第3章声音处理手段
第3章 数字音频处理技术
信息科学技术学院·曹晓兰 20
3.2.4 音频的编码与压缩技术
音频压缩编码时考虑的因素： 音频质量
数据量
计算复杂度
多媒体技术
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常见音频编码算法和标准
多媒体技术
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1.波形编码
基于音频数据的统计特性进行的编码，其目 标是使重建语音波形保持原波形的形状。 特点：算法简单，易于实现，可获得高质量 语音。
MIDI音频文件是一个脚本语言，它通过对“事 件”编码，产生声音。一个MIDI事件包含一个音 阶的音调、持续时间和音量等参数。
多媒体技术
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1．MIDI乐音合成方法
频率调制（FM）合成法
FM声音合成器波形
原理：根据傅立叶级数理论，任何一种波形信号都可 被分解成若干个频率不同的正弦波
需要以音乐为背景的音响效果，同时从CD －ROM中装载其他数据时； 需要以音乐为背景的音响效果，同时播放波形音 频或实现文-语转换，实现音乐和语音同时输出时。
多媒体技术
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多媒体技术
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3.4.1 常见音频软件简介
1.Cool Edit Pro
专业级多轨录音和音频处理软件。 Syntrillium Software Corporation公司开发。 功能强大、效果出色。 详见下节介绍。
多媒体技术
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时域掩蔽
除了同时发出的声 音之间有掩蔽现象之外， 在时间上相邻的声音之 间也有掩蔽现象。包括 超前掩蔽和滞后掩蔽。
9
3.1.4 音频信号处理过程 音频数字化过程
声学与声波信号处理：声音信号的频率与振幅分析与应用
研究成果总结
声学与声音 信号处理的
重要性
探索声音的本质
实际应用中 的挑战与机
遇
应对技术难题
未来发展趋势
未来声音信号处理技术将持续向着智能化、高效 化、精准化方向发展。声学研究领域也将不断探 索新的前沿领域，为科技创新注入新的活力。
结语
01 感谢聆听 02 欢迎交流讨论
03
声音信号处理技术的发展
探索不同动物的声音特点和意义
02 人类听觉特性
分析人类对不同声音频率和振幅的感知能力
03
声学信号处理在医学中的应用
医学影像声音辅助 诊断
通过声音辅助医学影像判 断病变情况 提升医学影像诊断效率
医学设备声学优化
优化医疗设备声音输出， 提升使用体验 减少医疗设备噪音对患者 的影响
声音信号处理在智能交通中的应用
行频域分析
频谱图解析
频谱图解析包括能量 谱密度图和相位谱密 度图，能够直观展示 声音信号在频域上的 特征和变化情况。
频谱特征提取
01 频率峰值提取
识别信号频谱中的主要频率成分
02 谱形特征提取
分析信号频谱的形状和特点
03
声音信号频谱分析综述
傅立叶变换原理
将声音信号从时域转换到 频域 分析声音信号的频率成分
去除背景噪音
02 滤波处理
去除干扰信号
03
声音信号的特征提取
频率分析
提取声音的频率信息 用于分析声音的音调
振幅分析
提取声音的强度信息 用于分析声音的音量
总结
声音信号的频率和振幅分析是声学与声波信号处 理中的重要内容，通过对声音信号的采集、处理 和特征提取，可以更好地理解声音的特性和应用。
2024年第11课《给动画配音》教案
2024年第11课《给动画配音》教案一、教学内容本节课选自《动画制作基础》教材第3章“声音与配音”，详细内容包括：声音在动画中的作用、配音基本技巧、录音设备的使用、配音后期处理等。
二、教学目标1. 让学生了解声音在动画中的重要性，理解配音的基本技巧。
2. 培养学生运用录音设备进行动画配音的能力。
3. 提高学生对配音后期处理的认识，提升动画作品的质量。
三、教学难点与重点重点：声音在动画中的作用，配音基本技巧，录音设备的使用。
难点：配音的情感把握，后期处理技巧。
四、教具与学具准备教具：多媒体设备，投影仪，录音设备。
学具：教材，笔记本，耳机，麦克风。
五、教学过程1. 导入：通过播放一段经典动画片段，让学生感受配音在动画中的魅力，引入本节课的主题。
2. 理论讲解：（1）声音在动画中的作用：传达情感、塑造角色、营造氛围等。
（2）配音基本技巧：呼吸控制、口腔开合、情感把握等。
（3）录音设备的使用：介绍麦克风、耳机、录音软件等。
3. 实践操作：（1）分组讨论：每组选一个动画片段，分析角色特点，讨论配音方案。
（2）配音练习：学生在录音设备上完成动画片段的配音。
（3）分享与评价：每组展示配音成果，师生共同评价，提出改进意见。
4. 后期处理：介绍配音后期处理技巧，如剪辑、音效添加、混音等。
六、板书设计1. 声音在动画中的作用2. 配音基本技巧3. 录音设备的使用4. 配音后期处理七、作业设计1. 作业题目：选择一个动画片段，完成配音，并进行后期处理。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生参与度高，配音实践环节较为成功。
但在后期处理方面，部分学生掌握程度较低，需要加强个别辅导。
2. 拓展延伸：鼓励学生参加学校举办的配音比赛，提高自身配音水平。
同时，引导学生关注国内外优秀配音演员，学习他们的配音技巧。
重点和难点解析1. 配音基本技巧2. 录音设备的使用3. 配音后期处理4. 作业设计与课后反思详细补充和说明：一、配音基本技巧1. 呼吸控制：呼吸要均匀，避免出现喘息声，影响录音效果。
第3章 声现象 整合课件 北师大版(2024)物理八年级上册
四、噪声的危害与防治 1.(2023·陕西咸阳期末)关于声现象,以下说法错误的是( A )。 A.在空气中次声波传播的速度比超声波传播的快 B.人在岸上大声说话能惊动水中的鱼,说明水能传声 C.街头设置的噪声监测仪不能减弱噪声 D.将正在响铃的闹钟放在玻璃罩内,不断抽出其中的空气,听到铃声变小, 最后几乎听不到声音,推理得出真空不能传声
