第三章 数字声音基础
数字音频基础知识
第一章数字音频基础知识重要内容⏹声音基础知识⏹结识数字音频⏹数字音频专业知识第1节声音基础知识1.1 声音旳产生⏹声音是由振动产生旳。
物体振动停止，发声也停止。
当振动波传到人耳时，人便听到了声音。
⏹人能听到旳声音，涉及语音、音乐和其他声音（环境声、音效声、自然声等），可以分为乐音和噪音。
✦乐音是由规则旳振动产生旳，只包具有限旳某些特定频率，具有拟定旳波形。
✦噪音是由不规则旳振动产生旳，它包具有一定范畴内旳多种音频旳声振动，没有拟定旳波形。
1.2 声音旳传播⏹声音靠介质传播，真空不能传声。
✦介质：可以传播声音旳物质。
✦声音在所有介质中都以声波形式传播。
⏹音速✦声音在每秒内传播旳距离叫音速。
✦声音在固体、液体中比在气体中传播得快。
✦15ºC 时空气中旳声速为340m/s 。
1.3 声音旳感知⏹外界传来旳声音引起鼓膜振动经听小骨及其他组织传给听觉神经，听觉神经再把信号传给大脑，这样人就听到了声音。
⏹双耳效应旳应用：立体声⏹人耳能感受到（听觉）旳频率范畴约为20Hz~20kHz，称此频率范畴内旳声音为可听声(audible sound)或音频(audio)，频率<20Hz声音为次声，频率>20kHz声音为超声。
⏹人旳发音器官发出旳声音（人声）旳频率大概是80Hz～3400Hz。
人说话旳声音（话音voice / 语音speech）旳频率一般为300Hz～3000 Hz（带宽约3kHz）。
⏹老式乐器旳发声范畴为16Hz (C2)～7kHz(a5)，如钢琴旳为27.5Hz (A2)～4186Hz(c5)。
1.4 声音旳三要素⏹声音具有三个要素：音调、响度（音量/音强）和音色⏹人们就是根据声音旳三要素来辨别声音。
音调（pitch ）⏹音调：声音旳高下（高音、低音），由“频率”（frequency）决定，频率越高音调越高。
✦声音旳频率是指每秒中声音信号变化旳次数，用Hz 表达。
例如，20Hz 表达声音信号在1 秒钟内周期性地变化20 次。
数字音频基础
声音文件的录制
音乐合成的方式根据一定的协议标准，使用音乐符号来记 录 和 解 释 乐 谱 ， 并 组 合 成 相 应 的 音 乐 信 号 ， 这 就 是 MIDI （musical instrument digital interface，乐器数字接口）。 MIDI不是把音乐的波形进行数字化采样和编码，而是将数
性，消减音乐中人耳听不到的成分，同时尽可能地维持原来的 声音质量。
WMA文件：Windows Media Audio，通过减少数据流量但保持音
质的方法来达到比MP3压缩率更高的目的。WMA的一个优点是压 缩率高，一般都在18：1.其次，WMA的内容提供商可以加入防复 制保护。
MID ： Musical Instrument Digital Interface ， 允许数字合成器和其他设备交换数据。 MIDI 文件 格式由 MIDI 继承而来。 MIDI 文件并不是一段录制 好的声音，而是记录声音的信息，每个音符记录 为一个数字，然后是告诉声卡如何再现音乐的一 组指令。1分钟MIDI音乐文件的大小只有5~10KB。
信号，或称为超声波信号。
声音有3个重要指标即振幅、周期和频率。 振幅是波的高低幅度，表示声音的强弱；周期 指两个相邻波之间的时间长度；频率指每秒振 动的次数，以Hz为单位。 声音的3要素是音调、音色、强度，它们分 别与声波的频率、波形、振幅等相关
含义 音调
决定因素
听感表现 音调高： 清脆、尖细 音调低： 粗犷、低沉 响度大： 震耳欲聋 响度小： 轻声耳语
1. MIDI音乐的产生过程
当MIDI设备交流信息时，需要遵循一定的事件序列。 例如，两个MIDI设备在建立连接之后首先要做的事情就是 在使用相同的MIDI通道方面达成一致。MIDI可以在16个这 样的通道上进行操作，这些通道用数字分别标记为0～15。 只要两个MIDI设备进行交流，就必须使用相同的通道。对 电脑合成音乐，每个逻辑通道可指定一种乐器，音乐键盘 可设置在这16个通道之中的任何一个，而MIDI声源或者声 音模块可被设置在指定的MIDI通道上接收。
数字声音简介
(4). Transform菜单 Transform菜单提供多种音频特效改变命令. 如改变音量、静音、反转、降低噪音、延迟效果. 失真处理、调整音调等。 (5). Generate菜单 Generate菜单提供生成噪音、低音、静音、 电话信号等声音的命令。 (6). Analyze菜单 Analyze菜单提供文件或选择区域的频率分 析命令。 (7). Options菜单 Options菜单包含特征或用户定制选项命令.
