《多媒体技术与应用教程》第5章：音频数据的编辑.ppt

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1、http:/ 基本概念基本概念n5.2 音频处理接口音频处理接口n5.3 音频数据采样与简单处理音频数据采样与简单处理n5.4 音频编辑处理系统音频编辑处理系统GoldWaven5.5 实习指导实习指导n5.6 习题习题http:/ 声音的基本特点声音的基本特点n5.1.2 数字音频文件的种类数字音频文件的种类n5.1.3 数字音频的音质与数据量数字音频的音质与数据量http:/ 声音的连续时基性u声音是一种随时间变化的连续媒体，也称为连续时基性媒体。构成声音的数据前后之间具有强烈的相关性。另外，声音还具有实时性，对处理声音的硬件和软件提出比较高的要求。2. 声音的三要素u声音的三要素为音调、

2、音强和音色：(1) 音调代表声音的高低。(2) 音强声音的响度，也即常说的“音量”。(3) 音色具有特色的声音。http:/ 声音的频谱u在一定时间内，声音信号可以分为周期信号和非周期信号两类。具有周期性的单一频率声波称为线性频谱；具有非周期性的带有一定频带所有频率分量的声波称为连续频谱。4. 声音有方向感u声音是以声波的形式进行传播的，由于人能够辨别出声音到达左右耳的时差和强度，所以可以判断声音的来源方向。由于空间作用使声音来回发射而造成声音的特殊立体感和空间感效果。http:/ 数字化声音u为了用计算机表示和处理声音，必须把声音进行数字化，即用数字表示声波。u从人与计算机交互的角度看，音频

3、信号的处理包括3点：u人与计算机通信，即计算机接收音频信号，包括音频获取、语音的识别和理解。u计算机与人通信，即计算机输出音频，包括音乐合成、语音合成、声音定位以及音频视频的同步。u人计算机人通信，即人通过网络与异地的人进行语音通信。http:/ 波形音频文件u声音文件最基本的格式是WAV(波形)格式，它是把声音的各种变化信息(频率、振幅、相位等)逐一转成0和1的电信号记录下来，其记录的信息量相当大，具体大小又与记录的声音质量高低有关。(2) MIDI音频文件uMIDI是Musical Instrument Digital Interface(乐器数字接口)的缩写。MIDI是由世界上主要电子乐

4、器制造厂商建立起来的一个通信标准，以规定计算机音乐程序、电子合成器和其他电子设备之间交换信息与控制信号的方法。http:/ MP3压缩音频文件u它是将WAV文件以MPEG3的多媒体标准进行压缩，压缩后体积只有原来的1/101/15(约lM/min)，而音质基本不变。这项技术使得一张碟片上就能容纳十多个小时的音乐节目，相当于原来的十多张CD唱片。(4) CD-DA音频文件uCD-DA(CD-Digital Audio)文件是标准激光盘文件，其扩展名是“.cda”。这种格式的文件数据量大、音质好。在Windows操作系统中可使用CD播放器进行播放。http:/ 声卡的工作原理声卡的工作原理n5.2

5、.2 声卡的安装和使用声卡的安装和使用http:/ 声卡的功能和分类u声卡是多媒体技术中最基本的组成部分，是实现声波数字信号相互转换的硬件电路。声卡的基本功能是音频的录制与播放、编辑与合成，MIDI接口、文语转换、CD-ROM接口及游戏接口等。2. 声卡的体系结构u声卡由下列部件组成：MIDI输入/输出电路，MIDI合成器芯片，用来把CD音频输入与线输入相混合的电路，带有脉冲编码调制电路的模数转换器，用于把模拟信号转换为数字信号以生成波形文件，用来压缩和解压音频文件的压缩芯片，用来合成语音输出的语音合成器，用来识别语音输入的语音识别电路，以及输出立体声的音频输出或线输出的输出电路等。http:

