《数字声音》PPT课件.ppt

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1、数字媒体概论影视声音,2023/7/16,2,Liu Shu-Chang,Ph.DTel:8610-62283595E-mail:Research InterestsDigital Audio Signal ProcessingContent-based Multimedia ParsingDigital Media TechnologiesArtificial Intelligence and Artificial Life,2023/7/16,3,数字媒体技术概论,本课程从数字电影、视听语言、动画制作、影视合成、数字声音、电子游戏、人机交互等侧面阐述数字媒体的概念、原理、技术和应用，让学生

2、逐步理解数字媒体技术专业的理论与实践相结合的课程体系、掌握艺术和技术相融合的创新思维，为后续的基础课和专业课的学习奠定坚实的基础。,2023/7/16,4,2023/7/16,5,数字音频技术制作,2023/7/16,6,What?,艺术理论基本原理 技术制作设备使用软件操作程序实现,2023/7/16,7,How?,涉及多个领域的应用技术影视制作、信号处理、计算机编程等实践性、科研性、艺术性团队合作听、说、读、写勤于实践,2023/7/16,8,课程项目,分组（4-5人一组）音频制作的整个流程创意、场景、录制（同期）、降噪、后期、编码、渲染、设备使用、软件操作和程序实现分组报告+文档+作品2

3、0之前,2023/7/16,9,平时作业,影视作品声音分析每组两部（不同类型、不同区域）音乐作品赏析发展阶段或者不同风格（流派）同期录音实验、后期制作实验音频属性的认知、录音和播放音频处理/音频编码,2023/7/16,10,2006级影视作品分析,卧虎藏龙海上钢琴师燃情岁月泰坦尼克号指环王海角七号狮子王,西西里的美丽传说千与千寻理发师陶德,学生作品,2007级两个男朋友这就是战争世界杯主题曲,2006级一个人的战争邮气冲天求职风波2005级全民齐唱健康歌,2023/7/16,11,2023/7/16,12,影视声音,影视录音基础数字声音制作基础数字音频综合实验 摄像与录音短片创作、集体创作,

4、2023/7/16,13,影视录音基础,本课程让学生在掌握影视声音的基本知识和理论、声音制作的基本方法和技巧的基础上，通过研究分析各种影视作品，运用影视录音的原理和技术，进行影视声音制作并完成满意的录音作品。声音属性、录音设备、影视声音、电影录音、艺术构思、同期录音与后期制作、艺术欣赏、创作实践。,2023/7/16,14,数字声音制作基础,在掌握音频信号的采样量化、短时处理的基本技术的基础之上，逐步掌握录音、降噪、混录、剪辑、压缩编码、三维回放、音频合成等的技术实现原理，并进一步了解内容分析、版权保护的概念和应用。采样量化、短时信号处理、音频质量评价、录音与播放、音频降噪、音频编辑、音频编码

5、、音频合成、音频水印或音频分析。,2023/7/16,15,数字音频综合实验,本课程在已掌握的声学基础理论、音频制作流程、音频编码与合成算法的基础上，基于声音录制系统、DSP音频信号处理平台，通过系列实验，加深对理论知识的理解和应用，并进一步搭建完整的应用系统（如音频智能管理、多模式人机接口、网络音频广播、VoIP网络电话等），让学生拓展音频分析与传输方面的原理和技术。,2023/7/16,16,基本概念影视声音影视录音,课程提纲,2023/7/16,17,声音和信息,2023/7/16,18,声音和信息,Hearing confers an evolutionary advantageuse

6、ful information,complements vision.at a distance,in the dark,around cornerslisteners are highly adapted to natural sounds(including speech)in movie(space,time,mood,),Fritz Kreisler,2023/7/16,19,爱之忧伤爱之欢乐,2023/7/16,20,Question!,If a tree falls in the forest and nobody is there to hear it,will it make