音频数据的获取方法主要有以下几种： (1). 使用声卡录制、采集声音信息，并以 文件的形式存储在计算机中。 (2). 使用声卡及MIDI设备在计算机上创作 乐曲。 (3). 从互联网下载或购买音频光盘。
利用Windows提供的“录音机”程序可以 录制、播放、编辑数字波形声音文件。 (1). 录音机操作界面 录音机的操作界面如下图所示：
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： 44.1KHz，22.05kHz，11.025kHz，8KHz等。
标准采样频率
采样频率 8KHz
11.025KHz
采样次数/s 8000
11025
声音质量 电话音质
AM音质
22.05KHz
3. 音频数据的编辑
音频数据的编辑包括声音的剪辑(删除片段. 插入声音、混入声音)、特殊效果的添加等操作。 除了Window 自带的“录音机”程序可进行音频的 制作编辑外，目前广泛使用的音频处理软件还有 Sound Forge、Wave Edit、Cool Edit等。
Cool Edit Pro 2.0
一、基本概念
声音：人耳所感觉到的空气分子的震动， 由振动的声波组成。 声音主要有以下类型：
2.数字音频基础知识
声音数字化的几个技术指标
采样频率
11.025kHz（电话质量） 22.05kHz（收音机质量） 44.1kHz（CD质量）
采样位数
8bits、16bits、32 bits等
声道数
单声道、双声道、环绕立体声
数字信号能高度保真
原始波形
在传播和 处理过程 中失真
还原后的 波形
声音文件的数字格式
未经压缩的声音文件数据量很大
声音文件的格式
3、FLAC ：(无损压缩)
FLAC即是Free Lossless Audio Codec的缩写 。中文可解 释为无损音频压缩编码。 flac的文件大小与APE差别不大，大概为CD的一半。单从技 术角度讲稍好与APE，FLAC开源，跨平台，支持的硬件多。
（无损格式：WAV 、APE、 FLAC）
（最新的Codec为Windows Media Audio 10 professional
）
声音文件的格式
6、OGG格式 ：
Ogg全称应该是OGG Vobis(ogg Vorbis) 是一种新的音频压 缩格式，类似于MP3等的音乐格式。但有一点不同的是， 它是完全免费、开放和没有专利限制的。OGG Vobis有一
数据量=采样频率×采样位数×声道数×时间(秒) ÷8 （1分钟音乐数据约10MB）
常见声音的格式 1、wav格式：（波形格式文件，无损）
由microsoft和IBM开发，取样频率和声道，标准格式化的 WAV文件和CD格式一样，也是44.1K的取样频率，16位量 化数字，因此在声音文件质量和CD相差无几。作为数字音 乐文件格式的标准，采用PCM无损编码，WAV 格式容量过 大，但支持度广泛。
最单纯的声音的波形是正弦波
数字音频技术基础
20~20000 20~20000
脉冲编码调制（PCM）
PCM的特点
概念最简单、理论最完善的编码系统； 最早研制、使用最广泛的编码系统； 数据量最大的编码系统。
原理
模拟声音 信号输入 防失真 滤波器 波形编码器 (采样器) PCM样本
÷
量化器
量化
分为均匀量化和非均匀量化。 采用的量化方法不同，量化后的数据量不同，可以说量化是一种压 缩数据的方法
数字音频技术基础
Part Part 1 1 数字音频技术基础
数字音频技术基础 声音 声音信号数字化
采样与量化
音频质量与数据量 音频文件的存储格式 语音合成与语音识别技术
声音
声波是由机械振动产生的波。当声波进入人耳 ，鼓膜振动导致内耳里的微细感骨的振动，将 神经冲动传向大脑，听者感觉到的这些冲动就 A 是声音。 周期
声道数：一次采样的声音波形个数。 采样频率 指计算机每秒钟采集多少个声音样本。
采样
音频是连续的时间函数X(t),对连续信号采样， 即按一定的时间间隔(T)取值，得到X(nT)(n为 整数)，T称为采样周期、1/T称为采样频率。
X(0)、X(T)、X(2T)称为采样值。
采样频率与声音频率之间有一定的关系，根据 奈奎斯特（Nyquist）理论，只有采样频率高 于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信 号表示的声音还原成为原来的声音。
频域——声音的频率范围
声音的方向
以振动波的形式从声源向四周传播。
1.
从声源直接到达人类听觉器官的声音称为“ 直达声”，直达声的方向辨别最容易。
2.