本章整合
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本章归纳复习
一、声音的产生与传播
1.(2024·陕西西安期末)如图3-1所示,把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内,逐渐 抽出玻璃罩内的空气,所听到的铃声将会 逐渐变小 (选填“逐渐变 大”“逐渐变小”或“不变”),并由此推理可知如果将玻璃罩内的空气全部抽 完,就听不到闹钟响铃的声音,从而得出结论:声音不能在 真空 中传播。
图3-1
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解析:逐渐抽出玻璃罩内的空气,空气越来越稀薄,所听到的铃声将逐渐变 小,并由此推理可知如果将玻璃罩内的空气全部抽完,就听不到闹钟响铃的 声音,说明声音的传播需要介质,真空不能传声。
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2.(2023·陕西咸阳期末)花样游泳运动员在水中表演时, 能 (选填“能” 或“不能”)听到岸上广播里的音乐声,这是因为声音可以在气体和
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2.(2023·陕西榆林期末)跳广场舞已经成为人们健身的一项运动。小超在 学习时,广场舞的音乐声对他来说属于 噪声 (选填“噪声”或“乐音”)。 如图3-3所示,在监测仪上看到显示的数字的单位是 dB (填单位符号)。 当有几辆重型汽车通过时,显示屏上的数字将会 变大 (选填“变大”“不 变”或“变小”)。
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解析:不论是超声波还是次声波,在空气中的传播速度相同,A错误;人在岸 上大声说话能惊动水中的鱼,声音经过水的传播惊动了鱼,说明水能传声,B 正确;街头设置的噪声监测仪只能监测噪声的等级,不能减弱噪声,C正确; 将正在响铃的闹钟放在玻璃罩内,不断抽出其中的空气,空气越来越少,听 到铃声变小,最后接近真空,听不到铃声,推理得出真空不能传声,D正确。 本题选错误的,A符合题意。
声音处理精品PPT课件
要求
采样频率
数据长度
11,025 Hz
8 bit
22,050 Hz
8 bit
11,025 Hz
8 bit
11,025 Hz
8 bit
22,050 Hz
8 bit
44,100 Hz
16 bit
教学进程
3.3.1 数字音频处理软件GoldWave
● GoldWave —— 免费共享软件，配有汉化补丁
● GoldWave的主要功能
教学进程
● 声音的声道
单声道 立体声
8.1.2 声音的音质、数据量与文件
● 音质——声音的质量。与频率范围成正比，频率范围越宽音质越好
● 数据量与文件 采样频率 Hz 11,025 22,050 44,100 11,025 22,050 44,100
数据长度 bit 8 8 8 16 16 16
● MP3 (MPEG音频压缩标准)压缩音频文件 .mp3
必须经过解压缩，数据量小
教学进程
3.2 怎样得到数字化声音
● 声音采样 —— 把声音按照固定的时间间隔，转换成由有限个数字 表示的离散序列
声音采样
11011100 11001101
● 采样频率 —— 在一定的时间间隔内采集的样本数量 (采样频率越高，音质越好，数据量也越大)
新开始
(10) 选择“文件／另存为”菜单，保存文件
教学进程
3.3 声音处理初步
● 声音处理主要手段
剪裁声音片段、合成多段声音、连接声音、 生成淡入淡出效果、响度控制、调整音频特性等
● 声音应用领域
应用场合
国际互联网 (语音、简单乐曲) 游戏 (效果音、效果音乐) 多媒体自学读物 (提示音) 电子教案 (语音、效果音) 多媒体宝典、大全 (乐曲、语音) 多媒体音乐鉴赏 (音乐、解说)
沪科版：《第三章 声的世界》复习课ppt
《第三章 声的世界》复习
一、知识再现
1、由观察和实验证明：声音是由物体的振动 产 生的。二胡、提琴等乐器是靠弓和弦的 振动 发 出声音的；笛子是由 空气柱的振动发出声音的。 2、声音的传播是需要 介质 的，它可以在气体 中传播，还可以在固 体和 液 体中传播，声音 在真空中传播，声音在三种不同状态的物体中 传播速度的关系是 V固> V液> V气 ，声音在空 气中的传播速度还与 温度有关，声音在空气中 的传播速度是 340m/s 。声音以 波 形式传播， 它具有 能量 。
4.小提琴声是通过琴弓与琴弦的摩擦使琴 弦振动（如图8所示），琴弦将振动传递给 木质的琴码和琴箱，再使琴箱内的空气振动， 最终传递到听者耳中的。这一振动的传递过 程说明 固体 和 气体 都能传声。 5、如图1所示，是我市城区到龙洞堡机场 高速公路某路段两旁安装的隔音墙，其目的 是减小车辆行驶时产生的噪声对公路两旁居 民的危害。这种减小噪声危害的方法主要是 在下列哪个途径中实现的（ B ） A．噪声的产生 B．噪声的传播 C．噪声的接收 D．以上三种均是
例4、水牛“哞哞”的叫声和蚊子 蚊子 “嗡嗡”的叫声相比较， ______叫声 水牛 叫声响度大。 音调高,________ 例5、联欢晚会上，口技演员惟妙惟 肖地模仿一些动物和乐器的声音，他 音色 ，台下观众 主要是模仿声音的______ 空气 传播 听到口技演员的声音是靠_______ 的。 例6、受蝙蝠的启示，如图所示人们 可以利用 声呐 来探测鱼群的位置。
三、拓展提升 1、如图2所示，是探究声现象的实验装 置,在正在发声的音叉旁悬挂一小球的目 的是放大音叉振动 ，轻敲和重敲小球摆动的弧度 不同，说明声音的 响度 与振弧有关，这 种方法叫 转换法。 2. （2014·陕西中考）下列对声现象的描述，应 用物理知识解释正确的是（B ） A.“悦耳动听”说明声音的响度较大 B.“隔墙有耳”说明墙体可以传播声音 C.“闻其声而知其人”说明根据音调可以辨别 来人是谁 D.“大雪过后，万籁俱寂”说明大雪会使声音 完全消失
第3章声音的数字化PPT课件