6、/ 硬件的安装与使用u声卡的安装非常简单，安装前要仔细阅读说明书。一般在说明书上都有该声卡在不同操作系统下的具体安装步骤，以及是否为“即插即用”系统和重新设置方法，如需重新设置，则按说明书进行操作，然后根据以下步骤进行安装：(1) 关掉计算机及外设电源，并拔掉电源插头；(2) 打开计算机机箱；(3) 将声卡插到任意空闲并且适合该声卡接口的插槽内；http:/ 用螺丝将声卡固定好；(5) 将声卡与CD-ROM驱动器用音频线接好；(6) 检查无误后盖好机箱；(7) 将外部设备(如音响等)和声卡接好；(8) 插上电源插头，打开电源。u音频卡通过卡上的许多插口和接口与其他设备相连，其与外设的连接如图5

7、.2所示。http:/ 驱动程序的安装u安装音频卡需要安装驱动程序，通常Windows 98及以上的操作系统能够自动识别音频卡，并且预装一部分驱动程序。(1) 单击【开始】|【设置】|【控制面板】命令，打开【控制面板】窗口。双击【系统】图标，打开【设备管理器】窗口。提示：在【设备管理器】窗口中，有一些项目前面会标有黄色的“？”，还打上一个“！”，这说明它们没被操作系统识别。http:/ 在【声音、视频和游戏控制器】文件夹中名为“PCI Multimedia Audio Device”的设备名上右击，在弹出的快捷菜单中选选择【删除】命令，删除此声卡设备。接下来单击【刷新】按钮，系统就会找到新的硬

8、件。 (3) 在随后弹出的对话框中，选择安装程序的路径，单击【下一步】按钮，在软盘或光盘上找到要安装的声卡驱动程序，单击【下一步】按钮，开始复制文件。最后单击【完成】按钮，完成驱动程序的安装。 提示：当驱动程序安装成功后，在【设备管理器】窗口中会出现【声音、视频和游戏控制器】文件夹，在【任务栏】右下方还多出了一个小喇叭，这就表示声卡驱动程序已经安装好了。http:/ 采样基本原理采样基本原理n5.3.2 CD音乐采样音乐采样n5.3.3 自然声采样自然声采样n5.3.4 电子合成音乐电子合成音乐http:/ PCM编码原理u把模拟信号转换成数字信号的过程称为模/数(A/D)转换，它主要包括：u

9、采样：在时间轴上对信号数字化；u量化：在幅度轴上对信号数字化；u编码：按一定格式记录采样和量化后的数字数据。http:/ Code Modulation)是一种模数转换的最基本编码方法。CD-DA采用的就是这种编码方式。PCM编码过程如图5.3所示。http:/ 数字音频的技术指标u采样频率：采样频率是指一定时间间隔内采集的样本数。在一定时间内采集的样本数越多，音质就越好。u量化位数：量化位是对模拟音频信号的幅度值进行数字化，它决定了模拟信号数字化以后的动态范围。u声道数：声道数是声音通道的个数，指一次采样的声音波形个数，有单声道和双声道之分。http:/ CD-DA Extractor为例介

10、绍CD音乐的采样方法。uEasy CD-DA Extractor简称CDDA，英文版，运行在windows环境中，主要用于将 CD 或DVD音轨转成WAV 、RAW 文件，也可以配合MPEG Layer-3 Audio Code直接将 CD 转成 MP3。http:/ CDDA的基本功能CDDA软件的基本功能如下：u自动识别CD-ROM中是否有音乐激光盘，如果有，自动调入音乐目录。u播放选定的曲目，以便确定该曲目是否需要转换。u通过改变和转换相关的参数，可改变转换的过程和效果。http:/ Layer-3(Nomal/MMX)方式将CD音乐转换成普通PC和具有MMX功能的PC使用的MP3压缩音

11、频文件，文件的扩展名为.mp3。另外，还能转换为MP1、MP2和MP4的压缩音频文件。http:/ Layer-3(Pentium )方式生成适合于Pentium计算机使用的MP3压缩音频文件，文件的扩展名依旧是.mp3。同样，也可转换为MP1、MP2和MP4的压缩音频文件。u以Windows Mdeia Audio方式生成在Windows环境下使用的媒体音频文件，文件扩展名是.wma。http:/ 界面特点u启动CDDA软件后，进入CD音轨获取界面，即主界面，如图5.4所示。u在主界面中，自上而下地排列着菜单栏、CD-ROM驱动器和读盘速度设定栏、曲目清单、包括播放控制按钮在内的工具栏、播放