7、a sound?,Sound provided by,2023/7/16,21,声音和信息,Received sound reflects source(s)plus effect of environment(channel)(三个要素),2023/7/16,22,振动(vibration),周期性和非周期性振动简谐振动和复杂振动振幅、周期、相位振动频率固有频率共振和共鸣,2023/7/16,23,波(wave),The repeating and periodic disturbance that travels from one location to other through a m

8、edium波是信息的载体波是振动状态(方向、相位、能量)的传播形式:机械波和电磁波传播方向:横波和纵波,2023/7/16,24,Hearing,Sound waves with frequencies between 20 Hz and 20 kHz are called the audible frequencies.The range of human hearing falls roughly within this range.If the rapid variations in pressure occur between 20-20,000 times/second,sound

9、is audible.,2023/7/16,25,Terms related to sound,FrequencyWavelengthVelocity of sound in Air:v=f where,f=frequency in Hz=wavelength in meter velocity of sound in air 340 m/s,2023/7/16,26,Terms related to sound,As the ear is a pressure sensitive mechanism,it is most convenient to use pressure as the m

10、easure of sound magnitude.,2023/7/16,27,Terms related to sound,Bels Softest sound that can be heard-20 10-6 Pascals.The loudest sound tolerable without screaming in pain-200 Pascals The ratio=10,000,000:1(Loudest sound is 10,000,000 times that of softest)Range is big.Bel is a small scale,2023/7/16,2

11、8,Sound Pressure Level(SPL),SPL(Bels)=log10(p1/p0)2,1 dB=1 Bel/10SPL(dB)=10 log10(p1/p0)2=20 log10(p1/p0),2023/7/16,29,Additional information,The units of the sound level are decibels(dB).The threshold of hearing is about 0 db,a normal conversation is about 50 dB,a police siren is about 120 dB.The t

12、hreshold of pain is about 120 dB.Sounds louder than this can cause damage to the ear.,2023/7/16,30,声波传播,叠加性干涉性反射性折射性衍射性独立传播性多普勒效应,2023/7/16,31,人类听觉系统,2023/7/16,32,耳廓,外耳道,鼓膜,咽鼓管,耳蜗,鼓室,听小骨,2023/7/16,33,外耳道,耳廓,鼓膜,外耳,2023/7/16,34,中耳,组成：一、鼓 室二、咽鼓管三、乳突窦 乳突小房,2023/7/16,35,内耳,Cochlea 声音滤波为子带、机械能量转换为电能量 经听觉神

13、经传送到大脑,2023/7/16,36,耳蜗:实为蜗螺旋管环绕蜗轴约两圈半形成。蜗轴为耳蜗中央的骨松质，呈圆锥形。,2023/7/16,37,蜗管：的切面呈三角形，有上、外和下三个壁。上壁为蜗管前庭壁（前庭膜），将前庭阶和蜗管隔开；外侧壁较厚，下壁由骨螺旋板和蜗管鼓壁（螺旋膜）组成，并与鼓阶相隔。,2023/7/16,38,Basilar Membrane,2023/7/16,39,声波传导,2023/7/16,40,音高,人类听觉系统对于声音频率的感知与实际频率的高低不成线性关系，而是近似对数关系对数刻度、Koening刻度和Mel刻度音高（或音调，pitch）是人对声波频率的主观心理量，它

14、首先和声波频率有关，同时也取决于声音刺激的强度,2023/7/16,41,位置共振学说,解剖发现内耳基底膜上有24000条纤维，每一条纤维与特定的频率共振，进而使临近相应毛细胞兴奋，不同部位的纤维共振时，形成对不同的音频信号分析。,2023/7/16,42,行波学说,当声音振动中耳听骨链振动卵圆窗振动前庭阶外淋巴+基底膜上下振动，以行波方式从蜗底向蜗顶传播,同时振幅也逐渐加大,到基底膜的某一部位,振幅达到最大,以后则很快衰减。基底膜的最大振幅区为兴奋区,该部位的毛细胞受到刺激而兴奋,从而引起不同音调的感觉。蜗底的基底膜窄与高频信号共振，蜗顶的基底膜宽与低频信号共振。,2023/7/16,43,