现实生活中，森林、建筑、各种地貌和景物 存在于人们的周围，声音从声源发出后，一 般须经过多次反射才能被人们听到，这就是 “反射声”。
教学课件第章数字音频基础课件
数字音频在教育领域的应用前景
虚拟现实和增强现实
01
数字音频将在虚拟现实和增强现实技术中发挥重要作用，为学
习者提供更加逼真的视听体验和沉浸式的学习环境。
个性化学习
02
通过数字音频技术，学习者可以根据个人需求和兴趣进行个性
化学习，提高学习效果和兴趣。
语言学习
03
数字音频可以应用于语言学习中，为学习者提供真实的语境和
数字音频的效果处理
降噪处理
通过技术手段去除音频中的噪 声和杂音，提高音质清晰度。
均衡处理
调整音频的频谱分布，使音频更 加平衡、悦耳。
混响处理
模拟不同环境下的混响效果，使音 频更加丰富、立体。
03 数字音频的技术 原理
采样率与比特率的关系
01
采样率
数字音频每秒采样的次数，单位为Hz，表示每秒采集的声音样本数量
。
02
比特率
数字音频每秒传输的数据量，单位为bps（bits per second），表示
每秒传输的二进制数据量。
03
关系
采样率和比特率之间存在直接的关系，采样率越高，需要传输的数据
量越大，需要的存储空间也越大。因此，在选择采样率和比特率时需
要综合考虑音质和存储空间的需求。
音频压缩格式及其特点
MP3
国际化发展
随着全球化的进程，数字音频 产业将逐渐实现国际化发展， 推动全球数字音频技术的普及
和应用。
THANKS
感谢观看
数字音频的播放原理
01
02
03
04
05
数字音频播放 需要经过以…
解码
解码、D/A转换、放大和驱 动扬声器。
将压缩的数字音频文件解 压缩成原始的二进制数据 流。
第三章-数字声音基础
3.1.1.声音是什么
❖ 声音是听觉器官对声波的感知，而声波是通过空 气或其他媒体传播的连续振动。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。
❖ 声音用电表示时，声音信号在时间和幅度上都是 连续的模拟信号，声音具有普通波所具有的特性， 如反射、折射、衍射等。
声音是一种连续的波
000000100100…
3.1 声音特性
❖采样频率
采样就是使音频信号在时间轴上离散化。采 样频率的高低是根据奈奎斯特和声音信号本身的 最高频率决定的。
奈奎斯特理论指出，采样频率不应低于声音 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，这叫做无损数字化。采样定 律用公式表示为：
fs≥2f 或者 Ts≤T/2
3.2 常用音频处理软件
❖Cool Edit Pro2.0的安装
3.2 常用音频处理软件
❖Cool Edit Pro2.0的基本界面
3.2 常用音频处理软件
❖录制自己的音乐 1.如何获得伴奏 (1)网上下载。如 (2)消除音频文件中的原音（如果是视频 里面的音频可以从视频从先抽取音频） 效果——波形振幅——声道重混 缩——Vocal Cut
新开始 (3) 选择“文件／另存为”菜单，保存文件
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)
要求
采样频率
数据长度
11,025 Hz
8 bit
22,050 Hz
3.1 声音特性
质量 采样频率 样本精度 单道声/ 数据率(kB/s)
声音的数字化说课稿
声音的数字化说课稿
声音的数字化
一、说教材
1、教材地位和作用
本次说课的题目是《声音的数字化》，我们采用的教材是教科社出版《多媒体技术应用》选修模块，本节课为第三章第1节的内容。
这节课内容能使学生在已有知识和技能的基础上得到进一步的学习和提高，能够使学生对多媒体技术理论知识认识的更加深刻，为以后的学习提供一个良好的开端,充分体现了信息技术的学科特点。
2、教学目标
知识与技能：
a、了解在多媒体技术中，声音的数字化表示
b、了解计算机和网络是怎样存储、处理和传递声音的
过程与方法：
a、通过构建生动和谐的课堂环境，让学生在兴趣的带动下，跟随教师积极学习
b、通过小组互助学习，让学生充分的吸收和掌握知识
c、通过自主探究声音的数字化过程
情感态度与价值观：
a、通过本节课的学习激发他们的创新意识，并强化他们的审美意识
b、通过本节课的学习培养音乐欣赏能力，培养合作能力
3、重点和难点
教学重点：了解声音的数字化过程。
数字声音与生活教案
数字声音与生活教案第一章：数字声音概述1.1 数字声音的定义与特点1.2 数字声音的产生与处理1.3 数字声音的应用领域第二章：数字声音的获取与采集2.1 数字声音的获取方法2.2 声音采集的基本原理2.3 声音采集设备的选择与使用第三章：数字声音的编辑与处理3.1 数字声音编辑的基本操作3.2 声音效果的处理技巧3.3 数字声音的合成与采样第四章：数字声音的应用案例分析4.1 数字音乐制作案例分析4.2 语音合成与识别案例分析4.3 声音设计与音效制作案例分析第五章：数字声音与生活的关系5.1 数字声音在娱乐产业中的应用5.2 数字声音在教育领域的应用5.3 数字声音在通信技术中的应用第六章：数字声音的存储与格式6.1 数字声音文件格式简介6.2 常见声音文件格式比较6.3 数字声音的压缩与解压缩技术第七章：数字声音的传输与编码7.1 数字声音的传输原理7.2 数字音频编解码技术7.3 