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采样（sampling）
– 样本：每次采样都记录下原始模拟声 波在某一时刻的状态，称之为样本； 将一系列的样本连接起来，就可以描 述一段声波了
– 均匀采样：采样的间隔时间相等
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MIDI
➢ MIDI信息实际上是一段音乐的描述,是数 字化的乐谱,包含音符、定时以及键号、通 道号、持续时间、音量和击键力度等各个 音符的有关信息。
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MIDI与PCM原理比较
➢ PCM波形编码：把音乐的波形进行数字化 采样和编码（记录音乐本身）
➢ 定义和产生乐曲的MIDI信息和数据组存放 于MIDI文件中, MIDI文件本身只是一堆数 字信号而已，不包含任何声音信息。
未经压缩的数字声音的数据率bs采样频率hz样本精度bit声道数随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生18质量采样频率khz样本精度声道数据率kbs频率范围hz电话单声道6402003400am11025单声道882507000fm2205016立体声70562015000cd44116立体声141122020000dat4816立体声153602020000随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生19除采样频率样本精度声道数影响声音质量外声音录制时环境噪声声卡内部噪声以及采样数据丢失等都会造成音质的下降
300HZ ~ 3kHZ 语音信号（speech）
3
模拟信号与数字信号
3章 数字音频处理技术
3 WMA文件
Windows Media Audio 7压缩的文件，其扩展名是.WMA， 主要优点是在较低的采样频率下保持良好的音质。
4 MIDI文件
乐器数字接口，文件扩展名为.mid。MIDI文件记录的是一 系列指令不是数字化后的波形数据，因此占用存储空间很小。 播放时使用软件波表，可以达到与真实乐器几乎一样的效果。
教学进程
3.2.5 数字音频处理
1 基本编辑
删除声音文件中不需要的声音片段，比如噪音、杂音、口 误、重复、过长的停顿等。
2 声道编辑
将单声道变成双声道的声音；或将双声道的变成单声道声 音以节省存储空间；或让声音交替地从左右声道发出，产生声 音的立体效果。
3 淡入淡出
常用于节目的开始、结尾和两段声音之间的过渡。
教学进程
主板
主机箱
声音适配器 数字信号
音频信号 音箱
音箱
● 作用: 数字信号与模拟信号之间的双向转换 ● 单板 (输出功率大，抗干扰，音质好) ● 主板集成 (易受干扰，性能指标比单板略差)
教学进程
2 声卡的结构体系
教学进程
3 声卡的分类 按连接方式分为：板卡式、集成式、外置式
4 声卡的性能指标 (1) 采样和量化能力 (2) 芯片类型 (3) 总线类型 (4) 输出声道数
1 WAV文件
WAV（Wave）文件，又名波形文件，扩展名为.WAV。是 Windows本身存放数字声音的标准格式，几乎所有的音频处理 软件都支持WAV格式。 质量较高，但文件体积大。
最简单的数字音频采集方式：利用Windows中的录音机通 过声卡进行采集。
教学进程
准备工作
麦克风已经插到声卡的MIC插孔上，且能正常工作。每次 用户打开录音机时，它都是等待录音的状态 。最后以以.wav的 音频文件格式保存
3章 语音编码与处理技术
第三章 话音编码多媒体技术多媒体技术第三章 话音编码与处理技术多媒体技术浙江工业大学信息学院 古辉gh@13.1 话音编码概要 3.2 脉冲编码调制(PCM) 3.3 增量调制与自适应增量调制 3.4 自适应差分脉冲编码调制 3.5 线性预测编码(LPC)的概念 3.6 GSM编译码器简介 3.7 语音合成 3.8 语音识别23.1 话音编码概要多媒体技术3.1 话音编码概要多媒体技术话音波形的特性话音分成三种类型：浊音(voiced sounds)，清音 (unvoiced sounds)和爆破音(plosive sounds)。
浊音是一种称为准周期脉冲(quasi-periodic pulses)激励所 发出的音，这种准周期脉冲是在声门打开然后关闭时中 断肺部到声道的气流所产生的脉冲。
清音是由不稳定气流激励所产生的，这种气流是在声门 处在打开状态下强制空气在声道里高速收缩产生的。
爆破音是在声道关闭之后产生的压缩空气然后突然打开 声道所发出的音。
不能归属到上述三种音中的任何一种音，称为混合音。
浊音段的波形举例浊音段的功率普密度举例3清音段的波形举例清音段的功率谱密度举例43.1 话音编码概要多媒体技术3.1 话音编码概要多媒体技术三种话音编译码器话音编译码器一般分成三种类型： 波形编译码器(waveform codecs)的话音质量高，但数 据率也很高； 音源编译码器(source codecs)的数据率很低，产生的 合成话音的音质有待提高； 混合编译码器(hybrid codecs)使用音源编译码技术和 波形编译码技术，数据率和音质介于它们之间。
图 普通编译码器的音质与数据率5 63.1 话音编码概要多媒体技术3.1 话音编码概要多媒体技术波形编译码器波形编译码的想法是，不利用生成话音信号的任何知识 而企图产生一种重构信号，它的波形与原始话音波形尽 可能地一致。
时域法(time domain approach)脉冲编码调制(pulse code modulation，PCM)，它仅仅是 对输入信号进行采样和量化。
第3节声的利用
潜水艇利用海豚仿生制造了声呐系统,使自己 知道与海岸的距离,敌舰的方位和行踪。
美国几个环保团体指责美国海军在潜艇训练中使用主动中频声 呐监测，对鲸和海豚等珍贵海洋生物造成损伤，甚至导致它们内出 血并冲上海滩自杀。为此美国海军争辩说，中国三十多艘先进的静 音潜艇使得美国不得不加强反潜训练。
图片说明：4月28日，至少有400只海豚的尸体被海水冲 到了坦桑尼亚东北部桑给巴尔岛北岸海滩边。专家们怀 疑是美军潜艇发出的声呐导致了海豚的大面积死亡。
超声波加湿器.