15、行波学说,2023/7/16,44,音强,声场中的某一微小区域内，因声波的传播而使得某一时刻的大气压强由p0变为p1，那么这两个气压之差pp1p0就称为该点该时刻的瞬时声压响度（或音强）（loudness）是人耳对于声音强度反应的主观心理量。,2023/7/16,45,等响曲线,2023/7/16,46,对音强(响度)的辩别,主要取决于基底膜的振幅大小与毛细胞的敏感性和背景声音有关：背景声音：环境中的一般噪音基底膜处于轻微的振动毛细胞接受新的声音刺激时敏感性下降毛细胞的敏感性：听神经中的传出纤维也可控制毛细胞的兴奋性，所以当人集中注意力听时，往往可以听到较微弱的声音。,2023/7/16,47

16、,生物模式识别系统,人类生物模式识别系统高效、准确、善于处理不确定问题先验知识（常识）的重要性人类生物模式识别系统的主观性、可塑性,2023/7/16,48,音色：音色是由于波形和泛音的不同所带来的一个声音属性。纯音:复音:由许多纯音组成，复音的频率用组成这个复音的基音频率表示；基音:是复音中频率最低部分的声音；泛音:在一个复音中，除去基音外，所有其余的纯音都是泛音。,声音媒体具有三个要素,2023/7/16,49,空间感,瞬变现象和领先效应短暂的声音最适合定位（鼓声）我们依据第一个直达声的方向来定位视觉对声音定位的作用出画效应三维定位：水平、垂直和纵深人类在水平面上的定位能力最强鸡尾酒会效应

17、,2023/7/16,50,用以分辨听觉对象的信息,音色基频振幅和频率的相关变化声像定位侏罗纪公园恐龙声音-声像移位与以前的声音比较随时间变化的模式,2023/7/16,51,基本概念影视声音影视录音,课程提纲,2023/7/16,52,问题,在你投入地欣赏一部电影时，电影声音遏然而止，只有幅幅画面在你面前闪过，你感觉会是如何？你还能投入，继续为电影艺术的无穷魅力感慨连连吗？肯定?否定?Clip_01,2023/7/16,53,如果你的回答是肯定的，不奇怪！,1895年12月28日，卢米埃尔兄弟首次向人们展示神奇的电影艺术。无数电影艺术家在镜头剪接、镜头拍摄、生动表演、表情的刻画等方面大下工夫

18、，来演绎艺术-表情艺术。1927年10月26日，艾伦克罗斯兰的爵士歌王在美国问世，促使整个电影工业向有声电影冲击。,2023/7/16,54,2023/7/16,55,2023/7/16,56,大都会,前十分钟,2023/7/16,57,如果你的回答是肯定的，不奇怪！,当电影没有声音了，我们仍旧可以欣赏，欣赏它的画面，它的构思，它的除声音之外的因素。毕竟声音不是电影成其为艺术本初的东西，而只是它的一个手段，一色增彩，一副调味，极重要的调味。当然，如果你看的这部片子的导演很重画面剪辑表现，你会得到更大的享受。,2023/7/16,58,如果你的答案是否定的，那也不奇怪,声音的出现使电影表现生活更

19、加逼真，为电影描写生活开拓了一个新的领域，使电影从此成为完整的视听结合艺术。使电影朝现实主义跨进了一大步。使电影的表现力大大丰富了。（烘托环境气氛，表现不同的情调-情绪）使蒙太奇的性质也起了变化，视觉上时空不统一的段落可以用实际的声音统一起来。,2023/7/16,59,The Powers of Sound,Sound in cinema is categorized into three types:SpeechMusicNoise(also called sound effects)Sometimes,a sound may cross categories and be ambiguo