数字声音传输的应用案例第八章：数字声音的版权保护8.1 数字声音版权的基本概念8.2 数字版权管理技术8.3 数字声音版权保护的法律法规第九章：数字声音在媒体艺术中的应用9.1 数字音乐与声音设计在电影中的应用9.2 数字音乐与声音设计在游戏中的应用9.3 数字音乐与声音设计在舞台剧中的应用第十章：数字声音在科技领域的应用10.1 数字声音在中的应用10.2 数字声音在虚拟现实中的应用10.3 数字声音在其他科技领域的应用案例第十一章：数字声音在医疗领域的应用11.1 数字声音在医疗诊断中的应用11.2 数字声音在医疗治疗中的应用11.3 数字声音在医疗通信中的应用第十二章：数字声音在交通与环境监测中的应用12.1 数字声音在交通管理中的应用12.2 数字声音在环境监测中的应用12.3 数字声音在其他公共安全领域的应用第十三章：数字声音在教育与培训中的应用13.1 数字声音在远程教育中的应用13.2 数字声音在语言学习中的应用13.3 数字声音在其他培训领域的应用第十四章：数字声音在商业与市场营销中的应用14.1 数字声音在广告宣传中的应用14.2 数字声音在客户服务中的应用14.3 数字声音在其他商业领域的应用第十五章：数字声音的未来发展趋势15.1 与数字声音的结合15.2 物联网与数字声音的应用15.3 数字声音技术的创新与挑战重点和难点解析本文主要介绍了数字声音与生活的关系，涵盖了数字声音的定义、特点、获取与采集、编辑与处理、应用案例分析以及在不同领域的应用和发展趋势。
《数字声音及应》PPT课件
数字语音 300～3 400
8
8
1
CD立体 声
20～20 000
44.1
16
2
▪ 压缩编码之后数字波形声音的码率为：
未压缩时 的 码率
64 kb/s
1411.2(kb/s)
压缩后的码率 = 未压缩时的码率/压缩倍数
▪ 例：上面CD唱片的立体声音乐压缩为MP3后，若 压缩倍数是12倍，则该MP3音乐的码率是：118
5.3 数字声音及应用
江苏科技大学 张家港校区
教学课件
数字波形声音的表示及其参数
▪ 数字波形声音是使用二进位表示的一种串行比特流， 其数据按时间顺序进行组织，文件扩展名为“.wav”
▪ 数字波形声音的主要参数有：
➢ 取样频率：
语音的取样频率低，一般为8k ~16k Hz 全频带声音(如音乐)取样频率高，一般为44.1k ~ 48k Hz
➢ 量化位数：通常为8位、12位或16位 ➢ 声道数目：单声道为1，双声道为2 ➢ 码率(比特率)：每秒钟的数据量
a
数字波形声音码率的计算
▪ 未压缩时数字波形声音的码率计算公式
码率 = 取样频率 × 量化位数 × 声道数
▪ 例：
声音类型
声音信号带 宽
取样频率
量化位 数
声 道
(Hz)
(kHz)
() 数
11.02.20k2b1 /s左右(1411.2/12=11a7.6≈118)
3
▪ 练习题？
一幅具有1600万种颜色、分辨率为 1280x1024的数字图像，在没进行数据压 缩时，它的数据量是多少？
11.02.2021
a
4
数字音频的基础知识
九年级第一学期课件
音频（Audio）：指频率在20Hz20KHz范围内的声波。
模拟音频
对声源发出的声音采用电磁方式进 行录制、存储的声音信息。
分为
数字音频
对声源发出的声音采用数字化 处理，并用0和1表示并存储的 声音信息，或者是计算机合成 的语音和音乐。
在多媒体作品中使用的音频素材只能是数字音频
音频文件
存储在计算机中的数字音频信息称 为音频文件
波形文件（通常以话筒、立体声 录音机等作为信号的输入源，声 卡对输入声音进行数字化转换后 将数据存储起来。
MIDI文件（一种常用的 音乐信息编码方法，记 录的不是实际的声音数 据，而是用数字描述的 “乐谱”
波形文件和MIDI文件的优缺点
波 时间记录。优点：可以精确的记录 各种声音。
MPEG
有损压缩
MIDI文件
优点：需要的存储空间小。缺点：只能演奏音 乐，对其他声音无能为力。
数字音频信息获取的途径
1、现场利用麦克风进行录制，通 过计算机声卡的数字音频接口，将 音频信号输入到计算机，录制成波 形文件进行存储 2、转录已有的音频资源 3、在数字化音频资源中寻找或截 取；通过互联网获取音频资源。
数字音频的产生
声波
传声器
取样
量化
模拟电信号
时间离散
编码
数字信号
二进制编码
数字音频信息的质量和数据量
采样频率
44.1KHz（每秒采样44110次，用于高品 质cd音乐）
22.05KHz（适用于语音与中等品质音乐）
11.025KHz（用于低品质的声音）
量化精度
8位字长量化（低品质） 16位字长量化（高品质）
数字音频基础
数字音视频技术
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1.1.2数字音频
• 数字音频是指用一连串二进制数据来保存的声 音信号。
数字音视频技术
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1.1.2音频的数字化过程 • 数字化的音频信号两种途径：
–第一种途径就是将现场声源的模拟信号或已存储的 模拟声音信号通过某种方法转换成数字音频； –第二种途径就是在数字化设备中创作出数字音频， 比如电子作曲。
数字音视频技术
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调音台