小型超声波清洗机
使用目的：物件的清洗、脱气、消毒、乳化、混匀、 置换、提取。 使用部门：工矿企业，大专院校科研单位实验室； 医院；电子车间流水线；钟表眼镜店、珠宝首饰店；家 庭。 清洗物件：电子产品、机械五金配件、眼镜、首饰、 钟表、钱币、水果等。
超声波碎石机
主要适应症：肾结石 输尿管结石 膀胱结石 尿道结石
课堂小结：
一、声与信息 1、声音可以传递
信息
2、声音传递信息的应用。
①人与人、动物间的信息交流 ②蝙蝠的超声波回声定位 ③声呐定位 ④倒车雷达 ⑤超声波金属探伤 ⑥医院用的B超
二、声与能量 1、声音可以传递 能 量
2、声音传递能量的应用。
①超声波清洗机 ②超声波击碎体内结石
做一做
1.铁路工人用铁锤敲击钢轨,会从异常的声
美国海军曾认为是他们的核潜艇声呐系统 干扰了海豚，在他们的演习范围海域内也出现 了大规模海豚自杀现象.
二.声与能量
声波能传递能量吗？ 利用声波传递能量的事例有哪些？ 外科医生利用超声波传递能量,除去人体
内的结石. 超声波雾化.超声波清洁牙垢.
工人利用超声波传递能量,清洗钟表等精 密的机械.
超声波加湿器采用超声波高频 振荡原理将水雾化为1—5微米 的超微粒子，通过风动装置， 将水雾扩散到空气中，从而达 到均匀加湿空气的目的。
知识梳理-第三章声音的世界
7、区分声音的三个特性： 闻声识人——依据不同人的音色来判定； 高声大叫——这里的高，指响度； 高音歌唱家——这里的高，指音调。
8、减弱噪声的途径： （1）在声源处减弱；(例如：汽车安消声器)； （2）在传播过程中减弱;（例如：植树、隔音墙） （3）在人耳处减弱.（例如：戴耳塞）
9、超声波和次声波 （1）人耳能听到的频率范围：20Hz～20000Hz， 高于20000Hz的声音叫超声波； 低于20Hz的声音叫次声波。 （2）动物的听觉范围和人不同，蝙蝠利用超声导航，大象靠次声波 交流，地震、火山爆发、台风、海啸都要产生次声波； 10、声音的利用: （1）声音可以传递信息 例如：蝙蝠的超声导航、B超 、声呐、超声波测速仪） （2）声音可以传递能量 例如：清洗精密机械 、粉碎体内结石 、制成超声加湿器)
7、声音的三个特性包括：响度、音调、音色。
响度：声音的强弱叫响度；响度跟声源的振幅和离声源的距离有关。 物体振幅越大，响度越大；听者距声源的距离越近，响度越大。 响度的单位是分贝（dB）。 音调：声音的高低叫音调，音调与物体振动的快慢（频率）有关， 物体振动越快，频率越高，音调越高。 频率：物体每秒振动的次数，表示物体振动的快慢，单位是赫兹（Hz） 音色：指声音的品质和特色。（人们根据音色能够辨别乐器或区分人。）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
知识梳理 第三章：声音的世界
1、声音是由物体的振动产生的；正在发生的物体叫声源。 一切发声物体都在振动。 例如：人靠声带振动发声， 风声是空气振动发声， 管制乐器靠里面的空气柱振动发声， 弦乐器靠弦振动发声， 鼓靠鼓面振动发声。
2、声音的传播需要介质。声音传播所需的物质叫介质。 气体、液体和固体都可以传播声音，真空不能传声。 注意：有声音的物体一定在振动，但有振动不一定能听见声音。 3、骨传导:声音的传导不仅仅可以用耳朵，还可以经头骨、颌骨传 到听觉神经，引起听觉，这种声音的传导方式叫做骨传导。一些失 去听力的人可以用这种方法听到声音。骨传导的性能比空气传声的 性能好。
物理八年级上册第三章《声》知识点归纳整理
物理八年级上册第三章《声》知识点归纳整理1．声音是由物体振动产生的，振动停止，发声也停止。
正在发声的物体叫声源。
2．声音能够以声波的形式在一切气体，液体和固体中传播。
凡是能够传播声波的物质称为声的介质。
声的传播需要介质，真空不能传声。
一般情况下，声音在固体中传播的效果最好，液体其次，气体最差。
3．声每秒钟传播的距离称为声速。
声速与介质的性质有关，还与介质的温度有关。
一般情况下，声速由快到慢的排列顺序为：固体、液体、气体。
常温（15℃）下，声音在空气中的传播速度为：340m/s。
4．频率：（1）定义：物体在1秒钟内振动的次数叫频率。
（2）单位：赫兹，简称赫，符号是Hz。
（3）物理意义：频率是表示物体振动快慢的物理量。
5．人耳的听声能力：20 Hz~ 20000 Hz。
（1）低于20 Hz的声，称为次声；（2)高于20000 Hz的声，称为超声，（3)次声和超声人都听不到。
6．声音传递的是信息，是能量。
7．悦耳的声音称为乐音。
音调、响度和音色是乐音的三个特征。
8．音调：声音的高低叫做音调。
音调由声源振动的频率决定。
频率越大，音调越高，频率越小，音调越低。
9．响度：声音的大小叫做响度。
响度也叫音量。
振幅：物体在振动时偏离原来位置的最大距离叫振幅。
响度跟发声体的振幅有关系。
