数字音频与MIDI(精品).ppt

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1、第二章 数字音频及MIDI信息：数、文、音、图、形音频：麦克风、扬声器多媒体计算机：声音的输入、存储、输出声音：消息、意向、情感 表示方式数据量表达信息汉字内码2-4字节编码点阵32数百字节 汉字形、体声音几千字节声学、意向、情感2.1 声音与听觉声音：通过空气传播的一种连续的波，又称声波。声音的度量：频率与幅度（声波压力的大小）频率又音高表示，幅度用声强表示与看得见的水波类似声音分类：语音：是指具有语言内涵和人类约定俗成的特殊媒体音乐：规范的符号化了的声音音效：指人类熟悉的其他声音，如动物发声、机器产生的声音、自然界的风雨雷电等。语语音音（SpeechSpeech）带带宽宽音音频频（Audi

2、oAudio）带带宽宽次声带次声带超声带超声带 20 300 320 300 3K 20K K 20K f(Hz)f(Hz)带宽与听觉AM(507k),FM(2015k)18k感知声音的幅度：用dyne(达因）/平方厘米表示，常转换成0120dB(decibel),但对不同的频率，同样的声强，感觉不同。见图12-1声音信号：有许多不同频率的信号组成，又称复合信号。带宽：组成复合信号的频率范围。纯音：单一频率的声音。模拟声音信号：可分解成一系列正弦波的线性叠加。最低频的音波称为基音，频率为基频其余的为泛音，频率是基频的整数倍。声音三要素：音高、音色、音强音高：由基频决定，基频取对数后与人的音高感

3、觉成线性关系。音色：有混入基音中的泛音决定。音强：幅度，听觉与声音信号强度不成线性关系，因而用20log幅度（分贝）表示简谱频率20log频率126148.3229349.3333050.3434950.8539251.8644052.8749453.82.2 声音信号数字化1.从模拟信号到数字信号模拟信号：在时间与幅度上都连续，连续 记为x(t).离散信号：按一定的时间间隔T，得到的x(nT).T为抽样周期，1/T抽样频率量化：把抽样序列x(nT)量化成一个有限个幅度之的集合x(nT).2.声音数字化：Sampling,Quantization,Coding采样频率与量化精度3.采样频率Ny

4、quist定理（1928年提出原理，仙侬形成定理并应用，1933年卡切尼科夫用公式表述）：采样频率2f 这里f为被采样信号的最高频率。4.量化精度量化：取样值（-,+）有限个数（量化值近似）若量化值有J个，若用二进制表示，需要R=log2(J)位量化误差：用有限的离散值表示无限多的连续值，必然存在误差.该误差又称为量化噪声（与一般的噪声不同）。采样精度可与用信噪比表示:R为编码位数5.音频数据率未经压缩的数字音频数据率（bit/s）采样频率（Hz）量化位数（bit）声道数音频数据量（Byte）数据率（bit/s）持续时间（s）/8例：采样率11.025KHz、量化位8位，采集1分钟，则：音频数

5、据率11.025（KHz）8（bit）88.2(Kbit/s)音频数据量11.025（KHz）8（bit）60（s）/8 0.66(MByte)2.3 声音文件的存储格式1.声音文件的格式：PC机：.wavApple:.aiff,.sndUnix:.au 2.波形文件格式：1991年IBM与微软开发（以.wav为扩展名）Fig 2.33.常见声音文件的扩展名 表2-22.4 声音工具声音工具：录、放、存储、编辑Windows自带：sound recorder播放和录音设备：SoundMAX Digital Audio声卡：附带wave studio网上：cool edit,goldwaveWi

6、ndows Media Player播放和组织计算机和 Internet 上的数字媒体文件。这就好象把收音机、视频播放机、CD 播放机和信息数据库等都装入了一个应用程序中Windows Media Player 播放器支持的文件类型.doc2.5 声音质量的度量1.声音信号的带宽2.客观质量度量 SNR3.主观质量度量:人的感觉 MOS:mean opinion score作业 （1）使用“录音机”软件把10秒钟的CD音乐录制成CD音质（44.1kz、16位、双声道、PCM)的.wav文件）。（2）把录制的文件分别转换为“22.05kz、16位、单声道、PCM”,“11.025kz、8位、单声

7、道、PCM”以及“44.1kz、4位、单声道、ADPCM”（3）比较以上四中各式的声音文件的数据量和声音音质 声音质量 MOS标准分数 质量级别失真级别5优(Excellent)察觉不到4良(Good)（刚）察觉但不讨厌3中(Fair)（察觉）及有点讨厌2差(Poor)讨厌而不反感1劣(Bad)极讨厌（令人反感）2.6 电子乐器数字接口MIDI1.MIDI(Musical Instruments Digital Interface)Musical synthesizers、musical instruments、计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。MIDI是一套指令，指示MIDI设备做什么，

8、如何做。MIDI不是声音信号，而是发送给Midi 设备的，产生声音或执行动作的指令。2.MIDI乐音的产生方法频率调制合成，FM波形表合成 wave table synthesis3.频率调制合成:把几种乐音的波形用数字表达，存于计算机中并通过数模转换器来生成乐音。专利售给Yamaha公司。乐音由一组参数控制。4.波形表合成 把乐器的真实声音记录下来，生成各种音符在乐器上演奏音符，采样存于ROM中合成。图2-95.MIDI系统:MPC:MIDI 接口与声音模块组合在卡上。SoundMAX Wavetable synthesizer(MIDI音乐播放器）Windows Media Player 播放 MIDI音乐（music容易受伤的女人.mid，music梁祝.mid）制作软件Midisoft Studio 62.编码与压缩标准ITU-TSSPulse code modulation PCMDelta modulation DM与ADMAdaptive PCM APCMDifferential DPCMADPCMG.722,SBCGlobal System for Mobile communications GSM协议