音频信息处理1

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模拟音频和数字音频
什么是模拟音频？ 声音是机械振动。振动越强，声
音越大，话筒把机械振动转换成电信 号，模拟音频技术中以模拟电压的幅 度表示声音强弱。
模拟声音在时间上是连续的。
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什么是数字音频？ 在计算机内，所有的信息均以数字表
示。各种命令是不同的数字，各种幅度的 物理量也是不同的数字。当然，语音信号 也是由一系列数字来表示，称之为数字音 频。
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采样定理:设连续信号x(t) 的 频 谱 为 x(f) ， 以 采 样 间 隔 T 采样得到离散信号x(nT),如果 满足：
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可以由x(nT)完全确定连续信号x(f) 当采样频率等于1/2T时, 即fN=1/2T, 称fN为奈魁斯特频率。
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常用的音频采样率有： 8kHz、11.025kHz、 22.05kHz、16kHz、 37.8kHz、44.1kHz、 48kHz。
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量化：为了把采样序列x(nT)存 入计算机，必须将样值量化成一个 有限个幅度值的集合x(nT)。通常， 用二进制数字表示量化后的样值是 方便的。
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人们期望以最自然 的方式与计算机交互
语言是人类通信最直接最自 然的方式。从第一台计算机诞生 以来，专家们就为之付出了巨大 的努力。
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人们期望以最自然 的方式与计算机交互
➢ 设计师为计算机安上了“嘴巴”（扬 声器），让计算机奏乐、讲话；
➢ 为计算机装上了“耳朵”（麦克风）， 让计算机听懂、理解人的讲话。
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2.1 数字音频基础
多媒体中音频信息的应用 模拟音频和数字音频 音频的数字化 音频信号处理的特点
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音频的数字化
计算机内的音频必须是数字形式 的，因此必须把模拟音频信号转换成 有限个数字表示的离散序列，即实现 音频数字化。在这一处理技术中，涉 及到音频的采样、量化和编码。
2.1 数字音频基础
多媒体中音频信息的应用 模拟音频和数字音频 音频的数字化 音频信号处理的特点
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多媒体中音频信息的应用
在多媒体系统中，语音和 音乐是不可少的。没有音频的 视频是不可接受的。
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多媒体中音频信息的应用
音频和视频同步，使视频图 像更具真实性
娓娓动听的音乐和解说，使 静态图像变得更加丰富多彩
而用数字来表示音频幅度时 ，只能把无穷多个电压幅度用有 限个数字表示。即把某一幅度范 围内的电压用一个数字表示，这 称之为量化。
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计算机内的基本数制是二进 制，为此我们也要把声音数据写 成计算机的数据格式，这称之为 编码，模拟电压幅度、量化、编 码的关系举例如下表。
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音频信号处理的特点
音频信息处理 信号处理的角度：将声音看成是
一种信号，通过对信号的认识，来获 取信息。
信息论的角度：用它的消息内容 和信息来表示。
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音频信号处理的特点
(1) 音频信号是时间依赖的连续媒体 音频信号是时间依赖的连续媒体
。因此音频处理的时序性要求很高。 如果在时间上有25ms 的延迟，人就会 感到断续。
数字音频的特点是保真度好，动态范 围大。
数字声音在时间上是断续的。
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在数字音频技术中，把表示声音 强弱的模拟电压用数字表示，如0.5V 电压用数字20表示，2V电压用80表示 。模拟电压的幅度，即使在某电平范 围内，仍然可以有无穷多个如1.21V ，1.215V…。
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视频图像的配音、配乐 可视电话、电视会议中的话音；游 戏中的音响效果 Internet 电话、声音欺骗系统、现 代 “芝麻开门”系统 虚拟现实中的声音模拟 电子读物的有声输出等
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2.1 数字音频基础
多媒体中音频信息的应用 模拟音频和数字音频 音频的数字化 音频信号处理的特点
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量化采样的过程如下：先将整 个幅度划分成为有限个小幅度(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。如果量化值是均匀分布的，我 们称之为均匀量化。
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2.1 数字音频基础
多媒体中音频信息的应用 模拟音频和数字音频 音频的数字化 音频信号处理的特点
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音频信号处理的特点
(2) 理想的合成声音应是立体声 由于人接收声音有两个通道（左耳、右耳
），因此为使计算机模拟自然声音，也应有两 个声道，即理想的合成声音应是立体声。同时 ，也应该包括位置信息（不同会场和不同角落 的发的声音 ） 。真实感声音的模拟：多通道、 幅度、位置
➢ 网络专家还期望分布在不同地点的计 算机成为“顺风耳”，实现音频实时传 播。
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音频被用来传递消息、意 向、情感，是人类最熟悉的传 递消息的方式。音频携带的信 息量大、精细、准确。
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பைடு நூலகம்
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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：
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采样：音频实际上是连续信号 ，或称连续时间函数x(t)。用计算 机处理这些信号时，必须先对连续 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 称采样周期，1/T称为采样频率。 称x(nT)为离散信号。
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离散信号x(nT)是从连续信号 x(t)上取出的一部分值，那么能用 x(nT)唯一地确一地恢复出x(t)吗？ 一般是不行的。但在一定条件下可 以的，即采样要满足采样定理。
可视电话、电视会议中的声 音更为重要
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音频是多媒体的重要媒体之一
Audio 音频
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Speech 语音 言语
浊音 清音 爆破音
Sound 非语音 声音
乐音 杂音
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语音是语言的物质外壳（载体） 。语言是人类社会特有的一种信息系 统，社会交际工具的符号。
非语音信号的特点是不具有复杂 的语意和语法信息，信息量低、识别 简单。