数字音视频技术
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1.2.2数字音频处理设备
• 数字音频处理设备可以分为两类：一类是专 用数字音频设备，另一类是非专为处理音频而 设计的多媒体计算机。 • （1）数字调音台:前面介绍过模拟的调音台， 可以知道调音台的作用有两个：其一是将每一 路进行优化和调节；其二，对多路声音进行混 合输出。 • （2）数字录音机:如图所示是数字录音机。数 字录音机是对模拟录音方式进行了升级，采用 数字记录方式来存储音频信号。一般可用硬盘 记录方式或者光盘记录方式。
数字音视频技术
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采样量化
数字音视频技术
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1.3数字音频的获取
• 1.3.1使用录音笔录音 • 1.3.2在计算机录音工作室中录音
• 1.3.3从Internet上搜索和下载
数字音视频技术
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1.4 数字音频的格式以及转换
1.4.1 常见的数字音频格式
• 音频数字化一般经过三个阶段“采样——量 化——编码”。
数字音视频技术
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1.1.2音频的数字化过程
数字声音及MIDI简介剖析课件
探索数字声音及midi技术的更多可能性
数字声音及MIDI技术将不断拓展其在音乐创作和制作领域的 应用，例如在影视配乐、游戏音效等方面的应用。
通过与其他技术的结合，数字声音及MIDI技术将为音乐产业 带来更多的创新应用，例如智能乐器、音乐治疗等。
THANKS
感谢观看
音乐制作中，数字声音和MIDI技术是必不可少的。数字声音可以提供高 质量、无损的音频，而MIDI可以提供音乐制作中所需的音符、节奏等信 息。
在音乐制作中，数字声音可以通过音频工作站进行录制、编辑和混音， 而MIDI则可以通过音序器、编曲键盘等设备进行演奏和编辑。
数字声音和MIDI技术的结合，可以使得音乐制作更加高效、灵活和具有 表现力。
数字声音技术解析
数字声音的采集
模拟声音转换为数字信号
通过模拟-数字转换器（ADC），将模拟声音信号转换为数字信号。
影响采集质量的因素
采样率、分辨率、信噪比等参数。
数字声音的编码与解码
01
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编码方式
采用压缩算法将数字声音 数据进行压缩，以减小文 件大小和存储空间。
解码方式
对经过压缩的数字声音数 据进行解压缩，还原为原 始的数字声音信号。
游戏音效中的数字声音与midi技术
游戏音效中，数字声音和MIDI技术也 是非常重要的。数字声音可以提供高质 量的游戏音效，而MIDI则可以提供游
戏背景音乐的演奏信息。
在游戏音效中，数字声音可以通过游戏 音频引擎进行播放和混音，而MIDI则 可以通过游戏中的音乐播放器进行演奏
和编辑。
数字声音和MIDI技术的结合，可以使 得游戏音效更加逼真、丰富和具有表现
数字声音及midi技术的版权问题与解决方案
数字声音
一、声音与听觉器官 1. 声音
数字声音及MIDI简介 简介 数字声音及
声音是携带信息的极其重要的媒体，它是通过空气传 播的一种连续的波，叫声波。 声音强弱：体现声波压力的大小。 音调高低：体现声音的频率。 用电表示，声音信号在时间、幅度上都是连续的模拟 信号。 声波特性：（与普通波同）反射、折射、衍射 声音信号组成：许多频率不同的信号（复合信号：单 一频率信号 分量信号）
声音录制与播放的处理过程
优点：（1）生成文件小（非波形，存储的是命令）。 （2）容易编辑（编辑命令，非波形）。 传统音乐发声——吹、拉、弹唱引起物体振动、共鸣，增强 某些谐波、抑制某些谐波，形成各种声音。 电子乐器——电子电路产生波动的电流 扬声器 声波 2．合成器 ： FM合成 波表合成
脉冲产生器 ωM 调制单元 包络产生器 I 正弦表 Asin(ωct + Isin(ωMt))…… Isin(ωMt) 载波单元
七、语音识别
１．目标：实现人与机器进行自然语言通信 ２．文本——语音转换器TTS TTS：Text-to-Speech 类型：综合的－计算机模拟，能读出任何单词 明显机器味道 连贯的—预先录好的单词和词组库，可能读不 出，更自然 自然度是重要指标 TTS组成：文本分析，韵律分析，语音生成 应用领域
重要参数：带宽（组成复合信号频率范围） 高保真声音频率范围：10Hz~20000Hz，带宽约为20KHz， （对比：视频信号6MHz） 基本参数：频率和幅度 (亚)次音信号 音频信号 超音频信号
（有很强方向性，可以形成波束）
<20Hz
20Hz~20kHz 感知幅度 0~120db 发声器官：80~3400Hz 话音信号：300~3000Hz
四、 声音工具 功能：录放、编辑、分析声音文件。 例如：Windows 的录音机等。 五、 声音质量的度量 客观度量：信噪比。 主观度量：评分，5分制（优、良、中、差、劣） 六、 电子乐器数字接口（MIDI）系统 1．MIDI简介 MIDI是用于在音乐合成器、乐器和计算机之间交换 音乐信息的一种标准协议。 标准语言（乐器、计算机用）：命令。 MIDI电缆传送的是指令（非声音数据）。