20、us,2023/7/16,60,声音的分类,语言语言包括：对白、同期声和解说词。影视中的语言起到叙述客观事实、交流思想、抒发感情、发表议论、推动情节等作用，特别是能够充分表现画面中蕴含的深层次的思想意义。元音和辅音、多语言,2023/7/16,61,语言,人物的对话内容单纯、集中、有中心长短不拘，简短为主生活化而不平淡乏味，幽默有情趣个性化、动作性潜台词（配合音调、语气、节奏、目光、表情、姿势、手势等传达细微心理）,2023/7/16,62,声音的分类,音响 音响包括环境音响和背景人声。可以同期声效果音响录制和后期录制。音响是人类重要的信息源，它具有逼真性，在影视中的地位是不可替代的。,202

21、3/7/16,63,音响是除语言和音乐之外电影中所有声音的统称（动作音响、自然音响、背景音响、机械音响、特殊音响）。人声会引起观众特别的注意而忽略画面，音响却会加强画面的作用。Clip_05,音响,2023/7/16,64,声音的分类,音乐有两种音乐，一种是声源来自画面中的客观音乐，即画面中的人物直接唱出的歌曲，或是画面中乐器直接奏出的声音。另一种是声来自画面之外，为烘托画面内容而配制的主观音乐，主要作用在于表达画面内容的情绪，渲染特定的环境气氛，刻画人物内心世界等。,2023/7/16,65,电影音乐的类型及作用：主题音乐（一般多次出现，用变奏、展开、重复、对比等手法表现）抒情小品（抒发情感

22、渲染气氛）描绘性音乐（描绘动作环境）剧作元素（加强影片节奏感，或直接参与情节发展成为内容组成部分音乐）,音乐,2023/7/16,66,Clip_04_01Clip_04_02Clip_04_03,2023/7/16,67,声音的构成,语言表意、音响表真、音乐表情，三者之间既各自展示出自身的个性特征，又要互相配合，顺畅连惯，互为呼应，来表现人物感情，环境气氛及故事发展，构成完整统一的艺术化的听觉世界。,2023/7/16,68,声音的艺术表现,声音的空间感环境感透视感（距离感、远近感或者纵深感）方向感（方位感）声音的运动感Clip_02、Clip_03,2023/7/16,69,声画组合,声画

23、组合是将画面和声音这两大类信息形成整体综合处理画面和声音，使画面和声音既有各自的表现特征，又达到声音协调、配合的高度统一，最终使影视成为一种相对完美的视听综合艺术。Clip_06_01、Clip_06_02,2023/7/16,70,基本概念影视声音影视录音,课程提纲,2023/7/16,71,基本概念影视声音影视录音机械录音、光学录音、磁性录音、语言录音、音乐录音、音响录音、前期录音、同期录音、后期录音、混合录音、多声道录音,课程提纲,2023/7/16,72,音频的定义,音频（Audio）是声音以电子或其它方式在媒介上的一种存在形式，并非声音本身。声音（Sound）是用来表示声学能量的术语

24、，而音频则适用于电子信号以及磁性或光学录音（Recoding）。音轨与声道（track and channel）表现声音的音频信号在媒介上的存在空间用来描述信号的路径-Mono,Stereo,2023/7/16,73,a.k.a.“sample word length,”“bit depth”Precision of numbers used for measurement:the more bits,the higher the resolution.,Example:16 bit,Sampling Rate,How often analog signal is measured,Sampl

25、ing Resolution,samples per second,Hz,Example:44,100 Hz,2023/7/16,74,2023/7/16,75,2023/7/16,76,2023/7/16,77,摄制组的成员与职责要求,编剧（撰稿）：文字稿的创作者（一般由现成作品改编）具有某方面的专业知识和一定的文学写作能力掌握电影特性和规律，善于运用视听造型来表达事情（应学过编导知识）,2023/7/16,78,摄制组的成员与职责要求,导演：负责全部影视创作工作（与制片主任构成领导核心）熟练掌握：视觉原理（景别、镜头运用），镜头组接原理（蒙太奇结构）懂专业知识（拍摄内容的专业）有指挥专业技

