声音是通过一定介质传播的连续嘚波
3.声音数字化过程示意图
每秒钟抽取声波幅度样本的次数 | 每个采样点用多少二进制位表示 数据范围 | 使用声音通道的个数 |
立体声比单声道的表现力丰富, |
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在进行模拟/哪些信號属于数字信号号的转换过程中当采样频率大于信号中最高频率的2倍时,采样之后的哪些信号属于数字信号号完整地保留了原始信号中嘚信息也就是说,哪些信号属于数字信号号可以恢复成原先的模拟信号!
例如用44.1KHZ的采样频率进行采样则可还原为最高22.05KHZ的频率——这个數值略高于人耳的听觉极限
5.声音数字化的数据量
音频数据量=采样频率×量化位数×声道数/8(字节/秒)
特点:高压缩 (11:1)优美音质 比
特点:压缩到 MP3 一半
MIDI(乐器数字接口)是由一组声音或乐器符号的集合。
特点:数据量很尛缺乏重现自然音
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:
音频信号压缩编码的分类:
①无损压缩:(熵编码) 霍夫曼编码、算术编码、行程编码
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多媒体板卡
1.声音信号的基本知识
模拟信号 声音信号是典型的连续信号不仅在时间上是连续的,而且在幅度上也是连续的在时间上“连续”是指在一个指定的时间范围里声音信号的幅值有无穷多个,在幅度上“连续”是指幅度的数值有无穷多个我们把在时间和幅度上都是连续的信号称为模拟信号。声音信号兩个基本参数是频率和幅度信号的频率是指信号每秒钟变化的次数,用Hz(赫兹)表示人的听觉器官能感知的声音频率大约在20~20000Hz之间。
圖7-2-1 声音的采样和量化 |
② 哪些信号属于数字信号号 在某些特定时刻对这种模拟信号进行测量叫做采样由这些特定时刻采样得到的信号称為离散时间信号。采样得到的幅值是无穷多个实数值中的一个因此,幅度还是连续的如果把信号幅度取值的数目加以限定,这种由有限个数值组成的信号就称为离散幅度信号我们把时间和幅度都用离散的数字表示的信号就称为哪些信号属于数字信号号。
声音进入计算機的第一步就是数字化数字化实际上就是采样和量化。如前所述连续时间的离散化通过采样来实现,就是每隔一定时间间隔对模拟波形上取一个幅度值把时间上的连续信号变成时间上的离散信号。该时间间隔为采样周期其倒数为采样频率,即每秒钟的采样次数采樣频率超高,数字化音频的质量也超高越能反映声音的真实性,数据量了越大实际中常采用40.1kHz作为高质量声音的采样标准。连续幅度的離散化通过量化来实现量化是将每个采样点得到的幅度值以数字存储,量化位数(也即采样精度)表示存放采样点振幅值的二进制数咜决定了模拟信号数字化以后的动态范围。
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① 采样频率 采样频率是指一秒钟内采样的次數采样频率的选择应该遵循奈奎斯特(Harry Nyquist)采样理论:如果对某一模拟信号进行采样,则采样后可还原的最高信号频率只有采样频率的一半或者说只要采样频率高于输入信号最高频率的两倍,就能从采样信号系列重构原始信号根据该采样理论,CD 激光唱盘采样频率为44KHz可記录的最高音频为22KHz,这样的音质与原始声音相差无几也就是我们常说的超级高保真音质。采样的三个标准频率分别为:44.1kHz22.05kHz和11.025kHz。
② 量化位數 量化位是对模拟音频信号的幅度轴进行数字化它决定了模拟信号数字化以后的动态范围。由于计算机按字节运算一般的量化位数為8位和16位。量化位越高信号的动态范围越大,数字化后的音频信号就越可能接近原始信号但所需要的存贮空间也越大。
③ 声道数 声噵数是指声音通道的个数有单声道和双声道之分。双声道又称为立体声在硬件中要占两条线路,音质、音色好但立体声数字化后所占空间比单声道多一倍。
存储声音的空间大小为:
存储量(字节数)=采样频率×采样精度(数位)×录制时间(秒)×声道数÷8
如用44.10 kHz的采样频率16位的精度存储,则录制1秒钟的立体声节目其WAV文件所需的存储量为: 4÷8=176 400(字节)
4.声音在计算机中的存储格式
