第六章 音频信息及处理 Shan dong Economics University

基本概念 声音概念 声音是振动波，具有振幅、周期和频率 (1) 音调 — (高低) (2) 音强 — (强弱) (3) 音色 — (特质) ● 声音定义 声音是振动波，具有振幅、周期和频率 ● 声音三要素 (1) 音调 — (高低) (2) 音强 — (强弱) (3) 音色 — (特质) 纵波是指在传播介质中质点的震动方向与波的传播方向平行的一类波。 横波振动方向与波前进方向垂直，而纵波振动方向与传播方向一致 机械振动在介质中的传播就形成机械波 音色：人耳在主观感觉上区别相同响度和音高的两类不同声音的主观听觉特性称为音色。音色也叫音品，音色由声音的谐波频谱和包络所决定。谐波成分的多少及振幅的比例决定了乐音的音色。 声音在时间轴上是连续信号，具有连续性和过程性，属于连续时基性媒体形式。构成声音的数据前后之间具有强烈的相关性。除此之外，声音还具有实时性，对处理声音的硬件和软件提出很高的要求。 可以这样说,没有时间也就没有声音.与其他的时基类媒体一样,音频也具有过程性,需要时间来表现它蕴含的信息. 相对视频来说,音频常常处于一种伴随的状态,如伴音,伴奏等,但是音频也可以单独作为信息的载体,例如广播,语音,音乐等.由于时基性,音频数据具有很强的前后相关性,因此可以被压缩. ● 声音的质量 简称音质。音质与频率范围成正比，频率范围越宽音质越好 声音具有连续性和过程性，数据前后相关，数据量大，具有实时性 ● 声音的连续时基性

声音频率分布 次声波 人耳可听域 超声波 <20Hz 20～22,000Hz >22,000Hz 男性语音 源 种 类 频 带 宽 度 女性语音 150Hz ～ 10,000Hz 电话语音 200Hz ～ 3,400Hz 调幅广播(AM) 50Hz ～ 7,000Hz 调频广播(FM) 20Hz ～ 15,000Hz 高级音响 10Hz ～ 40,000Hz

数字化声音 声音采样 11011100 11001101 把声音(模拟量)按照固定时间间隔，转换成有限个数字表示的离散序列 声音重放 ● 声音采样 —— 声音数字化 (模/数转换) 声音采样 11011100 11001101 把声音(模拟量)按照固定时间间隔，转换成有限个数字表示的离散序列 ● 声音重放 —— 声音模拟化 (数/模转换) 声音重放 11011100 把数字化声音转换成模拟量，经过音响单元重放出来 ● 设备和软件 (1) 声音适配器 (声卡) 8bit、16bit、… 128bit ￥ 80.00～3800.00 (2) 声卡驱动软件以及各种声音处理软件

数字音频的音质与数据量 采样频率 Hz 数据长度 bit 数据量／分钟 11,025 8 0.66 MB 22,050 1.32 MB 44,100 2.64 MB 16 5.29 MB 音质评价 低 一般 良好 中 优秀 采样频率为多少时能达到保真程度?为什么? 答:44.1kHz 因为人而听觉认为声音音频率范围在20Hz-20kHz ● 重放频率 (模拟量)与采样频率 (数字量)的关系 重放频率 ＝ 采样频率 ÷ 2 [例] 采样频率为44,100Hz的数字音频信号还原成声音后，为22,050Hz

数字音频文件的种类 .mid .wav .cda .mp3 用于合成、游戏，记录音符时值、频率、音色特征，数据量小 ● 文件种类及特点 .mid ● MIDI (Musical Instrument Digital Interface)乐器接口文件 用于合成、游戏，记录音符时值、频率、音色特征，数据量小 .wav ● WAVE (Waveform Audio)波形音频文件 多媒体系统、音乐光盘制作，记录物理波形，数据量大 .cda ● CDA (CD Audio)激光音频文件 准确记录声波，数据量大，经过采样，生成wav和mp3音频文件 CDA即我们通常所说的CD音轨，是我们所熟悉的CD音乐光盘中的文件格式。其最大的特点便是近似无损，也就是说基本上忠实于原声，因此是音箱发烧友的最佳选择。不过，我们在CD光盘中看到以CDA为后缀名的文件并没有真正包含声音的信息，而只是一个索引信息，因此你会发现，不论CD音乐的长短，看到的“*.cda文件”都是44字节长，这种文件直接复制cda文件到硬盘上是无法播放的，只有使用专门的抓音轨软件才能对CD格式的文件进行转换。 .mp3 ● mp3 (MPEG音频压缩标准)压缩音频文件 必须经过解压缩，数据量小