振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小。
响度还跟人与声源的距离有关。
10．音色：声音的特色称为音色，也叫音品。
我们能够分辨出各种不同乐器和不同人的声音，就是由于他们的音色不同。
11．噪声的定义：从物理学的角度看，噪声是指发声体做无规则地杂乱无章地振动时发出的声音。
从环境保护的角度看，一切干扰人们休息、学习和工作的声音都属于噪声。
12．声音的等级：人们用分贝来划分声音的等级，分贝的符号是：dB。
13．减弱噪声的途径：（1）在声源处减弱；（2）在传播过程中减弱；（3）在人耳处减弱。
14．回声：回声是声音在传播过程中遇到障碍物时被反射回来再次被人们听到的现象。
第三章录音技术基础知识
第三章录音技术基础知识内容提要录音方法有机械录音（唱片）、光学录音（电影片音迹）、磁性录音（磁带、磁盘等）、激光录音（光盘）和全固态录音（半导体存储器）等。
录音技术的发展日益增快，记录的音频信号从模拟向数字化转变；记录媒体自磁带到光盘再趋向于全固态。
随着数字化技术和芯片技术的发展，录音新产品层出不穷，普遍应用于各个领域。
本章介绍录音媒体的出现与发展概况，着重阐明普遍使用的磁带录音机的工作原理。
此外，还针对录音机在工作过程中出现的常见故障的应急排除处理加以表述。
第一节磁带录音机概述一、磁带录音机的产生与发展早在1880年就开始了各种磁性记录技术的实验研究工作。
1898年，丹麦科学家波尔森发明了人类历史上第一台磁性录音机。
这台录音机使用钢丝作为储存声音的磁性载体，用电磁铁作为录放音头，采用直接录音方式，信号失真严重，还音效果差，但是，这一实验却为磁记录技术的发展揭开了序幕。
1907年，波尔森又发明了钢丝式直流偏磁录音机，录音灵敏度和保真度都有较大改进，使录音机进入实用阶段。
此后的一段时期，磁性记录技术进展不快，直到上世纪20年代末期，由于出现了两项重大的技术突破，才使磁性录音机的录放质量达到较高的水平：其一，是在1927年，美国的卡尔森和卡潘特两人首次提出了使用交流偏磁的方法。
这项技术使得当时钢丝录音机的失真和信噪比得到了显著的改善。
其二，是在1928年，德国的弗勒玛提出了把磁性材料涂敷在纸带上代替钢丝的方法，这就是磁带的雏形。
此后不久，随着纸质、乙烯树脂和醋酸纤维质为带基的各种氧化物磁带的出现，从而迫使钢丝、钢带录音机逐渐退出历史舞台。
1935年，德国通用电气公司使用塑料带基磁带制成了世界上最早的磁带录音机，它是现代磁带录音机的始祖。
第二次世界大战期间，磁带录音机的发展受到严重影响，战争结束后，各国同时开展对磁带录音机的研制和技术交流。
在50年代，盘式磁带录音机和立体声录音机发展很快。
在60年代初期，许多国家对录音机的小型化和改进磁带的使用方法进行了大量的研究。
第3章—声学教案(精)
第3章 声学一、声音的产生与传播1． 声音的产生：由物体的 而产生。
停止，发声也停止。
2． 声音的传播：声音靠 传播。
不能传声。
通常我们听到的声音是靠 传来的。
固体、液体、气体都可传声3． 声度：声音的速度表示声音传播的 由 决定，在空气中传播速度是： 。
声速的决定因素：1、介质种类。
2、介质温度。
（15℃速度340m/s 。
）4． 声音在 传播比液体快，而在液体传播又比 体快。
利用回声可测距离：总总vt S s 2121==考点1.声音的产生例1.如图所示，将悬挂的乒乓球轻轻接触正在发声的音叉，乒乓球多次被弹开，关于此实验，下列说法错误的是（ ）A ．音叉发出声音的响度越大，乒乓球被弹开的越远B ．音叉发出声音的音调越高，乒乓球被弹开的越远C ．本实验可以研究“声音是由于物体的振动而产生的”D ．乒乓球被弹开的越远，说明音叉振动幅度越大变式1.音乐会上，演员正在吹奏笛子，笛子发声是因为 在振动，吹奏过程中，演员不断调整手指在笛子上的按压位置是为了改变声音的 ．考点2. 声音的传播例2．如图所示的实验，探究“声音传播需要介质”的是（ ）A ．把罩内的空气抽去一些后，闹钟的铃声明显减小B ．用力吹一根细管，并将它不断剪短，声音变高C ．用发声的音叉接触水面时，水面水花四溅D ．用大小不同的力敲打鼓面，观察纸屑跳动的情况变式2．声音在不同的物质中传播的速度大小不同．根据小资料知道：多数情况下，声音在气体中的速度比在液体中；在固体中的速度比在液体中；声音在空气中传播的速度受影响．二、声音的特性1.乐音的三个特征：、、。
(1)音调:是指声音的，它与发声体的有关系。
(2)响度:是指声音的，跟发声体的、声源与听者的距离有关系。
