，Vsignal表S示NR信的号单电V位n压o为is，e)分V贝noi(sde表b)示噪声电压；
路漫漫其悠远
2.1.3 声音处理、播放软件
• Windows的录音器
路漫漫其悠远
2.2 文本
2.2.1 文本的文件格式 2.2.2 文字处理软件
路漫漫其悠远
2.2.1 文本的文件格式
• 文本文件可以分两大类：纯文本文件和有格式文
本文件
• 纯文本文件是由ASCII字符和其他字符标准（如
路漫漫其悠远
2.1.3 声音处理、播放软件
• 声音软件的作用：
– 是把声音数字化，并对其进行编辑加工、合成 多个声音素材，制作某种声音效果，以及保存 声音文件等。
• 常用声音工具：
– Easy CD-DA Extractor , Real Jukebox , ColdWave , Cool Edit Pro , Acid WAV， RealOne Player等
– 电话话音：信号频率约为3.4 kHz，采样频率就选为8 kHz 。
路漫漫其悠远
2.1.1 声音信号数字化
采样精度
• 声音样本的位数bit/s(即bps) 反映度量声音波形
幅度的精度。
– 例如：每个声音样本用16位(2字节)表示，测得的声音样本 值是在0～65536的范围里，它的精度就是输入信号的 1/65536。位数越多，声音的质量越高，而需要的存储空 间也越多；位数越少，声音的质量越低，需要的存储空间 越少。
拟信号
• 声音信号的两个基本参数：
– 频率：信号每秒钟变化的次数，用Hz表示。 – 幅度：信号的强度
路漫漫其悠远
2.1.1 声音信号数字化
• 时间和幅度都用离散的数字表示的信号就称
为数字信号。
• 声音信号数字化：将声音模拟信号转换成数
字信号
路漫漫其悠远
2.1.1 声音信号数字化
• 声音信号数字化步骤：
音信号最高频率的两倍。这样就能把以数字表达的声 音还原成原来的声音——无损数字化(lossless digitization)。
• 采样定律公式：
fs ≥2f 或者： Ts ≤ T/2 其中f为被采样信号的最高频率
• 例：
– 声音信号：看成由许许多多正弦波组成，一个正弦波至少 需要两个采样样本表示。
• MIDI优点：
– 生成的文件比较小，因为MIDI文件存储的是命 令，而不是声音波形；
– 容易编辑，因为编辑命令比编辑声音波形要容 易得多；
– 可以作背景音乐，和其它的媒体，如数字电视 、图形、动画、话音等一起播放，加强演示效
路漫漫其悠远
2.1.2 声音文件格式
• 产生MIDI乐音的方法（用得较多的两种）
路漫漫其悠远
2.1.2 声音文件格式
• 常见的声音文件格式有：
WAV,VOC,MIDI,CMF,MOD,MP3
• WAV文件是Windows所使用的标准数字音频
文件，称为波形文件。
• MP3文件是近几年产生的音乐文件，是以音
频压缩标准MPEG Layer 3压缩编码的一种音 频格式文件。
路漫漫其悠远
– FM(frequency modulation频率调制 )合成法： 波形用数字来表达，用数字计算机它们组合起 来，通过数模转换器(digital to analog convertor，DAC)来生成乐音。
– 乐音样本合成法，也称为波形表(Wavetable)合 成法： 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。
2.1.2 声音文件格式
• 波形音频素材的通过以下途径获取：
– （1）利用麦克风直接录音，获取数字化的语 音和音乐素材。
– （2）家用音响设备、录音机、收音机、电视 机以及所有声源的音频输出信号接入声卡的 线路输入端，利用音频处理软件将对其进行 录音，以此获得是数字音频信号。（Line in ）
– （3）将音乐光盘放入ＣＤ—ROM驱动器中， 对ＣＤ音轨进行声音采样，转化为数字音频 信号。
– 采样(sampling) ：某些特定的时刻对声音模拟 信号的幅度值进行测量。
• 均匀采样(uniform sampling）：每隔相等
的一小段时间采样一次。 – 量化(quantization):把采样得到的信号幅度转
换成数值。
• 线性量化（均匀量化）：幅度的划分等间隔 • 非线性量化（非均匀量化）:幅度的划分不等
– 采样频率和采样精度越高，音频信号 数据量就越大。
– 路漫漫其悠远 数据记录详尽，音频数据基本上没有经
2.1.2 声音文件格式
• MIDI（Musical Instrument Digital Interface
“电子乐器数字接口”）用于在音乐合成器 (music synthesizers)、乐器(musical instruments)和计算机之间交换音乐信息的一种 标准协议。
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路漫漫其悠远
2020/3/26
2.1 声音
2wk.baidu.com1.1声音信号数字化 2.1.2声音文件格式 2.1.3声音处理、播放软件
路漫漫其悠远
2.1.1 声音信号数字化
• 声音的种类：人的话音、乐器声、动物发
出的声音、自然界的雷声、风声、雨声、 闪电声、机器产生的声音等
• 声音电信号在时间和幅度上都是连续的模
– （4）利用专用软件，将mp3格式的压缩音频 文件转换成波形音频文件。
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2.1.2 声音文件格式
• WAV音频文件的特点
– 采样频率越高，数字化声音与声源的声 音效果越接近，音质越好。
– 采样精度越高，数据的表达越精确，音 质越好。
– 可选择数字音频信号的立体声或单声道 形式，立体声比单声道的数据量大一倍 。
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2.1.1 声音信号数字化
问题： ①每秒钟需要采集多少个声音样本？——采样
频率(fs)
②每个声音样本的位数(bit per sample， bps)是多少？——量化精度
路漫漫其悠远
2.1.1 声音信号数字化
采样频率
• 奈奎斯特理论(Nyquist theory)：采样频率不应低于声
• 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) ：
SNR＝ 10 log [(Vsignal)2 / (Vnoise)2]＝20 log (Vsignal / 其中，Vsignal表S示NR信的号单电V位n压o为is，e)分V贝noi(sde表b)示噪声电压；
