特点：在低速的广域网上实时传输音频
4. WMA文件
WMA(Windows Media Audio)是 Windows Media格式中的一个子集(音频 格式)。
特点：压缩到MP3一半
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2-11
2.1 数字音频基础
5. MIDI和RMI文件 MIDI(乐器数字接口)是由一组音乐、乐 谱或乐器符号的数字集合。 特点：播放效果与硬件相关，数据量很小， 音质不高、音色单调等 6.VOC文件 创新公司开发的声音文件格式，由文件头 块和音频数据块组成。
音乐是符号化的声音。
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2.1 数字音频基础
二、声音的数字化 1.声音信号的类型 模拟信号(自然界、物理) 数字信号(计算机) 2.声音数字化过程
模拟信号
采样
量化
编码
数字信号
模拟信号
A/D ADC D/A DAC
数字信号
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2.1 数字音频基础
霍夫曼编码、算术编码、行程编码 ②有损压缩
波形编码--PCM、DPCM、ADPCM 子带编码、矢量量化
参数编码--LPC 混合编码--MPLPC、CELP
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2.2 数字音频压缩标准
二、音频压缩技术标准
分类
电话语 音质量
调幅广 播质量 高保真 立体声
标准 G.711 G.721 G.723 G.728
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2020/11/14
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第二章 数字音频技术
2.1 数字音频基础 2.2 数字音频压缩标准 2.3 声卡与电声设备 2.4 MIDI与音乐合成 2.5 音频编辑软件 2.6 语音识别技术 本章小结
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2.1 数字音频基础
原声钢琴8分音符的C3音：00 00 60
音色Piano编号 音符C3编号 8分音符编号
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2-35
2.4 MIDI与音乐合成
二、MIDI合成方式
1.调频合成法--FM
原理：MIDI合成器接收到MIDI音乐信息 后，利用傅立叶级数原理将其分解为若干个 不同频率的正弦波，然后生成MIDI音乐信 息中指定乐器的各个正弦波分量，最后将这 些分量合成起来送至扬声器播放。
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2.1 数字音频基础
四、音频的采集与处理 1.声音的采集 录音软件 专业录音棚 唱盘活录音带转录 数字音频库
2.声音的处理
剪接、降噪、均衡、效果、动态处理、格 式转换。
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2-13
2.2 数字音频压缩标准
一、音频压缩方法概述
输入音频信号 编码器
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2.4 MIDI与音乐合成
一、MIDI技术概述 1.什么是MIDI MIDI(Musical Instrument Digital
Interface，乐器数字接口)是一种利用合成 器产生的音乐技术。
采用数字信号处理技术合成的音效： ①模仿钢琴、小提琴、吉他等音色 ②超越时空的太空音乐
形文件。因未经压缩，文件数据量很大。 特点：声音层次丰富，还原音质好
2.MP3文件 MP3(MPEG Audio layer3)是一种按 MPEG标准的音频压缩技术制作的音频文件。 特点：高压缩比(11:1)，优美音质
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2.1 数字音频基础
3.RA文件
RA(RealAudio，即时播音系统）新型流 式音频，RA、RM、RMX。
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2.2 数字音频压缩标准
三、音频压缩工具 音频文件转换：Audio Converter、另存 为 MP3压缩工具：MP3Resizer
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2.3 声卡与音箱
一、声卡(声音卡、音频卡) 1.声卡的主要功能 声卡是负责录音、播音和声音合成的一种
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2-34
2.4 MIDI与音乐合成
2.MIDI标准 MIDI是各种电子音乐设备之间以及与计 算机之间交换信息的国际标准。 MIDI硬件规范：硬件接口标准和信号传 输机制(I/O通道、连接电缆和插座形式)。 MIDI软件规范：音乐信息数字化编码方 式(音符、音符长短、音调和音量等)。
声音质量的频率范围：
频带
10 20 50
CD-DA FM广播 AM广播
电话
200
3.4k
7k 15k 20k
f(Hz)