(3)音色：不同乐器、不同人之间他们的不同考点1. 音调、响度、音色例1.下列说法正确的是（）A．医生使用的听诊器能增大振幅，使响度增大B．地球上的学生听到飞船里王亚平的声音是靠超声波传回地球的C．人说话发出声音是因为声带在振动D．女教师讲课声音很大是因为她的声音频率很高变式1.如图所示声波的波形图，下列说法正确的是（）A．甲、乙的音调和响度相同B．甲、丙的音调和音色相同C．乙、丁的音调和音色相同D．丙、丁的音色和响度相同例2.下列关于声音的说法中不正确的是（）A．“响鼓也要重锤敲”，说明声音是由振动产生的，且振幅越大响度越大B．“隔墙有耳”，说明固体能传声C．“震耳欲聋”说明声音的音调高D．“闻其声知其人”，说明可以根据音色来判断说话者变式2.为了探究音调与什么因素有关，小明设计了下面几个实验，如图所示，你认为不能够完成探究目的是（）A．硬纸板接触齿数不同的齿轮B．改变钢尺伸出桌边的长度C．改变薄塑料片滑过梳子的速度D．改变吹笔帽的力度例3.三楼的王琴早上醒来，听到楼下李娟喊她一起上学，下列有关解释，错误的是（）A．李娟的叫喊声很大，说明她的音调高B．王琴的妈妈提醒她脚步轻些，这是为了减弱噪声C．王琴听出是李娟在叫喊，她是根据音色来判断的D．王琴能在楼上听到楼下叫喊，说明声音可以信息变式3.如图，将一把钢尺压在桌面上，一部分伸出桌面，用手拨动其伸出桌外的一端，轻拨与重拨钢尺，则钢尺发出声音的不同．改变钢尺伸出桌面的长度，则钢尺发出声音的不同．（选填“音调”、“响度”或“音色”）三、声音的利用1.声与信息：声能传递信息。
第三章 声音的世界 章节知识梳理
第三章 声音的世界 章节知识梳理
一、产生：声音是有物体 产生的。
停止，发生停止 二、传播：1.声音的传播需要 ，固液气体都可作为介质，在 中不能传播。
2.声音在介质中以 的形式传播。
三、人耳感知声音：声波—鼓膜—听觉神经—大脑 四、声速：1.在不同的物质中传播速度不同，一般 V 固 V 液 V 气 2.声音常温下在空气中的传播速度 m/s 五、回声：1.产生：在传播过程中遇到障碍物反射回来
2.应用：
一、响度：1.定义：声音的
2.影响因素：①振幅：振幅越大，响度越 ②发声体远近：距离越远，响度越 ③分散程度：声音越集中，响度越
3.等级常用单位：分贝，符号 二、音调：1.定义：声音的 2.影响因素：振动频率；振动频率越高，音调越
三、音色：1.定义：声音的
2. 不同物质发出的声音，音色不同。
四、减小噪声的影响 1.从噪声的
2.从噪声的
3.从噪声的
超声：定义：频率高于 Hz 的叫做超声 特点：定向性好、穿透能力强 利用： 、 、 次声：定义：频率低于 Hz 的叫做次声 特点：能量大、破坏力强
地震、火山爆发伴随产生次声
声
音
的
产
生
与
传
播
乐
音
的
三
特
性
超
声
与
次
声。
第3章+数字声音编码(1)
人的听力
人耳对中频段1～3千赫的声音最为灵敏，对高、低 频段的声音，特别是低频段的声音则比较迟钝。
声音的主要研究领域
语音识别 将人类的语音中的词汇转换为计算机可读的输入
语音理解
让计算机知道人说的是什么
语音合成
让计算机能像我们人一样说话 比如从文本到声音
声音和语音的压缩
一些动物能感受的声音频率范围
Animal Elephant Dog Cat Bat Dolphin
Audible frequency range 05 – 12 000 Hz 40 – 45 000 Hz 45 – 85 000 Hz As high as 120 000 Hz As high as 200 000 Hz
SNR＝10lg[(Vsignal)2/(Vnoise)2]＝20lg(Vsignal/Vnoise)
其中，Vsignal表示信号电压，Vnoise表示噪声电压；
3.2.4 声音质量和数据率
表2–01 声音质量和数据率
质量
பைடு நூலகம்
采样频率 样本精度
(kHz)
(bit/s)
单道声/ 数据率(kB/s)
立体声
3.3 声音质量的MOS评分标准
声音质量的度量还有两种基本的方法：一种是客 观质量度量，另一种是主观质量度量。评价语音 质量时，有时同时采取两种方法评估，有时以主 观质量度量为主。
乐器数字接口（MIDI）
MIDI (Musical Instrument Digital Interface) 电子乐器数字接口，是在音乐合成器(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。
第3章声音的数字化PPT课件
总结：
➢ 声音的数字化过程实际上就是采样、量化 和编码的过程；
➢ 数字音频的数据量很大，对计算机存储和 数据实时传输都造成一定的压力。因此， 实际运用中并非都按最高音质来采样，而 是根据音源的质量和实际需要灵活运用； 如在录制一段语音，8kHZ就够了。
21
➢ 对于音乐信号。减少数据量的方法不是降 低采样频率和采样精度，而是数据压缩；
22
二、电子合成音乐
– PCM数字音频实际上是一种数字式录音/重 放的过程，需要很大的数据量
– 可用合成的方式产生音乐（电子乐器:电子 键盘、吉他、萨克斯管、钢琴、风琴、贝 司、铜管乐器、簧管乐器等）
23
MIDI
