《声音的编码》PPT课件.ppt

声音的编码信息压缩,什么是声音？,因物体的振动而产生的一种物理现象。,20kHz 超声波,采样频率(Hz)（奈魁斯特采样定理：采样频率不应低于声音信号最高频率的两倍，这样就能把以数字表达的声音还原成原来的声音）,声音的数字化,步骤：1）采样2）量化和编码,声卡,思考：采样频率、量化位数与声音质量、存储容量的关系,采样频率越高，量化位数越多，音质越逼真，所占存储空间越大。,例：以CD音乐为例，采样频率为44.1KHz，量化的值用16位二进制数表示，立体声双声道，一首5分钟的歌曲，需要多少字节的存储空间？,441001623008=52920000B51MB,计算声音文件的大小,声音文件容量计算公式：存储容量（字节）=采样频率量化位数声道数时间（秒）8,计算机中常见的声音文件格式,1.cda格式（天籁之音）标准CD格式是44.1K的采样频率，速率88K/秒，16位量化位数，因为CD音轨可以说是近似无损的，因此它的声音基本上是忠于原声的，因此如果你如果是一个音响发烧友的话，CD是你的首选。它会让你感受到天籁之音。CD光盘可以在CD唱机中播放，也能用电脑里的各种播放软件来重放。一个CD音频文件是一个.cda文件，这只是一个索引信息，并不是真正的包含声音信息，所以不论CD音乐的长短，在电脑上看到的“.cda文件”都是44字节长。注意：不能直接的复制CD格式的.cda文件到硬盘上播放，需要使用象EAC这样的抓音轨软件把CD格式的文件转换成WAV。,计算机中常见的声音文件格式,2.wav格式（无损的音乐）存放的是对模拟声音波形经数字化采样、量化和编码后得到的音频数据。原本由声音波形而来，所以WAV文件又称波形文件。WAV文件对声源类型的包容性强，只要是声音波形，不管是语音、乐音，还是各种各样的声响，甚至于噪音都可以用WAV格式记录并重放。当采样频率达到44.1kHz、量化采用16位并采用双通道记录时，就可以获得CD品质的声音。WAV文件是Windows环境中使用的标准波形声音文件格式。,计算机中常见的声音文件格式,3.mp3格式（流行的风尚）它是对已经数字化的波形声音文件采用MP3压缩编码后得到的文件。MP3压缩编码是运动图像压缩编码国际标准MPEG-1所包含的音频信号压缩编码方案的第3层。与一般声音压缩编码方案不同，MP3主要是从人类听觉心理和生理学模型出发，研究出的一套压缩比高、声音压缩品质又能保持很好的压缩编码方案。所以，MP3现在得到了广泛的应用，并受到电脑音乐爱好者的青睐。,计算机中常见的声音文件格式,4.midi格式（作曲家的最爱）MIDI的含义是乐器数字化接口（Musical Instrument Digital Inerface），它本来是由全球的数字电子乐器制造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。按照MIDI标准，可用音序器软件编写或由电子乐器生成MIDI文件。一首MIDI乐曲记录的不是音乐本身，而是数字描述的乐谱，包括音符、节拍、定时及所用乐器等。在MIDI文件中，包含着音符、定时和多达16个通道的演奏定义。每个通道的演奏音符又包括键、通道号、音长、音量和力度等信息。显然，MIDI文件记录的是一些描述乐曲如何演奏的指令而非乐曲本身。与波形声音文件相比，同样演奏长度的MIDI音乐文件比波形音乐文件所需的存储空间要少很多。例如，同样30分钟的立体声音乐，MIDI文件大约只需200KB，而波形文件要大约300MB。,计算机中常见的声音文件格式,5.ra格式（流动的旋律）这种格式真可谓是网络的灵魂，强大的压缩量和极小的失真使其在众多格式中脱颖而出。和MP3相同，它也是为了解决网络传输带宽资源而设计的，因此主要目标是压缩比和容错性，其次才是音质。,计算机中常见的声音文件格式,6.wma格式（最具实力的敌人）是微软开发的音频格式，可以使用windows media player播放。音质要强于MP3格式，更远胜于RA格式，是以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的压缩率一般都可以达到1：18左右。,信息压缩,信息为什么能被压缩,冗余信息的存在冗余类型：1）空间冗余：规则物体和规则背景的表面物理特性具有相关性。2）时间冗余：序列图像中的两幅相关图像之间有较大的相关性。3）视觉掩盖效应：对亮度敏感，对色彩的分辨率弱。,压缩方法,1.无损压缩 对压缩后的数据进行还原，还原后的数据与原来的数据完全相同。常用工具：winZip,winRAR2.有损压缩 对压缩后的数据进行还原，还原后的数据没有原来的精确，质量有所损失，但不会导致人们对原始数据表达的信息产生误解。常见格式：mp3,jpg,mpeg，,