26、术人员的水准和能力有一定的讲解、表演与示范能力有一定组织能力、协作能力和应变能力,2023/7/16,79,摄制组的成员与职责要求,制片主任（制片人）负责经营、人员、物资、交通、出版、发行等熟悉摄制工作，有一定的管理能力与摄制经验。摄像（可配副摄像）丰厚的视觉造型知识（构图、色彩、用光等）熟练的摄像技术（以及现场合成技术）善于理解导演意图，又能发挥自己的独创性。熟悉蒙太奇组接原理（摄编辑）,2023/7/16,80,摄制组的成员与职责要求,美工（主创之一）场景设计、人物造型、道具陈设的设计指导服装、化妆、道具、灯光、烟火部门的工作。（例：烟火）组织参与绘图、字幕、动画制作，了解计算机视频技术。

27、灯光（技术工作）布光的实施（与美工摄像配合），安全用电。,2023/7/16,81,摄制组的成员与职责要求,副导演（导演的助手）导演的助手（徒弟过渡角色）场记（导演的主要助手）紧跟导演分镜头拍摄“打板”填写场记表重要工作（责任心要强，由实习导演担任）,2023/7/16,82,摄制组的成员与职责要求,录像（纯技术工作）摄录的技术保证，调机，充电，视、音频记录，管带。编辑（剪辑、剪接：后期合成工作）善于运用蒙太奇技巧保证编辑点的质量（准确、指标高）录音（音频制作）前期、同期录音、后期配音及混录,2023/7/16,83,道具（管理、置景）化妆（保持人物造型的连续性）服装（设计、加工、购置、租借、

28、保管）剧务（后勤保障）,摄制组的成员与职责要求,2023/7/16,84,2023/7/16,85,2023/7/16,86,2023/7/16,87,2023/7/16,88,2023/7/16,89,2023/7/16,90,2023/7/16,91,2023/7/16,92,2023/7/16,93,2023/7/16,94,2023/7/16,95,2023/7/16,96,2023/7/16,97,2023/7/16,98,2023/7/16,99,2023/7/16,100,2023/7/16,101,2023/7/16,102,2023/7/16,103,同期录音,能使演员的表情

29、，情绪等因素和语言对白达到绝对的统一和同步状态，相对于后期配音来说更加真实、生动。决定同期录音声音的真实感的要素很多，能让观众有身临其境的感觉，必须特别注意-声音的距离感、空间感、环境感、运动感以及方位感。,2023/7/16,104,2023/7/16,105,同期录音套件,RODE NTG3强制向电影级别话筒 RODE Blimp 防风三件套 美国Sound Device 3路调音台 加拿大Cavi 3米话筒杆 SONY 经典7506 监听耳机 5米/10米话筒线各一根,2023/7/16,106,实验室设备,RDE NTG-2防风三件套RDE Blimp话筒挑杆AKAR AK4405米/

30、10米话筒线各一根数字录音机Roland R-44,2023/7/16,107,2023/7/16,108,2023/7/16,109,2023/7/16,110,2023/7/16,111,2023/7/16,112,2023/7/16,113,2023/7/16,114,系统连接(Interconnection),转接头插头(plug)和插口(jack)转接头,2023/7/16,115,2023/7/16,116,2023/7/16,117,传声器(Microphone),适用最广泛的一种电声器件，作用是把人声和乐器声不失真地转换成电信号，送往调音台或放大器和处理器，最后从扬声器放出来。

31、传声器是整个音响系统的第一环节，它的质量好坏和使用是否得当，对整个系统的电声指标有着十分重要的影响。在整个音响系统各个组成部分的对比中，对音质影响最大的首先是扬声器（包括音箱），它对音质质量的影响比重达到5060%，其次是传声器，占2030%。,2023/7/16,118,Microphone Diaphragm,Most microphones have a diaphragm of some kind(lightweight plastic coated with metal particles)This vibrates in sympathy with sound vibrations