➢ MIDI是乐器数字接口（musical instrument digital interface）的英文缩写, 是一个国际通用的标准接口,是一种技术规 范。 20世纪80年代提出来的，是数字音乐 的国际标准
1
参数指标
1) 幅度（振幅）：指声波波形的最高（低） 点与时间轴之间的距离，反映声音信号的 大小、强弱程度
2) 频率：信号在单位时间内变化的次数， HZ;多个频率声音的复合
2
➢ 人们对声音的感知不仅与声音幅度有关， 还与声音的频率有关：
可听声（audio）： 20HZ ~ 20kHZ 次音、亚音信号(subsonic) ：<20HZ 超音信号、超声(supersonic) :>20kHZ
300HZ ~ 3kHZ 语音信号（speech）
3
模拟信号与数字信号
➢ 模拟信号：时间或幅度上连续的信号
• 时间上“连续”是指在一个指定的时间范围内 信号的幅值有无穷多个；
• 幅度上“连续”是指幅度的数值有无穷多个；
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(1) 单击
(改变)按钮
(2) 调整音量滑块，改变音量 (3) 单击“确定”按钮 3.3.2 利用剪贴板编辑声音 (1) 设置选区
(2) 单击
(复制)按钮，把选区内容复制到剪贴板
(3) 鼠标左键单击波形，确定粘贴的开始位置 (4) 单击 (粘贴)按钮，插入粘贴
(5) 单击
(粘新)按钮，生成新的声音文件
音来自何方。
● 从声源直接到达人类听觉器官的声音是“直达声” ● 声音从声源发出后，经过多次反射到达人类听觉器官的声音是“反射声”
教学进程
● 声音的三要素 ● 音调 —— (高低)
(低 )
(高 )
● 音强 —— (强弱)
(弱)
(强)
(停)
● 音色 —— (特质)
● 声音的连续性
钢琴
吉他
小号
小提琴
● 声音在时间轴上是连续信号，具有连续性和过程性 ● 构成声音的数据前后之间具有强烈的相关性 ● 声音具有实时性，对处理声音的硬件和软件提出很高的要求
单击
● 还原选区
(选区)按钮，将选区内的波形展开
● 单击
(全部)按钮，恢复选区展开前的显示状态
教学进程
3.2.4 去掉某个声音片段
● 常用于去掉音乐首尾空白、噪声、各种杂音、语音中的瑕疵等
(1) 设置选区 (2) 若精确设置选区，单击 (选区)按钮，将选区展开，再精确设置
(3) 单击
(删除)按钮，删除选区声音
教学进程
3.3.3 调整时间和速度 (1) 设置选区 (2) 单击 (时间偏差)按钮 (3) 改变速度或时间
第
3.1 基本概念 3.1.1 什么是声音 3.1.2 声音的采样 3.1.3 从CD中获得声音 3.1.4 直接录音 3.1.5 声音格式的转换方法 3.1.6 声音处理软件 3.2 声音的一般处理 3.2.1 使用声音文件 3.2.2 录制新的声音 3.2.3 设置选区及其编辑操作 3.2.4 去掉某个声音片段 3.2.5 恢复操作 3.2.6 形成静音
内存: 128MB Windows98 / Me / 2000 / XP
教学进程
CPU: PentiumⅡ/ 500MHz CDROM: 40x (或以上)
● 启动与界面
(1) 双击快捷图标启动 (2) 插入CD音乐盘，随后自动列出CD音轨清单 功能菜单
COPY按钮
CD音轨清单
播放进度调节 音量调节 工具按钮
教学进程
● 音质、数据量与文件 ● 音质——声音的质量。与频率范围成正比，频率范围越宽音质越好 ● 数据量与文件
采样频率 Hz
11,025 22,050
数据长度 bit
8 8
数据量／分钟
0.66 MB 1.32 MB
音质评价
低 一般
44,100
11,025 22,050
8
16 16
2.64 MB
1.32 MB 2.64 MB
3.2.5 恢复操作
● 单击
(撤销)按钮 (注意：此操作只能恢复一次)
3.2.6 形成静音
● 静音与删除不同，静音不改变时间，只是把音量降为0
(1) 确定选区
(2) 单击
(静音)按钮，选区内变成静音，波形变成一条直线
教学进程
3.2.7 使声音呈现淡入、淡出效果
● 制作淡入效果
(1) 设置选区 (2) 单击 (淡入)按钮
良好
中 良好
44,100
16
5.29 MB
优秀
● 重放频率 (模拟量)与采样频率 (数字量)的关系
重放频率 ＝ 采样频率 ÷ 2
教学进程
● 文件
● WAVE (Waveform Audio)波形音频文件
.wav
多媒体系统、音乐光盘制作，记录物理波形，数据量大
● MIDI (Musical Instrument Digital Interface)乐器接口文件
3.2.2 录制新的声音
● 利用GoldWave软件的“建立新文件”功
能 (1) 把话筒接好，检查录音参数 (2) 选择“文件/新建”菜单 (3) 选择快速设置按钮或输入取样比率 (4) 根据需要选择声道
(5) 输入录音时间，格式： 分:秒.毫秒
