Windows Media Player 播放 MIDI音乐
制作软件Midisoft Studio 6
MIDI文件
记录MIDI信息的标准格式文件称MIDI文件，其中 包含音符、定时和多达16个通道的乐器定义以及 键号、通道号、持续时间、音量和击键力度等各 个音符的有关信息。定义和产生乐曲的MIDI信息 和数据组存放于MIDI文件中，每个MIDI文件最多 可存放16个音乐通道的信息。
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).
对模拟音频信号进行采样量 化编码后，得到数字音频。数字 音频的质量取决于
第二章 数字声音及MIDI
信息：数、文、形、音、图 音频：麦克风、扬声器 多媒体计算机：
声音的输入、存储、处理、输出
声音：消息、意向、情感
表示方式 汉字内码 点阵 声音
数据量
表达信息
2-4字节
编码
32—数百字节 汉字形、体
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。
WAV文件来源于对声音模拟波形的采样。用不同 的采样频率对声音的模拟波形进行采样可以得到 一系列离散的采样点，以不同的量化位数（8位或 16位）把这些采样点的值转换成二进制数，然后 存入磁盘，这就产生了声音的WAV文件，即波形 文件。WAV文件是由采样数据组成的，所以它需 要的存储容量很大。
（2） VOC文件
（3） MIDI文件
MIDI（musical instrument digital interface）是一种技术规范，从它的英文全 名可以看出，它用于音乐。
其他音频文件
最重要的是PCM格式，它是模拟的音频信号经数模转 换（A/D变换）直接形成的二进制序列，该文件没有 附加的文件头和文件结束标志。在声卡提供的软件中， 可以利用VOC HDR程序，为PCM格式的音频文件 加上文件头，而形成VOC格式。Windows的 Convert工具也可以将PCM音频文件转换成 Microsoft的WAV格式。
•采样频率 •量化位数 •声道数
采样频率
采样频率是指一秒钟时间内采样的次数。 在计算机多媒体音频处理中，采样频率通
常采用三种：11.025KHz(语音效果)、 22.05KHz(音乐效果)、44.1KHz(高保真效 果)。常见的CD唱盘的采样频率即为 44.1KHz。
量化位数
量化位数也称“量化精度”，是描述每个 采样点样值的二进制位数。
音序器是一种为MIDI作曲而设计的软件或设备， 可用来记录、播放及编辑MIDI事件，大多数音序 器可输入输出MIDI文件。当演奏MIDI文件时，音 序器将MIDI信息从文件中取出并送至合成器中。
MIDI作品
MIDI作者可以购买现成的产品，也可以自己制作。 当然，开发自己的MIDI作品，除了必须拥有计算 机方面的知识与设备之外，还需要具备专业音乐 知识和专用工具。
振 幅
周期
基线
•基线是测量模拟信号的基准点。 •声波的振幅表示声音信号的强弱程度。 •声波的频率反映出声音的音调，声音细尖 表示频率高，声音粗低表示频率低。
•振幅和频率不变的声音信号，称为单音。 单音一般只能由专用电子设备产生。
•在日常生活中，我们听到的自然界的声音 一般都属于复音，其声音信号由不同的振
3. 常见声音文件的扩展名 表2-2
声音文件
在多媒体技术中，存储声音信息的常用文 件格式主要有：WAV文件、VOC文件、 MIDI文件、AIF文件、SNO文件和RMI文件 等。
（1） WAV文件
WAV是Microsoft公司的音频文件格式。利用 Microsoft Sound System软件Sound Finder可 以将AIF、SND和VOD文件转换到WAV格式。
声音的度量：频率与幅度（声波压力的 大小）
频率用音高表示，幅度用声强表示 与看得见的水波类似
波形声音
波形声音，实际上包含了所有的声音形式。任何 声音信号，包括麦克风、磁带录音、无线电和电 视广播、光盘等各种声源所产生的声音，都要首 先对其进行模数转换，然后再恢复出来。
语音（speech）
声卡：附带wave studio 网上：cool edit, goldwave
Windows 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.doc
10
lg
2
( signal 2 noise
)
6R
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
音频数据存储量（Byte）＝ 数据率（bit/s）×持续时间（s） / 8
存储量=采样频率×量化位数/8×声道数×时间
例：采样率11.025KHz、量化位8位，采集1分钟， 则：音频数据率＝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)
人的声音不仅是一种波形，而且还有内在的语言、 语音学的内涵，可以利用特殊的方法进行抽取， 通常将语音也作为一种媒体。
音乐
音乐是符号化了的声音。这种符号就是乐曲，乐 谱是转化为符号媒体的声音。电子乐器数字接口 （musical instrument digital interface, MIDI ） 是十分规范的一种形式。
16
立体声 176.4 20～2000
DAT
48
16
立体声 192.0 20～2000
2.3 声音文件的存储格式
1. 声音文件的格式：
PC机：.wav Apple: .aiff, .snd Unix: .au
2. 波形文件格式：1991年IBM与微软开发（以 .wav 为扩展名） Fig 2.3
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2-9
5.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）
2. 声音数字化：
Sampling, Quantization, Coding 采样频率与量化精度
3.采样频率
奈奎斯特(Nyquist)定理（1928年提出原理， 仙侬(Shannon)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
例如，8位量化位数表示每个采样值可以用 28即256个不同的量化值之一来表示，而16 位量化位数表示每个采样值可以用216即 65536个不同的量化值之一来表示。常用的 量化位数为8位、12位、16位。
声道数
声音通道的个数称为声道数，是指一次 采样所记录产生的声音波形个数。
记录声音时，如果每次生成一个声波数据， 称为单声道；每次生成两个声波数据，称 为双声道（立体声）。随着声道数的增加， 所占用的存储容量也成倍增加。
2.5 声音质量的度量
1.声音信号的带宽 2.客观质量度量
signal-to-noise ratio,SNR 3.主观质量度量:人的感觉
MOS:mean opinion score
声音质量 MOS标准
分数 5 4 3 2 1
质量级别 优 ( Excellent )
良 ( Good ) 中 ( Fair ) 差 ( Poor ) 劣 ( Bad )
失真级别 察觉不到 （刚）察觉但不讨厌 （察觉）及有点讨厌 讨厌而不反感 极讨厌（令人反感）
2.5 声音质量的度量
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、单声道、PCM”以及“44.1kz、 4位、单声道、ADPCM”
VOC文件是Creative公司波形音频文件格式，也 是声卡使用的音频文件格式。每个VOC文件由文 件头块（header block）和音频数据块（data block）组成。文件头包含一个标识、版本号和 一个指向数据块起始的指针。数据块分成各种类 型的子块，如声音数据、静音、标记、ASCII码 文件、重复的结束，以及终止标记、扩展块等。
简谱 1 2 3 4 5 6 7
频率 261 293 330 349 392 440 494
20log频率 48.3 49.3 50.3 50.8 51.8 52.8 53.8
(1). 采样和量化 数字化音频的过程如下图所示。
(a) 模拟音频信号
(b) 音频信号的采样
(c) 采样信号的量化
2.2 声音信号数字化
带宽与听觉
次声带
音 频 （ Audio ） 带 宽
超声带
语 音 （ Speech ） 带 宽
20 300 f(Hz)
3K
20K
18k
Hertz，Amplitude, Frequency infra-sound, ultrasound, hypersound
感知声音的幅度：用dyne(达因）/平方厘米 表示，常转换成0—120dB(decibel),但对不 同的频率，同样的声强，感觉不同。