获取声音 采样软件简介 (1) 作用：CD音乐 wav格式的波形音频文件或mp3压缩音频文件 (2) 硬件环境 ● Easy CD-DA Extractor软件 ● 软件简介 (1) 作用：CD音乐 wav格式的波形音频文件或mp3压缩音频文件 (2) 硬件环境 CPU：PentiumⅡ/ 500MHz 内存：128MB CDROM：40x (或以上) (3) 软件环境：WindowsMe / 2000 / xp 双击 ezcddax11.zip压缩文件中的ezcddax11.exe文件 ● 安装

启动与界面 (1) 双击快捷图标启动 (2) 插入CD音乐盘，随后自动列出CD音轨清单 功能菜单 工具按钮 CD音轨清单 播放进度调节 音量调节 播放进度调节

选择音轨 (1) 在CD音轨清单中 单击某个音轨 (2) 单击播放按钮 聆听该音轨音乐 (3) 确认音乐后，单击 按钮, 停止播放 ● [操作步骤] (1) 在CD音轨清单中 单击某个音轨 (2) 单击播放按钮 聆听该音轨音乐 (3) 确认音乐后，单击 按钮, 停止播放 ● [说明] (1) 聆听结束后，不要改变光标条的位置，以便为转换做准备 (2) 聆听过程中，可调整播放的进度和音量

转换数字音频 (1) 单击 按钮 (2) 选择音频模式 (3) 指定路径和文件名 (4) 单击 按钮 (5) 显示转换过程 ● [操作步骤] (1) 单击 按钮 (2) 选择音频模式 (3) 指定路径和文件名 (4) 单击 按钮 (5) 显示转换过程 (6) 稍候片刻转换结束， 单击 [OK]按钮返回。 ● [说明] 如果转换过程即刻结束， 表明内存不够，转换失败

录音 (1) 选择“程序／附件／娱乐／ 录音机”菜单，启动录音机 (2) 单击 [录音]按钮，开始录音 (录音时间为60秒) ● 设备间的信号连接 ● 使用“录音机”获取声音 SPEAKER LINE IN MIC 1mV 500mV 声卡 机箱后背 插头: φ3.5mm/stereo (1) 选择“程序／附件／娱乐／ 录音机”菜单，启动录音机 LINE OUT(speaker)用于连接音箱耳机等外部扬声设备，实现声音回放；而MIC IN用于连接麦克风，实现录音功能；相比较而言LINE IN受重视的程度就不够了，其实它也是非常有用的。顾名思义，LINE IN就是线性输入的含义，与LINE OUT的功能恰恰相反。LINE OUT用于把经过声卡合成处理的声音对外输出，而LINE IN则是把外部设备的声音输入到声卡中。 LINE IN接口最为实用的一个功能莫过于把WALKMAN连接到我们的PC上，这样我们就可以一边使用电脑，一边欣赏FM调频广播或是磁带歌曲了，够惬意吧。具体方法如下：到音响器材店花大约10元钱买一条双头3.5毫米插孔的音频连接线。将这条线一头与WALKMAN相连（插在耳机孔内），另一头插进声卡上的LINE IN插口就可以了。 (2) 单击 [录音]按钮，开始录音 (录音时间为60秒)

录音失败的处理 (1) 鼠标左键双击任务栏右侧 图标 (2) 检查“波形”是否 被选择 — [√] (3) 选择“选项／属性” ● [操作步骤] (1) 鼠标左键双击任务栏右侧 图标 (2) 检查“波形”是否 被选择 — [√] (3) 选择“选项／属性” (4) 选择“录音”选项 (5) 检查: 录音控制 线路输入 麦克风应有 [√] (6) 单击 [确定]按钮

处理声音 声音的应用 国际互联网 (语音、简单乐曲) 要求 11,025 Hz 8 bit 22,050 Hz 44,100 Hz 采样频率 数据长度 游戏 (效果音、效果音乐) 多媒体自学读物 (提示音) 电子教案 (语音、效果音) 多媒体宝典、大全 (乐曲、语音) 多媒体音乐鉴赏 (音乐、解说) 应用场合 ● 应根据使用场合和要求转换适当的声音采样频率 ● 采样频率的转换须使用相应的软件进行

转换采样频率 (1) 选择“程序／附件／娱乐／录音机” (2) 选择“文件／打开” (3) 选择需转换的音频文件 (4) 单击 [打开]按钮 ● [操作步骤] (1) 选择“程序／附件／娱乐／录音机” (2) 选择“文件／打开” (3) 选择需转换的音频文件 (4) 单击 [打开]按钮 (5) 选择“文件／属性” (6) 单击 [开始转换]按钮 (7) 选择属性(采样频率) (8) 单击 [确定]按钮 (9) 如不满意，可从步骤(2)重 新开始 (10) 选择“文件／另存为”菜单，保存文件