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：声音的基础知识1.1 声音的产生1.2 声音的传播1.3 声音的特性（音调、响度、音色）第二章：数字化声音编辑简介2.1 数字化声音编辑的概念2.2 数字化声音编辑的作用2.3 数字化声音编辑软件的选择第三章：声音的录制与导入3.1 录制声音的方法与技巧3.2 导入声音文件的方法3.3 声音的剪辑与分割第四章：声音的编辑与处理4.1 音量的调整4.2 音调的改变4.3 音效的添加与去除4.4 声音的混音与合成第五章：声音的输出与分享5.1 声音的输出格式5.2 声音的输出质量5.3 声音分享的方式与途径第六章：音频效果处理6.1 均衡器使用6.2 混响效果添加6.3 压缩器与限幅器的作用6.4 其他效果器介绍（如延时、合唱等）第七章：声音的变声与合声7.1 声音的变声效果制作7.2 声音的合声技巧7.3 使用音高修正与调音工具7.4 声音的实时监测与反馈第八章：音频文件的高级编辑8.1 剪辑与拼接技巧8.2 音轨的创建与调整8.3 音频文件的格式转换8.4 音效库的创建与管理第九章：项目实战与案例分析9.1 实战项目一：制作电子音乐节奏9.2 实战项目二：剪辑电影预告片音效9.3 实战项目三：录制与编辑个人歌曲9.4 案例分析：优秀音频作品的鉴赏与分析第十章：数字化声音编辑的安全与法律意识10.1 版权意识与素材合法使用10.2 保护个人隐私与信息安全10.3 数字化声音编辑的道德规范10.4 安全使用音频设备与软件的建议重点和难点解析一、声音的基础知识补充说明：此环节需详细讲解声音特性的定义、区分及其在数字化声音编辑中的应用。
二、数字化声音编辑简介补充说明：此环节需通过实例讲解数字化声音编辑的概念，并强调其在日常生活和专业领域的作用。
三、声音的录制与导入补充说明：此环节需详细讲解不同录制设备的选择、使用技巧，以及剪辑与分割声音的方法和应用。
四、声音的编辑与处理补充说明：此环节需通过实际操作演示，讲解音量、音调调整的方法，以及添加、去除音效和混音合成的技巧。
数字音效处理课程设计
数字音效处理课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字音效处理的基本概念，掌握声音信号的数字化过程。
2. 学生能掌握至少三种常用的数字音效处理技术，并了解其适用场景。
3. 学生能描述数字音效处理在音乐制作、影视后期等领域的应用。
技能目标：1. 学生能够运用软件对声音进行剪辑、混音、效果添加等基本操作。
2. 学生能够根据不同场景需求，选择合适的数字音效处理技术进行音频制作。
3. 学生能够独立完成一个数字音效处理作品，展示其技术运用和创意。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习数字音效处理，培养对音乐、影视等艺术的兴趣和鉴赏能力。
2. 学生在团队协作中，学会倾听、沟通、表达，培养合作意识和团队精神。
3. 学生在创作过程中，发挥创新精神，提高解决问题的能力和自信心。
课程性质：本课程为信息技术与艺术相结合的实践性课程，注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：六年级学生具备一定的计算机操作基础，对新鲜事物充满好奇心，喜欢动手实践。
教学要求：结合学生特点，以实践操作为主，引导学生主动探究，培养其数字音效处理技能和创新能力。
在教学过程中，注重分层教学，满足不同学生的学习需求。
通过作品展示，激发学生的学习兴趣和自信心。
1. 声音基础知识：声音的基本特性，声音的数字化过程，包括采样、量化、编码等。
教材章节：第一章 声音与音频技术基础2. 数字音效处理技术：介绍均衡、混响、延时、合唱等常用音效处理技术。
教材章节：第二章 数字音效处理技术3. 音频编辑软件应用：教授如何使用Audacity、FL Studio等音频编辑软件进行音效处理操作。
教材章节：第三章 音频编辑软件及应用4. 实践操作：分小组进行音效处理实践，每组完成一个创意音频作品。
教材章节：第四章 实践操作与作品创作5. 数字音效处理应用：分析数字音效处理在音乐制作、影视后期等领域的实际应用案例。
教材章节：第五章 数字音效处理的应用案例教学安排与进度：第一课时：声音基础知识，介绍声音的数字化过程。
计算机中的声音世界课件(共14张PPT)
第一首：
采样频率是：11.025kHz（语音效果）
第二首：
采样频率是：44.1kHz（高保真效果）
量化位数
是指存储声音振幅使用的二进制位数。这个 数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音就 越真实。
量化位数是衡量声卡档次的重要指标，8位声 卡的声音从最低音到最高音只有2的8次方，即 256个级别，16位声卡则有65536个高低音级别。 32位声卡=2^32 = 4294967296（4GB）
第三章 计算机中的声音世界
第三章 计算机中的声音世界
第一节 声音的录制
实验一
请大家闭上眼睛，集中精神听老师播放音乐，回 答问题：
