数字音频技术概述.ppt

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1、广播节目编辑与制作,主讲教师：王中国E-mail:,关于“声音”声音的记录与回放音频文件格式音频驱动常用的数字音频接口,第一章 数字音频技术概述,百度百科词目：声音 英语：sound;voice 基本解释 1.使人产生听觉的振动 2.一种由物体振动而发生的波造成的听觉印象 3.voice某些起与人的语言相同作用的工具或表达手段,何为“声音”,百度百科词目：声音 详细解释 1.指由物体振动而发生的声波通过听觉所产生的印象。礼记乐记：“乐必发於声音，形於动静，人之道也。”南朝 宋 鲍照 拟诗之七：“声音哀苦鸣不息，羽毛憔悴似人髠(kn)。”清 李渔 巧团圆默订：“你看卧房门启，想是 曹小姐 听见声

2、音，知道小生在此，又出来探望了。”沈从文 从文自传我读一本小书同时又读一本大书：“若在四月落了点小雨，山地里田塍上各处全是蟋蟀声音，真使人心花怒放。”,何为“声音”,声音没有质量,也就是没有重量。声音不是物体，只是一个名称，声音是一种机械纵波,波是能量的传递形式，它有能量,所以能产生效果,但是它不同于光(电磁波),光有质量有能量有动量,声音在物理上只有压力，没有质量。,“声音”的重量,？,（一）响度（loudness）：人主观上感觉声音的大小（俗称音量），由“振幅”（amplitude）和人离声源的距离决定，振幅越大响度越大，人和声源的距离越小，响度越大。（单位：分贝dB）（二）音调（pitc

3、h）：声音的高低（高音、低音），由“频率”（frequency）决定，频率越高音调越高（频率单位Hz（hertz），赫兹/url，人耳听觉范围2020000Hz。20Hz以下称为次声波，20000Hz以上称为超声波）例如，低音端的声音或更高的声音，如细弦声。,声音的特性,（三）音色（music quality）：声音的特性，由发声物体本身材料、结构决定。又称音品、音质。频率是每秒经过一给定点的声波数量，它的测量单位为赫兹，是以一个名叫海里奇R.赫兹的音响奇人命名的。此人设置了一张桌子，演示频率是如何与每秒的周期相关的。1千赫或1000赫表示每秒经过一给定点的声波有1000个周期（khz），1兆

4、赫就是每秒钟有1,000,000个周期，等等。,声音的特性,（四）乐音：有规则的让人愉悦的声音。噪音：从物理学的角度看，由发声体作无规则振动时发出的声音；从环境保护角度看，凡是干扰人们正常工作、学习和休息的声音，以及对人们要听的声音起干扰作用的声音。（五）混响：也称“交混回响”，指直达声消失后，声音延续所引起的交混现象。在室内，混响常由声音在墙面等连续多次反射所引起。混响时间太长，则前后声音交混，听不清楚，过短则音量不够，声音干涩不动听。,声音干：混响时间偏短，混响量不足，尤其是中高频段的混响量缺乏造成听感干涩。声音硬：主要是中高频成分偏多，低频缺乏，且高频波衰落过快。对1Khz附近频率作过多

5、的提升，容易造成明显的声音硬的感觉。声音空：混响声（尤其是中高频混响声）比例过大，造成听感上主音不突出，不结实有虚无缥缈的感觉，拾音距离过远也会造成“空”的感觉。,常用音质评价术语,声音薄：是指500Hz低频衰减过多，低频能量欠缺，力度感不够且混响也不足时声音在听感上单薄无力的情况。声音闷：由于3000Hz以上高音部分衰落较多，高频混响不足；而在低频，尤其是100-200Hz频段能量过高，造成声音不亮的现象。声音哄：中低频段能量过强，混响过度，且可能有共振现象，造成一种“哄哄”作响的声音，使清晰度下降。,常用音质评价术语,赫兹赫兹是频率单位，记为Hz，指每秒钟周期性变化的次数。分贝分贝是用来表