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2.1.3 声音处理、播放软件
• Windows的录音器
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2.2 文本
2.2.1 文本的文件格式 2.2.2 文字处理软件
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2.2.1 文本的文件格式
• 文本文件可以分两大类：纯文本文件和有格式文
本文件
• 纯文本文件是由ASCII字符和其他字符标准（如
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2.1.3 声音处理、播放软件
• 声音软件的作用：
– 是把声音数字化，并对其进行编辑加工、合成 多个声音素材，制作某种声音效果，以及保存 声音文件等。
• 常用声音工具：
– Easy CD-DA Extractor , Real Jukebox , ColdWave , Cool Edit Pro , Acid WAV， RealOne Player等
– 电话话音：信号频率约为3.4 kHz，采样频率就选为8 kHz 。
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2.1.1 声音信号数字化
采样精度
• 声音样本的位数bit/s(即bps) 反映度量声音波形
幅度的精度。
– 例如：每个声音样本用16位(2字节)表示，测得的声音样本 值是在0～65536的范围里，它的精度就是输入信号的 1/65536。位数越多，声音的质量越高，而需要的存储空 间也越多；位数越少，声音的质量越低，需要的存储空间 越少。
拟信号
• 声音信号的两个基本参数：
– 频率：信号每秒钟变化的次数，用Hz表示。 – 幅度：信号的强度
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2.1.1 声音信号数字化
• 时间和幅度都用离散的数字表示的信号就称
为数字信号。
• 声音信号数字化：将声音模拟信号转换成数
字信号
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2.1.1 声音信号数字化
• 声音信号数字化步骤：
音信号最高频率的两倍。这样就能把以数字表达的声 音还原成原来的声音——无损数字化(lossless digitization)。
• 采样定律公式：
fs ≥2f 或者： Ts ≤ T/2 其中f为被采样信号的最高频率
• 例：
– 声音信号：看成由许许多多正弦波组成，一个正弦波至少 需要两个采样样本表示。
• MIDI优点：
– 生成的文件比较小，因为MIDI文件存储的是命 令，而不是声音波形；
– 容易编辑，因为编辑命令比编辑声音波形要容 易得多；
– 可以作背景音乐，和其它的媒体，如数字电视 、图形、动画、话音等一起播放，加强演示效
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2.1.2 声音文件格式
• 产生MIDI乐音的方法（用得较多的两种）
路漫漫其悠远
2.1.2 声音文件格式
• 常见的声音文件格式有：
WAV,VOC,MIDI,CMF,MOD,MP3
• WAV文件是Windows所使用的标准数字音频
文件，称为波形文件。
• MP3文件是近几年产生的音乐文件，是以音
频压缩标准MPEG Layer 3压缩编码的一种音 频格式文件。
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– FM(frequency modulation频率调制 )合成法： 波形用数字来表达，用数字计算机它们组合起 来，通过数模转换器(digital to analog convertor，DAC)来生成乐音。
– 乐音样本合成法，也称为波形表(Wavetable)合 成法： 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。
2.1.2 声音文件格式
• 波形音频素材的通过以下途径获取：
– （1）利用麦克风直接录音，获取数字化的语 音和音乐素材。
– （2）家用音响设备、录音机、收音机、电视 机以及所有声源的音频输出信号接入声卡的 线路输入端，利用音频处理软件将对其进行 录音，以此获得是数字音频信号。（Line in ）
– （3）将音乐光盘放入ＣＤ—ROM驱动器中， 对ＣＤ音轨进行声音采样，转化为数字音频 信号。
– 采样(sampling) ：某些特定的时刻对声音模拟 信号的幅度值进行测量。
• 均匀采样(uniform sampling）：每隔相等
的一小段时间采样一次。 – 量化(quantization):把采样得到的信号幅度转
换成数值。
• 线性量化（均匀量化）：幅度的划分等间隔 • 非线性量化（非均匀量化）:幅度的划分不等
– 采样频率和采样精度越高，音频信号 数据量就越大。
– 路漫漫其悠远 数据记录详尽，音频数据基本上没有经
2.1.2 声音文件格式
• MIDI（Musical Instrument Digital Interface
“电子乐器数字接口”）用于在音乐合成器 (music synthesizers)、乐器(musical instruments)和计算机之间交换音乐信息的一种 标准协议。
多媒体信息数据描述
路漫漫其悠远
2020/3/26
2.1 声音
2wk.baidu.com1.1声音信号数字化 2.1.2声音文件格式 2.1.3声音处理、播放软件
路漫漫其悠远
2.1.1 声音信号数字化
• 声音的种类：人的话音、乐器声、动物发
出的声音、自然界的雷声、风声、雨声、 闪电声、机器产生的声音等
• 声音电信号在时间和幅度上都是连续的模
– （4）利用专用软件，将mp3格式的压缩音频 文件转换成波形音频文件。
路漫漫其悠远
2.1.2 声音文件格式
• WAV音频文件的特点
– 采样频率越高，数字化声音与声源的声 音效果越接近，音质越好。
– 采样精度越高，数据的表达越精确，音 质越好。
– 可选择数字音频信号的立体声或单声道 形式，立体声比单声道的数据量大一倍 。