请问，听到的声音有什么变化？
声道与立体声
声道指一个记录产生的波形，一个波形为单 声道，两个波形就是双声道立体声;
单声道缺乏对声音的位置定位，而立体声技 术使声音在录制过程中被分配到两个独立的声道， 从而达到了很好的声音定位效果。
六、教学反思
本课与上下2个课时遥相呼应， 上一节《声音的 录制》让学生感受到声音的魅力；对CoolEdit Pro 产生了浓厚的兴趣；这节课让学生通过小组协作， 制作声音合成作品, 教师给予大量的录音、钢琴曲、 古筝等音乐素材，学生通过角色扮演、伙伴式协 作学习，不但在完成任务的过程中不知不觉的掌 握了本课的各个知识点，学生兴趣还达到了顶峰； 下一节让学生在现有的技术基础上，进行配乐散 文诗的自由创作，从而能依循着配乐诗这条主线 完成本章3个课时的教学，达到教学目的。
实验二
请大家继续闭上பைடு நூலகம்睛，听老师播放音乐，继续回 答问题：
请问，两首歌曲有什么不同？
采样频率
采样频率是指每秒钟将模拟的声波转换为数 字信号的次数；采样频率越高，声音的保真度越 高，采集和播放的声音越真实。
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3.1 声音特性
量化过程：先将整个幅度划分称有限个小 幅度（量化阶距）的集合，把落入某个阶 距内的样值归为一类，并赋予相同的量化 值。量化方法分为两类：
3.1 声音特性
均匀量化：采用相同间隔对采样得到的信 号做量化，也成为线性量化。
3.1 声音特性
非均匀量化：对输入信号进行量化时，大 的输入信号采用大的量化间隔，小的输入 信号采用小的量化间隔。
多媒体技术基础
第三章 数字声音基础
3.1 声音特性
3.1.1.声音是什么
声音是听觉器官对声波的感知，而声波是通过空 气或其他媒体传播的连续振动。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。 声音用电表示时，声音信号在时间和幅度上都是 连续的模拟信号，声音具有普通波所具有的特性， 如反射、折射、衍射等。
3.1 声音特性
主观度量声音质量的方法类似“评委打分”。召集 若干实验者，由他们对声音质量的好坏进行评分，求出 平均值作为声音质量的评价。这种方法称为主观判分法， 所得的分数称为主观平均分（mean option score,MOS)。
分数
5 4 3 2 1
质量级别
优 良 中 差 劣
失真级别
无察觉 （刚）察觉但不讨厌 （察觉）有点讨厌 讨厌但不反感 极讨厌（令人反感）
3.1 声音特性
单声道，计算数字声音文件大小的公式为 S=RD(r/8)*1 S：文件大小，单位B R：采样频率，KHz D：录音时间，S r：分辨率，b 1：对应单声道
3.1 声音特性
3.1.4 声音质量的度量
目前有3种方法衡量声音的质量：
1.用声音的带宽衡量声音的质量 声音信号的一个重要参数就是带宽，它用来描 述组成复合信号的频率范围，同时它也可以用来衡 量声音的质量。一般来说，频率范围越宽，声音质 量就越高。
声音是一种连续的波
3.1 声音特性
3.1.2 声音的频率范围
描述声音的两个基本参数是频率和幅度。声音信 号由许多频率不同的信号组成，这类信号称为复 合信号，而单一频率的信号称为分量信号。 信号的频率是指信号每秒钟变化的次数，用Hz来 表示。
人们把小于20Hz的信号称为亚音信号，或称为次音信 号；频率为20-20000Hz的信号称为音频信号；虽然人的发 音器官发出的声音频率大约是80-3400Hz，但男人说话的 信号频率通常为300-3000Hz，女人说话的信号频率通常为 300-3400Hz，因此人们把这种频率范围的信号称为话音信 号；信号频率高于20000Hz的信号称为超音信号或超声波， 这种信号具有很强的方向性。
● 应根据使用场合和要求转换适当的声音采样频率
● 采样频率的转换须使用相应的软件进行
3.2 常用音频处理软件
3.2.4 Cool Edit Pro2.0的使用
Cool Edit Pro2.0 既具有专业音频处理软件的 全方位功能，又比其他专业软件更容易掌握。它拥 有强大的音频文件裁剪、编辑、录制、混音、音效 制作功能。
3.1 声音特性
采样频率
采样就是使音频信号在时间轴上离散化。采 样频率的高低是根据奈奎斯特和声音信号本身的 最高频率决定的。 奈奎斯特理论指出，采样频率不应低于声音 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，这叫做无损数字化。采样定 律用公式表示为：
fs≥2f 或者 Ts≤T/2
2.声音数字化的过程
声音数字化需要回答两个问题（1）每秒钟需要采集多 少个声音样本，也就是采样频率fs是多少；（2）每个声音 样本的位数是多少，也就是量化精度是多少
采样 量化
0101 0100 0011 0010 0001 0000 1001 1010 1011 1100 1101
编码
000000100100„
3.1 声音特性
男 声 源 种 类 女 电
性 性 话
语 语 语
音 音 音
300Hz ～ 3,000Hz 300Hz ～ 3,400Hz 200Hz ～ 3,400Hz 频
带
宽 度
调 幅 广 播 ( AM)
调频广播(FM) 高 级 音 响
50Hz ～ 7,000Hz