12、进程与音量控制栏以及状态栏，右下方是获取音轨控制栏。http:/ CDDA启动后的界面http:/ 采样u所谓采样，是将CD盘中的曲目按照指定的采样频率、数据描述位数和声道形式转换成数字音频文件的过程。具体操作如下：(1) 启动CDDA软件，如当前界面不是音频获取界面，可单击 (但一般情况下启动时均进入该界面)，然后在曲目清单中用鼠标选定某一个曲目。(2) 使用播放控制按钮，聆听该曲目，确认该曲目无断音、爆音以及其他问题。在聆听时可调整进程和音量。http:/ 单击画面中Output对话框中的Output folder对话框右侧的 (浏览)按钮，在硬盘的各逻辑区中选择一个已经建立好的文件夹，例

13、如F:声音素材，作为准备存放获取的数字音频文件的位置。(4) 在Output filenames对话框中输入文件名，无需输入扩展名。(5) 在Output formats对话框中选择指定文件格式，如“.wav/standard”波形音频文件格式；选择采样频率，如“16bit Stereo 44 100Hz(CD-Quality)”。(6) 单击 按钮，开始转换。转换的过程需要一定的时间，其快慢取决于计算机CPU和CD-ROM的速度。转换结束，在指定的文件夹中得到一个音频文件。http:/ 转换文件格式GoldWave中可将声音文件的格式进行转换。其具体操作如下：(1) 启动CDDA软件，单击

14、进入文件转换界面.(2) 在窗口的右上方选择要转换的文件格式，然后单击左下角的 按钮，在Add Audio Files窗口中选择要进行转换的文件，在File Name列表中可显示已经选择的文件。http:/ 在Output选项卡的Output Formats对话框中选择指定文件格式，如.wav/standard波形音频文件格式；选择采样频率，如16bit Stereo 44， 100Hz(CD-Quality)。在Output Folder选项组中选择转换后文件存放的位置，如选择F:声音素材。(4) 在Priority选项组中选择转换质量，设置为High(高质量)。(5) 单击Start Co

15、nverter按钮即可进行文件格式的转换。转换后的文件存放在选择的文件夹中。http:/ 声采样具体操作步骤参见书78页到82页。http:/ Instrument Digital Interface)是乐器数字接口的缩写，它是为了把电子乐器和计算机连接起来而制定的规范，是数字化音乐的一种国际标准。1. MIDI术语u音乐合成器(Musical Synthesizer)：用来产生并修改正弦波形并叠加，然后通过声音产生器和扬声器发出特定的声音。泛音的合成决定声音音质。u复调声音：简称为复音(Polyphony)，指合成器同时演奏若干音符时发出的声音。它着重于同时演奏的音符数。http:/ (me

16、ssage) 或指令：乐谱的一种记录格式，相当于乐谱语言。它是用数字描述的乐谱，包括音符、定时和乐器的指派。uMIDI接口(interface)：MIDI硬件通信协议。http:/ (channel)：共16个通道，每种通道对应一种逻辑的合成器。uMIDI文件：以MIDI消息记录电子乐器的演奏过程，由控制数据和乐谱信息数据构成。u音序器 (Sequencer)：用来记录、编辑和播放MIDI文件的软件。http:/ 计算机上MIDI音乐的产生过程uMIDI合成的产生方式有两种：频率调制合成和波形表合成。频率调制 (Frequency Modulation，FM)合成uFM合成器是利用两个或多个低

17、频正弦声波混合合成以模拟各种自然音，它产生的是人工合成的模拟声音。通过硬件产生正弦信号，再经处理合成音乐。合成的方式是将波形组合在一起，理论上可以有无限多组波形，但实际上做不到。其泛音的合成与模拟比较困难，实际的质量不高。http:/ MIDI声音的优点uMIDI文件是指令序列，对存储容量的需求比波形声音小得多(相差1000倍以上)。u播放波形文件(如解说词)时，可以同时播放MIDI音乐作为配乐。u使用MIDI文件时，可同时在CD-ROM中装载其他数据，达到以音乐作为背景的音响效果。http:/ GoldWaven5.4.2 声音文件的操作声音文件的操作n5.4.3 录制数字音频录制数字音频n

