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音频信号处理技术

  4.2 音频信号处理技术 课程内容: 11版第4章 4.2 * 1 音频信号处理技术 1 . 音频的数字化与MIDI合成音乐 2 . 音频媒体的管理 3 . 音频处理技术(GoldWave) 4 . 语音合成与识别技术 * 2 4.2.1 音频的数字化与MIDI合成音乐 多媒体计算机中产生声音的方式 ? ? 外部声音源录制和重放:Wave 音频(波形音乐) MIDI电子音频 ? * 3 波形音频的数字化 ? Windows中最基本的波形声音格式: 扩展名是.WAV 的文件 麦克风/录音机 /CD激光唱盘 声卡A/D转换 (采样、量化) 计算机存储 声卡D/A转换 混音器混合后由 扬声器输出 * 4 波形音频的数字化 一、波形音频特征(三个参数) 采样频率 量化位数 声道数 * 5 波形音频三个参数 ? ? 采样频率:每秒从模拟声波中采集声音样本的个数。 频率越高,采集的样本数越多,声音质量越好,占用存储 空间越大。 人耳感受范围:0~20kHz 一般采用:11.025kHz、22.05kHz、44.1kHz ? 对原始声波采样 ? 采样后得到的数据 * 6 波形音频三个参数 ? 量化位数:将采样数据按大小存储的过程。 一般有8、16、32位等,量化位数越大,声音的幅度分辨 率越高,还原时声音的品质越好,声音数据占用的存储空 间越大 No Image * No Image 7 波形音频三个参数 ? 声道数:数字音频声音质量的另一个因素。 一般有单声道 、双声道、多声道 存储量计算: 采样频率×量化位数×声道数×时间/8 (字节) ? 举例: 采样频率44.1kHz,16位量化,双声道,一分钟 的音频所需要的存储量为: 44.1×1000×16×2×60/8=10584000(字节) * 8 Wave音频文件 ? ? 标准数字音频,扩展名是.WAV 多数声卡能以16位、44.1kHz采样率 录制和播放 主要缺点:产生的文件太大,不适合 长时间记录 压缩方法:从PCM(均匀量化)到 ADPCM(自适应差分量化) 9 ? ? * Wave音频文件的制作工具 ? 录音机:Wave文件录制、播放和进行一些简单 处理的基本工具 Adobe Audition Ulead Audio Editor ? ? ? GoldWave * 10 MIDI合成音乐 MIDI (Musical Instrument Digital Interface) ? MIDI是乐器数字接口的缩写,文件扩展名 是 .MID MIDI文件的内容是能使合成音乐芯片演奏乐 曲的代码 多媒体PC平台能够通过内部合成器或连接到 计算机MIDI端口的外部合成器播放MIDI文件 11 ? ? * MIDI合成音乐 产生: 电子乐器演奏时 的指令信息 合成器: FM合成器 声卡 Midi控制器 波表合成器 计算机存储 声卡合成器 * 混音器混合后由 扬声器输出 12 合成器 ? ? 利用DSP或其他芯片产生音乐或声音的电子装 置 FM合成器 ? ? ? 波表合成器 ? ? 采用频率调制的原理产生声音 FM合成器能发出128种乐器的声音 对真实乐器声采样,制波表保存,由DSP查表调用处 理 ? * ? 声音效果与真实的乐器声几乎无差别 声卡带有波形表ROM的接口 或 本身带有波形表 ROM DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器,是 以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟 信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删 除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据。 13 MIDI音乐产生原理 ? ? ? ? ? * MIDI标准:规定了电子乐器与计算机连接的电缆、 硬件标准和通信协议 乐谱的数字描述(MIDI指令信息) ? 由音符序列、定时和多达16个通道的演奏音符 定义组成 ? 演奏音符定义由键号、通道号、音长、音量和 力度组成 建立MIDI文件:设备演奏时输入或软件编辑产生 MIDI文件特点:是一系列指令不是波形,文件小 MIDI设备端口 :MIDI In、MIDI Out、MIDI Thru 媒体播放器可直接播放 14 4.2.2 音频媒体管理 ? ? ? Windows Media Player 媒体文件的导入 媒体文件的管理 * 15 音频媒体管理 菜单栏 地址栏 工具栏 功能选项卡 导航窗格 详细信息窗格 播放控制区 * No Image 播放列表 窗口切换按钮 16 音频的格式 1. WAV格式:Windows标准波形文件, 多数音频编辑软件支持,文件较大。 2. MP3格式:高压缩比,文件较小,音 质接近CD。 3. MIDI文件:存储指令,文件短小,播 放效果因软硬件而异。 * 17 音频的格式 4. CD格式:音质最好的数字音频格式, CDA文件只含索引信息。 5. RealAudio格式:适用网上在线音乐欣 赏,可随带宽不同改变音质。 6. WMA格式:音质强于MP3,内置版权 保护技术,支持音频流技术。 * 18 媒体的播放、转换与分享 ? 媒体文件的播放 ? Windows Media Player可以播放影音媒 体文件、影音CD、DVD、图片。 将CD音乐文件转换为WMA、MP3或WAV CD翻录音乐 ? 声音格式的转换 ? ? * 19 4.2.3 音频处理技术 ? 音频处理: ? ? ? ? 录音 编辑 添加音效 格式转换 ? GoldWave:数字音乐编辑器 * 20 GoldWave界面 No Image * 21 使用GoldWave录音 ? ? 录制从麦克风输入的声音 录制计算机中其他播放器通过声卡播放 的声音 No * 22 声音的编辑 ? ? ? ? 剪裁波形 删除波形 复制、粘贴波形 混音 * 23 声音的特效处理 调整音量 ? 调整播放时间和播放速度 ? 添加回声 ? 音乐淡入淡出效果 ? 消除音乐中的静音段 ? * 24 利用GoldWave转换音频格式 ? 单个文件转换 ? ? 文件/另存为 “保存声音为”对话框中选择保存类型 文件/批处理 “批处理”对话框添加文件 选中“转换文件格式为”复选框 选择“另存类型” 25 ? 批量转换文件格式 ? ? ? ? * 4.2.4 ? 语音合成与识别 ? 语音合成技术 - 赋计算机“讲话”能力 - 用语音输出结果 语音识别技术 ? 使计算机具有“听懂”语音的能 力 ? 用语音替代键盘输入 26 * 语音合成与识别 一、语音合成技术 ? ? ? 方法:语音合成方法、参数合成方法 目标:可懂、清晰、自然、具有表现力 应用:文语转换(TTS) ViaVoice中文连续语音识别系统 输入速度:150汉字/分 识别率: 95% 发展方向: ? 自然话语识别与理解 ? 解决语音识别中的一系列难题 二、语音识别技术 ? ? * 27 习题与实践 ? 实验16 多媒体技术体验 ? 准备:可以事先拍摄数码照片带来,并带相 关驱动程序 准备:自己携带耳机话筒 自己携带音乐CD唱片 语音合成:Windows讲述人 语音识别:Windows语音识别 ? 实验17 声音的处理 ? ? ? 体验: ? ? * 28顶尖高手主论坛小飘飘

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