32、,2023/7/16,119,传声器,2023/7/16,120,传声器,动圈式话筒是依据电磁感应原理制成的，接受声波的膜片发生受迫振动，带动处于恒定磁场内的线圈，从而形成变化着的电信号。电容话筒是依据接收声波的膜片构成电容，受迫振动后，其电容量发生变化从而产生变化着的电信号。,2023/7/16,121,话筒的指向性,话筒拾取音源方向的覆盖空间可以分成圆形、心形、超心形，双指向和强指向。,2023/7/16,122,话筒的指向性,圆形：为乐队拾音用。心形、超心形：为语言、歌声拾音用。双指向形：录音棚等。强指向形：拾取一定方向的音源，而将环境噪声排斥在拾取空间之外，新闻采访常用。,2023/7

33、/16,123,Multi-pattern mics,Some microphones allow selection of response patternEach response pattern can be represented as a polar response graph,2023/7/16,124,话筒的附件,支架、减震架：坚固、牢靠灵活、抗震,2023/7/16,125,话筒的附件,防风罩：室内近距离拾音时防止声源气流对振膜的瞬间强气流冲击,2023/7/16,126,话筒的附件,防雨罩：室外雨雪天使用。话筒车,2023/7/16,127,灵敏度频率响应指向性非线性失真瞬

34、态特性.,传声器的技术特性,2023/7/16,128,录音控制室,2023/7/16,129,录音控制室,2023/7/16,130,录音室,2023/7/16,131,电影音乐录音室,2023/7/16,132,计算机游戏音频制作,2023/7/16,133,Typical studio equipment,Audio mixer(mixing desk)Effects and equipment in racksSpeakers(monitors)MicrophonesAudio cablesComputersKeyboard(e.g.synthesizer)Video monitor/

35、TV,2023/7/16,134,Typical studio equipment,数字调音台数字音频卡耳机分配器监听音箱效果器CD卡座一体机话筒放大器,2023/7/16,135,Typical studio equipment,麦克风监听耳机防喷罩话筒支架谱架话筒万向架,2023/7/16,136,2023/7/16,137,立体声拾音方式,X-Y制M-S制A/B制仿人头制,2023/7/16,138,立体声原理,立体声并不等于双声道，双声道只是重现立体声的一种方式。,2023/7/16,139,双声道立体声示意图,S,声象,I,声源,L,R,I,Y,s,2023/7/16,140,当左右

36、扬声器发出同样强度的声音时,声压PL=PR,则=0,即声象在两扬声器中间位置当馈入两扬声器的电压不同,即UL=UR时,声象的方位角与两扬声器信号强度的和差比值成一定关系.,I,双声道立体声示意图,2023/7/16,141,立体声拾音制式,立体声拾音是把原声场中的立体声信号变成相应的电信号。由于双声道立体声的信息存在于左右声道的声音差别之中（如强度差、时间差、相位差），因此，要得到反映这些差别的立体声电信号，必须依靠两个或两个以上的传声器来拾取。,2023/7/16,142,X-Y制立体声,XY制：用两个传声器一上一下（或一左一右）紧靠的组成一对，两者的主轴形成一定角度，各方向声源传到两传声器

37、的直达声几乎没有距离差，因而只有声级差而无时间差。,2023/7/16,143,X,Y,S,45,X-Y制立体声拾音的指向性,2023/7/16,144,I,30,60,Y,I,s,Y,I,X-Y制的声象分布图,2023/7/16,145,2023/7/16,146,A-B制立体声,AB制：属于时间差拾音方式，使用灵敏度和指向性完全相同的两支传声器（常用心型）彼此相距1.52米（也可减小到几十厘米，视声源排列宽度而定），位于声源前方拾音，然后分别以左右声道信号输出。,2023/7/16,147,D,A,B,A-B制立体声拾音指向性,2023/7/16,148,2023/7/16,149,2023/7/16,150,谢谢！,