18、5.4.4 简单的音频编辑简单的音频编辑n5.4.5 波形文件的复杂操作波形文件的复杂操作n5.4.6 Goldwave软件的其他功能软件的其他功能http:/ GoldWave软件的主要功能以不同的采样频率录制声音u录制声音时，声源可以是CD-ROM播放的CD音乐，可以通过麦克风直接进行现场录音，也可以是音频电缆传过来的录音机信号。http:/ GoldWave的界面uGoldWave的界面主要包括以下几个部分：菜单栏：进行各种菜单操作。工具栏：直接进行各种编辑操作。波形窗口：显示文件中声音的波形，可以在此窗口进行段落选择(左键标记起点，右键标记结束点)，被选部分以高亮显示，其余部分被阴影遮

19、盖。信息栏：显示声音文件的采样量化信息、总时间长度、所选择部分的起止时间，以及工具栏按钮的说明信息(当鼠标指针指到按钮上的时候)。http:/ GoldWave的特性与其他同类软件相比，GoldWave软件有如下特性：u直观、可定制的用户界面，使操作更简便； u多文档界面可以同时打开多个文件，简化了文件之间的操作；u编辑较长的音乐时，GoldWave会自动使用硬盘，而编辑较短的音乐时，GoldWave速度较快的内存中编辑；http:/ 打开一个声音文件u使用文件菜单中的打开命令或使用工具栏上的打开按钮都可以打开一个声音文件。2. 保存波形文件u在修改声音文件时，可以直接使用工具栏上的保存按钮或

20、单击【文件】|【保存】命令，将最新修改的结果保存到原来的声音文件中。http:/ 确定录音质量u在新建文件画面中，根据录音要求，选择【语音音质】、【收音机音质】和【CD音质】三个单选按钮中的一个，即可确定数字声音的音质。另外也可以直接选择【采样频率】精确地确定录音音质。http:/ 录音u录音前要先检查硬件的连接，如话筒是否连接在声卡的Mic输入端上或其他一些输出信号线是否连接在声卡的线路输入端上。然后就可通过单击播放器上的录音按钮 开始录音。在录制声音过程中，一条垂直线从左向右移动，指示录音的进程。当垂直线到达时间轴的终点时录音自动结束。在录音过程中如果希望中断录音，可单击播放器中的停止按钮

21、 。http:/ 选择波形uGoldWave中最重要的操作是选择波形，因为要进行的操作几乎都是针对选中波形进行的。为了便于选择波形，建议改变波形的显示比例(用1:10或1:100较为合适，在1:100的条件下选择语音中的一个字就容易了)。http:/ 剪切波形段u剪切波形与复制波形类似，只是复制的时候使用复制命令，而剪切时使用剪切命令。如果剪切的内容存放到一个已经存在的波形文件中，则原有的声音被“挤”向后边；如果要放入一个新文件中，则应先新建一个文件再进行粘贴即可。(3) 删除波形段u先选中要删除的波形段，然后单击【删除】按钮 即可。http:/ 裁剪波形段u裁剪波形段和删除波形段类似，不同之

22、处是，删除波形段是把选中的波形删除，而裁剪波形段是把未选中的波形删除，两者的作用可以说是相反的。裁剪波形段使用【剪裁】按钮 。裁剪以后，GoldWave会自动把剩下的波形放大显示。(5) 静音处理u选中需要静音的波形段后，单击【静音】按钮 ，该区域变成静音。与删除声音片段不同的是，选中的编辑区域仍然存在，其时间长度不变。静音处理通常用于去除语音之间的噪声和音乐尾的噪声。http:/ 声道编辑u声道编辑包括选择声道、对声道进行各种编辑、左右声道对调等。2. 淡入淡出u声音淡入淡出是指声音从无到有或从有到无实现逐渐变化的过程，通常用于两个声音素材的交替切换、产生渐近渐远的音响效果等。淡入的效果使声

23、音从无到有、从弱到强；淡出的效果使声音逐渐消失。淡入淡出的过渡时间长度由编辑区域的宽窄确定。http:/ 混响效果u产生混响效果的基本原理是把指定的编辑区域内的声音滞后一小段时间再叠加到原来的声音上，叠加声音的音量和滞后时间长度均可进行调整，以产生不同的混响效果。4. 频率均衡控制u频率均衡控制是指对声音素材的低音区、中音区、高音区的各个频段进行提升和衰减等控制，使声音的层次和频段分布更符合要求，这一技术从根本上改变了音频文件的固有频率均衡值。http:/ 特殊音效的制作u特殊音效是计算机可以通过各种复杂的数字运算，对声音进行特殊处理所产生特殊的声音效果。典型的特殊声音效果有机器人声音和倒序声