音频类数据在计算机中都昰以数字化形式存储,其存储的文件格式(类型)常用的有:WAV、MIDI、MP3、WMA、CD、RA、AU和MD等
WAV格式是微软公司开发的一种声音文件格式,也叫波形声喑文件是最早的数字音频格式,被Windows平台及其应用程序广泛支持WAV格式是将声音源发出的模拟音频信号通过采样,量化转换成哪些信号属於数字信号号再进行编码存储的波形文件格式。WAV格式支持许多压缩算法支持多种音频位数、采样频率和声道,采用44.1kHz的采样频率16位量囮位数,跟CD一样对存储空间需求太大不便于交流和传播。但由于WAV可以达到较高的音质的要求因此,WAV也是音乐编辑创作的首选格式适匼保存音乐素材。
MIDI格式称为乐器数字接口是数字音乐/电子合成乐器的统一国际标准。它定义了计算机音乐程序、数字合成器及其它电子設备交换音乐信号的方式规定了不同厂家的电子乐器与计算机连接的电缆和硬件及设备间数据传输的协议,可以模拟多种乐器的声音茬MIDI格式文件中存储的是一些指令,而不是声音数据把这些指令发送给声卡,由声卡按照指令将声音合成出来
MP3格式全称是MPEG-1 Audio Layer 3,其在1992年合并臸MPEG规范中MP3能够以高音质、低采样率对数字音频文件进行压缩。MP3格式可将WAV音频文件在音质丢失很小的情况下(人耳根本无法察觉这种音质損失)把文件压缩到更小的程度其压缩率可在1:10~1:96范围变化,实际应用的压缩比在1:12居多
WMA格式是微软在互联网音频、视频领域的力作。WMA格式是以减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩率目的其压缩率一般可以达到1:18。此外WMA还可以通过DRM(数字版权管理)方案加入防止拷贝,或者加入限制播放时间和播放次数甚至是对播放机器的限制,可有力地防止盗版目前几乎所有的MP3播放器都支持该格式。
CD格式是大家熟悉的音乐格式CD光碟是使用最广泛的音乐、歌曲存储方式。扩展名为CDA其采样频率为44.1kHz,16位量化位数跟WAV一样。但CD存储采用了音軌的形式又叫“红皮书”格式,记录的是波形流是一种近似无损的格式。由于CD存储音频采取了音轨方式不能直接复制出来,需通过楿应软件进行格式转换如Windows Media Player播放器就可将CD音轨转换成WMA格式的文件。
RA格式是由Real Networks公司推出的一种文件格式其最大特点是可以实时传输音频信息,尤其是在网速较慢的情况下仍然可以较为流畅地传送数据。因此RA主要适用于网络上的在线播放现在的RA文件格式主要有RA(RealAudio)、RM(RealMedia,RealAudio G2)、RMX(RealAudio Secured)等三种这些文件的共同性在于随着网络带宽的不同而改变声音的质量,在保证大多数人听到流畅声音的前提下令带宽较宽敞嘚听众获得较好的音质。
AU格式是Internet上多媒体声音主要使用的一种文件格式AU文件是Unix操作系统下的数字声音文件,由于早期Internet上的Web服务器主要是基于Unix的所以这种文件成为WWW上最早使用的标准声音文件。
DVD Audio格式是新一代数字音频格式与DVD Video尺寸及容量相同,为音乐格式的DVD光碟其采样频率为“48kHz/96kHz/192kHz”和“44.1kHz/88.2kHz/176.4kHz”可选择,量化位数可以为16、20或24比特它们之间可自由地进行组合。低采样率的192kHz、176.4kHz虽然是2声道重播专用但它最多可收录到6聲道。而以2声道192kHz/24b或6声道96kHz/24b收录声音可容纳74分钟以上的录音,动态范围达144dB整体效果出类拔萃。
多媒体系统中图形图像处理是最广泛的应鼡。但图形与图像从数据描述、存储格式、屏幕显示、适用场合、编辑处理都是完全不同的两类图
图形是指由外部轮廓线条构成的矢量圖。即由计算机绘制的直线、圆、矩形、曲线、图表等对象组成描述的对象可任意缩放不会失真,但色彩一般只有256种色(称为伪彩色)如:几何图形、工程图纸、矢量文字、动画图等。由CorlDraw、AutoCAD、3D造型软件产生的文件即是该类型图形
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