(6) 单击“确定”按钮 (7) 单击录音按钮，录音开始 中断录音单击“停止”按钮
教学进程 Close √
3.1.4 直接录音
● 设备间的信号连接 机箱后背 ● 简单录音
(1) 选择“程序／附件／娱乐／
录音机”菜单，启动录音机
SPEAKER
声卡
LINE IN
MIC
500mV 1mV 插头: φ3.5mm/stereo
(2) 单击“录音”按钮, 开始录 音 (录音时间为60秒)
教学进程
3章
3.2.7 使声音呈现淡入、淡出效果
3.2.8 回声原理及其制作 3.2.9 倒序声音及其制作 3.3 声音的高级处理
声音处理手段
3.3.1 改变声音文件的固有音量
3.3.2 利用剪贴板编辑声音 3.3.3 调整时间和速度 3.3.4 调整频率的均衡 3.3.5 多个声音素材的合成 3.3.6 声道变换 3.3.7 声音响度的自由控制 3.3.8 编辑MP3压缩音频文件 3.3.9 直接从音乐CD上获得声音
(3) 调整初始音量
(4) 单击“确定”按钮
● 制作淡出效果
(1) 设置选区
(2) 单击 (淡出)按钮
(3) 调整减弱音量
(4) 单击“确定”按钮
淡入过程
淡出过程
教学进程
3.2.8 回声原理及其制作
● 乐曲和歌曲不宜制作回声，制作回声最理想的对象是语音
Volume (1) 设置选区
ECHO原理
音量
(2) 单击
(回声)按钮
延迟时间
t
(3) 调整延迟时间和音量 (4) “反响” 选项有效时，无穷余音
(5) 单击“确定” 按钮
3.2.9 倒序声音及其制作
● 确定选区，单击
(反向)按钮
● 可用于声音的加密传送。对方采用相同软件、相同处理，才能还原
教学进程
3.3 声音的高级处理
3.3.1 改变声音文件的固有音量
教学进程
● 设置软件的工作状态 ● 注册
(1) 选择“选项 / 注册”菜单 (2) 输入姓、名和注册码 (3) 单击“确定”按 钮
● 设置文件、内存管理
若未注册，可试用15天
成功注册后，“选项”菜 单
中不再显示“注册”字样
(1) 选择“选项／文件” (2) 打开Flash模式→“总是”
(3) 临时存储→“内存”
教学进程
● 采样
(1) 在CD音轨清单中单击 某个音轨 (2) 单击播放按钮确认 (3) 单击停止按钮 (4) 单击音轨单选项 其中呈现“√” (可选择多个音轨) (5) 单击“COPY”按钮 (6) 选择音频模式 (7) 选择保存地点和文件名 (8) 单击“Start Copying”按钮，开始采 样 (9) 显示采样进程 (10) 稍候片刻，采样结束，单击“OK”按钮
(8) 单击“确定”按 钮 (9) 如不满意，可从步骤(2)重
新开始
(10) 选择“文件／另存为”菜单，保存文件
教学进程
3.1.6 声音处理软件
● GoldWave —— 免费共享软件，配有汉化补丁 ● GoldWave的主要功能 ● 录音——以多种采样频率录音, 时间不受限制 ECHO PITCH MIX STOP
导致声音在不同介质中传播的距离不同。
教学进程
● 声音的频率
次声波 <20Hz
人耳可听域 20～20,000Hz
超声波 >20,000Hz
男 声 源 种 类 女 电
性 性 话
语 语 语
音 音 音
100Hz ～ 9,000Hz 150Hz ～ 10,000Hz 200Hz ～ 3,400Hz 50Hz ～ 7,000Hz 频 带
(8) 单击播放按钮，聆听录音效果
● 若播放器中按钮不能正常显示或录制的声音不能重放，表明录音不成功
● 应检查硬件连接是否正确，按照录音失败的处理方法检查参数设置
教学进程
3.2.3 设置选区及其编辑操作
● 设置选区
编辑区域
(1) 鼠标左键单击
波表,设定起点
(2) 鼠标右键单击 波表,设定终点
● 展开选区 ● 为了辨别选区细节，可展开选区进行编辑
.mid
用于合成、游戏，记录音符时值、频率、音色特征，数据量小
● CDA (CD Audio)激光音频文件
.cda
准确记录声波，数据量大，经过采样生成WAV和MP3音频文件
● MP3 (MPEG音频压缩标准)压缩音频文件
.mp3
必须经过解压缩，数据量小
教学进程
3.1.2 声音的采样
● 声音采样 —— 把声音按照固定的时间间隔，转换成由有限个数字
表示的离散序列
声音采样
11011100 11001101
● 采样频率 —— 在一定的时间间隔内采集的样本数量
(采样频率越高，音质越好，数据量也越大) 3.1.3 从CD中获得声音
● Easy CD-DA Extractor软件
● 作用：CD音乐
● 硬件软件环境
WAV格式的波形音频文件或MP3压缩音频文件
教学进程
● 启动 ● 双击快捷图标，启动GoldWave软件 ● 音频编辑器
编辑工具
左声道
右声道
● 播放控制器
教学进程
● 播放控制
播放选区声音
用户播放
停止 录音
音量调整 声道平衡调整 速度调整
左声道