24、音。(1) 机器人声音u所谓的机器人声音是把原始声音加工成类似机器发出的声音。某些科幻影片中的机器人发出的就是这种声音。http:/ 倒序声音u倒序声音播放出来的效果谁也听不懂，这是计算机独有的声音效果。其基本原理是将声音数据反向排列。倒序声音可用于声音的加密传送，只有对方采用相同的软件，进行相同的倒序处理，才能把声音还原。6. 时间调整u在制作多媒体产品时，有时需要改变声音的长度以保持声音与画面同步。http:/ 响度控制u进行响度控制可以有的放矢地控制素材固有的响度值，在需要插入解说时，降低响度，解说结束后恢复响度。声音素材的响度在播放时可以进行调整，但不能改变素材本身固有的响度。8. 混

25、音u混音，又叫音频合成，就是指将两个或两个以上的声音文档合并成一个文档，这样在播放时就可以同时听到这两个或几个声音。最常见的情形就是将说话的声音和音乐合并起来，实现背景音效的效果。音乐中的海涛声、大风声等都是混音的结果。http:/ 左右飘移u声音在左右声道间反复出现，就产生了声音的飘移不定的效果。10. 使用表达式求值器uGoldWave不但有完善的声音编辑功能，还有强大的声音生成功能，可以使用一些数学公式来生成各种各样的声音。选定插入点后，单击工具栏上的表达式求值器f(x)按钮，即可进入表达式求值器窗口进行修改。http:/ CD抓音轨u如果要编辑的音频素材在一张CD中的话，可以直接选择G

26、oldWave工具菜单下的CD音频提取命令就能够一步完成，如图5.29所示的【CD音频提取】对话框。http:/ 批量格式转换uGoldWave中的批量格式转换也是一个十分有用的功能，它能同时打开多个它所支持格式的文件并转换为其他各种音频格式，运行速度快，转化效果好，以致很多用户对它的这项功能一直很青睐。http:/ 支持多种媒体格式u在GoldWave的【打开命令】对话框中可以发现，除了支持最基础的WAV格式外，它还直接可以编辑MP3格式、苹果机的AIF格式，甚至视频MPG格式的音频文件。这就使操作变得很方便，再也不用在各种格式间转换，GoldWave的多种媒体格式支持将带来更高的工作效率。

27、http:/ 合成声音合成声音n5.5.2 制作卡拉制作卡拉OKhttp:/ 在文件1中设定编辑区。(2) 单击【复制】按钮，获取声音素材。(3) 关闭文件1。(4) 打开文件2。http:/ 用鼠标左键单击【波表】，确定合成开始位置。(6) 单击【混音】按钮。(7) 调整合成素材的音量。(8) 单击【确定】按钮。http:/ 打开选中的声音文件，单击【视图】|【缩放1:1000】命令。(2) 单击【工具】|【设备控制】命令，打开设备控制器。(3) 播放歌曲试听后，选择去掉原唱的部分。(4) 单击【效果】|【立体声】|【移除元音】命令，去除原唱。http:/ 单击【工具】|【音量控制】命令，打

28、开音量控制窗口。单击【选项】|【属性】|【调整音量】|【录音】命令，选中【麦克风(话筒)】复选框。(6) 在工具栏里选择【新建】命令，CD音质、长度根据自己的需要进行选择。(7) 打开【设备控制】对话框的【属性】(就是录音键下面一个)，在【录音】选项卡中把【CTRL键保护】取消选中，这样录音的时候直接点选录音键就可以了。另外在【音量】对话框中把麦克风的声音稍微调响点(不要太响，不然会有爆音)，其他都调为零即可。http:/ 把话筒拿过来，耳机塞一个到耳朵里，单击【录音】，就可以开始唱了。(9) 单击【确定】按钮保存文件，格式是WAV文件。http:/ 参见书p98页，设有： 一、选择题、二、填空题，三、判断改错题、四、简答题，五、操作题