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2.1 数字音频基础
声音的传播携带了信息，它是人类传播信 息的一种主要媒体。
声音的三种类型： 波形声音：包含了所有声音形式 语音：不仅是波形声音，而且还有丰富的 语言内涵(抽象→提取特征→意义理解) 音乐：与语音相比，形式更规范。
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2.3 声卡与音箱
3.音箱 音箱是一种电声转换的发音设备。
将高、中、低音扬声器组装在专门设计 的箱体内，经过分频网络将高、中、低频信 号分别送至相应的扬声器进行重放。
音箱是扬声器系统
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2.3 声卡与音箱
音箱的分类： 使用场合：家用音箱、专用音箱 功率放大器：有源音箱、无源音箱 声道：2.0→双声道立体声
多媒体板卡。其功能包括：
① 录制、编辑和回放数字音频文件 ② 控制和混合各声源的音量 ③ 记录和回放时进行压缩和解压缩 ④ 语音合成技术(朗读文本) ⑤ 语音识别技术 ⑥ 具有MIDI接口(乐器数字接口)
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2.3 声卡与音箱
2.声卡的组成原理
声波
A/D
数据处理
D/A
喇叭
传输/存储
解码器 输出音频信号
压缩编码技术是指用某种方法使 数字化信息的编码率降低的技术
音频信号能压缩的基本依据： ① 声音信号中存在大量的冗余度； ② 人的听觉具有强音抑制弱音的现象； ③ 低频段敏感、高频段不敏感。
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2.2 数字音频压缩标准
音频信号压缩编码的分类： ①无损压缩(熵编码)
话筒输入 线性输入
MIDI接口 CD接口
混音器
扬声器输出 线性输出
A/D和D/A
数字音频处理芯片 音乐合成器
总线接口芯片
计算机总线
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2.3 声卡与音箱
3.声卡的性能指标 ⑴采样和量化能力 衡量音响器材音质好坏。 采样频率：11.025kHz (语音效果)
22.05 kHz (音乐效果) 44.1 kHz (高保真效果) 量化等级： 8位/256级 (语音质量) 16位/65536级(高保真质量)
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2.3 声卡与音箱
传声器的性能指标： （1）灵敏度，传声器的声电转换效率。 动圈式：-60~-70dB；电容式：-40~-50dB （2）频率响应，输出电平与频率的关系 。 （3）指向性，某频率下声波入射方向对 应灵敏度的变化特性。 （4）输出阻抗，两根输出线之间在1kHZ 时的阻抗。 （5）动态阈，规定谐波失真条件下，传
G.722
MPEG 音频
说明 采样8kHz，量化8bit，码率64kbps
采用ADPCM编码，码率32kbps 采用ADPCM有损压缩，码率24kbps
采用LD-CELP压缩技术，码率16kbps 采样16kHz，量化14bit，码率 224(64)kbps
采样44.1kHz，量化16bit，码率 705kbps (MPEG三个压缩层次，38464kbps)
扬声器输入接 用来连接扬声器，从声卡的内置功率放大 口/Spk Out 器向扬声器输出声音
游戏杆 用来连接游戏杆或MIDI设备。 MIDI接口 CD音频连接器 用来连接CD-ROM驱动器，可以直接播放CD
音乐，而不占用CPU时间
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2.3 声卡与音箱
二、电声设备 1.传声器 传声器是一种将声信号转换成相应电信 号的能量转换器件（话筒、麦克风）。 传声器的分类： 换能原理、声学原理、指向性、用途、 使用方式、有线无线
一、声音的基本概念
声音是通过一定介质传播的连续的波。
声波 A
周期
振幅
t
重要 振幅：音量的大小 指标 周期：重复出现的时间间隔
频率：指信号每秒钟变化的次数
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2.1 数字音频基础
声音按频率分类：
次声波
可听声波
超声波
20Hz
20kHz
f(Hz)
语音信号频率范围：300Hz-3kHz
缺点：振膜受潮会导致变形
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2.3 声卡与音箱
（3）驻极体式传声器，利用驻极体材料 制作的电容传声器。
优点：简单、体积小、耐振动、价格低 （4）无线传声器，声音信号转变为电信 号，形成超高频信号。 无线传声器不是指传声器的结构原理，而 是指信号的传输方法。 优点：可随身携带、无需电缆 缺点：时远时近，影响拾音效果
3.声音数字化过程
连续的模拟声音信号
声音信号的采样
示意
离散的音频信号
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2.1 数字音频基础
4.声音数字化三要素
采样频率
量化位数
声道数
每秒钟抽取声 每个采样点用 使用声音通道的
波幅度样本的 多少二进制位 个数
次数
表示数据范围
采样频率越高 量化位数越多 立体声比单声道