6、示声音强度的单位，记为dB。,声音的单位,声音的记录原理：声音能记录下来，是因为它是一种连续的空气振动，属于机械振动中的纵波，具有大小和方向，我们能通过一定的技术手段记录到这种机械振动，于是声音就能被记录。,声音的记录与回放,记录声音的方式常用有两种：1.模拟2.数字,声音的记录与回放,模拟方式磁记录：就是将声音的空气震动，变成大小强弱对应的连续的电信号，然后再转变为连续的磁信号，记录在能被磁化的介质上，如钢丝录音机（很早的设备）、磁带录音机就是这个原理。被磁化的介质以一定的速度通过线圈（磁头）时，强弱变化的磁场感生出强弱变化的电场，形成对应变化的电流，让后将这种电流通过一定方式的放大，就还原

7、出记录的声音了。,声音记录 模拟方式,之,模拟方式黑胶唱片：空气震动信号电信号机械振动，带动一根记录针，将振动的规律记录在黑胶母碟上，也就是在母碟上刻出一圈一圈的凹槽，就制作出黑胶唱片的母版，然后通过一定的技术手段翻版出能实用的黑胶唱片。还原声音时，则正好是上述记录过程的反向，将唱针放到凹槽里，转动唱片，唱针就会根据凹槽的深浅、弯曲产生对应的机械振动，然后这种机械振动再转换为电信号，通过检波和放大，就还原出记录的声音了。,声音记录 模拟方式,之,数字方式：声音的空气振动转变为连续变化的电信号，然后对这种连续变化的信号进行采样量化编码，然后以文件的形式（音频文件）记录下来。回放则是上述过程的逆向

8、运算，最后得到一个变化的电信号，驱动扬声器，将这种变化的电信号转换为空气振动，形成我们听到的声音。,声音记录 数字方式,之,奈奎斯特定理（采样定理）：如果连续变化的模拟信号最高频率为F，若以2F的采样频率对其采样，则采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。,语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换成数字信号。这需要经过三个步骤：1）采样按一定间隔对语音信号进行采样 2）量化对每个样本舍入到量化级别上 3）编码对每个舍入后的样本进行编码,声音记录 数字方式,之,脉冲幅度调制,声音记录 数字方式,之,B,A,C,D,模拟话音,采样时钟,PAM 信号,PCM 信号,采样电路,量化和编码

9、,数字化声音,PCM（Pulse Coded Modulation）（脉码调制信号）PAM（Pulse Amplitude Modulation）脉冲幅度调制,声音记录 数字方式,之,PCM转换过程举例,3.2,3.9,2.8,3.4,1.2,4.2,3,4,3,3,1,4,011,100,011,011,001,100,原始信号,PAM脉冲,PCM 脉冲（有量化误差）,PCM 输出,常识：采样率：数字音频采样标准频率44.1kHz（20kHz*2）采样的位数：16bit位速：位速是指在一个数据流中每秒钟能通过的信息量；Kbps表示“每秒千字节数”，因此数值越大表示数据越多，位速越高，信息量越

10、大！常用的位速为：128kbps、192kbps、256kbps等。,声音记录 数字方式,之,音频文件,格式,Music Instrument Digital Interface数字化乐器接口,MME（Muti-Media Extensions），一般的Windows驱动程序。响应速度较慢。GSIF（GigaStudio compactable InterFace）,是NemeSys为其著名的软音源GigaSampler/Studio制定的接口规范。符合这个规范的声卡在应用Giga软音源时能获得零延迟的效果。ASIO（Audio Stream Input Output），音频流输入输出接口，专

11、业声卡或高档音频工作站具备的接口。,音频驱动简介,同一块声卡采用MME驱动时延迟时间为750毫秒，采用ASIO驱动时延迟降低到40 毫秒以下。,AES/EBO，美国和欧洲录音协会制定的专业数字音频数据格式，接口硬件为卡侬接口。,常用的数字音频接口标准,S/PDIF，Sony公司和Philip公司制定的一种音频格式，民用和普通领域使用，接口硬件使用的是光纤或同轴口，CD机、MD机和计算机声卡普遍采用S/PDIF格式。,常用的数字音频接口标准,ADAT，美国Alesis公司开发的数字音频信号格式，使用一条光缆传送八个通道的数字音频信号，适用于多声道数字音频接口设备。,常用的数字音频接口标准,TDIF，日本Tascam公司开发的多通道数字音频格式，使用25芯电缆传送八个声道的数字信号，目前使用较少。R-BUS是Roland公司新推出的一种八声道数字音频格式，插口和电缆都与TDIF相同,常用的数字音频接口标准,