20Hz ～ 15,000Hz 3Hz ～ 40,000Hz
教学进程
转换采样频率
● [操作步骤]
(1) 选择“程序／附件／娱乐／录音机” (2) 选择“文件／打开” (3) 选择需转换的音频文件 (4) 单击 [打开]按钮 (5) 选择“文件／属性” (6) 单击 [开始转换]按钮 (7) 选择属性(采样频率)
(8) 单击 [确定]按钮
(9) 如不满意，可从步骤(2)重 新开始
3.1 声音特性
在某些特定的时刻对这种模拟信号进行测量叫 做采样(sampling)，由这些特定时刻采样得到的 信号称为离散时间信号。采样得到的幅值是无穷 多个实数值中的一个，因此幅度还是连续的。如 果把信号幅度取值的数目加以限定，这种由有限 个数值组成的信号就称为离散幅度信号。
3.1 声音特性
3.2 常用音频处理软件
2.录音方法 一轨伴奏，一轨录音
CD
DAT
44.1
48
16
16
立体声
立体声
176.4
192.0
20～20 000 Hz
20～20 000 Hz
3.1 声音特性
2.声音质量的客观度量 声音客观质量的度量主要是用信噪比来度量。 它指音源产生最大不失真声音信号强度与同时发出 噪音强度之间的比率。 3.声音质量的主观度量 与用SNR客观质量度量相比，可以说人的感觉 更具有决定意义，感觉上的、主观上的测试应该成 为评价声音和图像质量不可缺少的部分。有的学者 认为，在语音和图像信号编码中使用主观质量度量 比使用客观质量度量更加恰当，更有意义。
3.1 声音特性
根据声音的频带，通常把声音的质量分为5个等级， 由低到高分别是电话（telephone）、调幅（amplitude modulation，AM）广播声音，调频（frequency
modulation，FM）广播声音、激光唱盘（CD-Audio）
声音和数字录音带（digital audio tape，DAT）声音。
3.1 声音特性
例如：信号电压Vsignal=0.7V，如果采样精度是16位， 则最大的量化噪声电压为Vnoise=0.7[1/(216)]V,带入上式 计算得到的信噪比SNR≈96（dB） 假设采样精度的位数为n位，信噪比可写成：
SNR＝20 lg (Vsignal / Vnoise) ＝20lg(Vsignal / Vsignal(1/2n)) ＝ 20lg(2n) ≈6.02n 所以，采样精度每增加1位，信噪比就增加6dB。
3.1 声音特性
声音三要素
音调：与声音的频率有关,频率高则声音高,频率低则声音低。 音强：又称响度，取决于声音的幅度。也即振幅决定声音的大 小和强弱。 音色：由混入基音的泛音所决定的。每个基音都有其固有频率 和不同音强的泛音，因此使得每个声音具有特殊的音色效果。 纯音:振幅和周期均为常数的声音称为纯音。 复音:不同频率和不同振幅的声波组合起来的称为为复音。 基音:复音中的最低频率称为复音的基音，是决定声音音 调的基本因素，它通常是常数。 泛音:复音中的其它频率称为谐音（泛音）。 基音和谐音组合起来决定了特定声音的音色（音质）。
3.1 声音特性
3.1.3 声音信号数字化
1.模拟信号与数字信号
话音信号是典型的连续信号，不仅在时间上是连续的，而 且在幅度上也是连续的。在时间上“连续”是指在一个指 定的时间范围里声音信号的幅值有无穷多个，在幅度上 “连续”是指幅度的数值有无穷多个。我们把在时间和幅 度上都是连续的信号称为模拟信号。 时间和幅度都用离散的数字表示的信号就称为数字信号。 例如，假设输入电压的范围是0～0.7V，并假设它的 取值只限定在0、0.1、0.2，…，0.7共8个值。如果采样 得到的幅度值是0.123V，它的取值就应算作0.1V，如果 采样得到的幅度值是0.26V，它的取值就算作0.3，这种 数值就称为离散数值。
1.保证在好的声学环境中进行声音录制
2.采用合适的拾音器件
3.选用高质量的声卡 4.合理控制音频数字化参数和其他各项参数
3.2 常用音频处理软件
录音声学环境的质量控制
1.噪音低 2.混响时间合适
混响时间是从声音发出至声音强度衰减60分贝（衰减
至原来强度的百万分之一）所持续的时间
混响时间过短，声音“干”，单薄枯燥 混响时间过长，声音“空”，混浊不清
(3) 选合 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)
要求 采样频率 11,025 Hz 22,050 Hz 11,025 Hz 11,025 Hz 22,050 Hz 44,30 Hz 数据长度 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit 16 bit
f为被采样信号的最高频率
3.1 声音特性
采样精度
量化是对采样后的离散音频信号幅度值样本进 行离散化处理。样本大小是用每个声音样本的位 数表示的，它反映度量声音波形幅度的精度。 样本位数的大小影响到声音的质量，位数越 多，声音质量越高，所需存储空间也越多；位数 越少，声音质量就越高，所需存储空间也就越少。
混响时间合适，声音清晰明亮，丰满浑厚，感染力强
3.选用高质量的声卡 4.合理控制音频数字化参数和其他各项参数
3.2 常用音频处理软件
● 设备间的信号连接 机箱后背 ● 使用“录音机”获取声音
(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