GoldWave软件 软件简介 音频处理效果 ● 软件功能 ECHO PITCH REVERB DELAY ● 软件的工作环境 ■ 波表显示声音数据，直观、简捷 ■ 为声音增加各种效果 (如回声、机器声等) ■ 编辑wav和mp3声音 (如删除、粘贴、静音等) ■ 合成声音 (把其他声音与当前声音混合) ■ 所有编辑都可进行STEREO／MONO声道编辑 ● 软件的工作环境 STEREO／MONO声道编辑 立体声/单声道 ECHO 回声 变调（Pitch）：改变一段音频的音高，使音调升高或降低。混响(Reverb)：简单说就是声音余韵，音源在空间反射出来的声音。适当设置混响，可以更真实、更有现场感的再现声音源，也可以起到修饰、美化的作用。延迟（Delay）:增加音源的延续。它不同于混响，是原声音的直接反复，而非余韵音，也不同于合唱，合唱是单纯的声音重叠，而延迟给人一种错位、延绵的感觉。 ■ CPU: Pentium Ⅱ或以上 ■ 内存: ≮64 MB ■ 硬盘缓存: Windows\temp ■ 系统: Windows2000、WindowsXP

安装与启动 进入“HA_GoldWave523_HZ.rar” 运行GoldWave.exe文件 双击快捷图标，启动GoldWave软件 软件图标 进入“HA_GoldWave523_HZ.rar” 运行GoldWave.exe文件 双击快捷图标，启动GoldWave软件 音频编辑器 播放控制器 菜单 编辑工具 左声道 右声道

设置软件工作状态 (1) 选择“选项／文件” (2) 打开Flash模式→“总是” (3) 临时存储→“内存” ● 设置文件、内存管理 (1) 选择“选项／文件” (2) 打开Flash模式→“总是” (3) 临时存储→“内存” (4) 剪贴板→“GoldWave” (5) 单击 [确定] 按钮 ● 设置窗口显示状态 (1) 选择“选项／窗口” (2) 声音窗口→“最大化” (3) 初始放缩→“所有” (4) 单击 [确定] 按钮

调入声音 设定编辑区域 (1) 选择“文件／打开” (2) 选择声音文件夹和文件名 (若是mp3，需等待片刻) (3) 单击[打开]按钮 (1) 鼠标左键单击 波表,设定起点 (2) 鼠标右键单击 波表,设定终点 ● 编辑区域主要用于局部编辑，并通过剪贴板进行粘贴、合成等

播放控制 播放编辑区域声音 播放指定声音 停止 录音 播放控制器 (1) 单击 (音量) 图标，去掉“√” (2) 声卡故障 音量调整 播放编辑区域声音 播放指定声音 停止 录音 左声道 右声道 播放控制器 音量调整 声道平衡调整 速度调整 (不影响编辑结果) 在高中物理中我们知道，由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做“多普勒效应”，这种听觉上的改变有一定周期性，在该软件中我们要调整声音频率周期性改变，菜单中也叫“多普勒”。 Doppler 如果镶正弦波形状的边会使声音变得圆滑，如果镶三角波的边可使声音变得尖锐 ● 无声故障的处理 (1) 单击 (音量) 图标，去掉“√” (2) 声卡故障

简单编辑 音 量 调 整 前 单击[Del]按钮 后 (1) 单击 (更改) 按钮 (2) 调整音量滑块 (3) 单击[确定]按钮 ● 设定编辑区域 音 量 调 整 前 后 ● 删除音乐片段 单击[Del]按钮 ● 增加局部音量 (1) 单击 (更改) 按钮 (2) 调整音量滑块 (3) 单击[确定]按钮 ● 静音处理 单击 (静音) 按钮

使用剪贴板 单击 [Copy]按钮 (1) 鼠标左键单击波表，确定粘贴开始位置 (2) 单击 [Paste] 按钮，插入式粘贴 ● 设定编辑区域 ● 获取声音 单击 [Copy]按钮 ● 粘贴声音 (1) 鼠标左键单击波表，确定粘贴开始位置 (2) 单击 [Paste] 按钮，插入式粘贴 ● 生成新文件 单击 [PNew]按钮，生成新文件窗口 ● 如内存容量不足，可把临时存储设置成硬盘

合成声音 (1) 在文件1中设定编辑区域 (2) 单击 [Copy]按钮，获取声音素材 (3) 关闭文件1 (4) 打开文件2 ● [操作步骤] (1) 在文件1中设定编辑区域 (2) 单击 [Copy]按钮，获取声音素材 (3) 关闭文件1 (4) 打开文件2 (5) 鼠标左键单击波表，确定合成开始位置 (6) 单击 [Mix] 按钮 (7) 调整合成素材的音量 (8) 单击[确定]按钮 ● 被合成的素材应采样频率一致，格式相同

增加效果 t Volume ECHO原理 (1) 单击 按钮 (2) 调整延迟时间 (3) 调整回声音量 (4) 设置回响效果 ● 设定编辑区域 t Volume 延迟时间 ECHO原理 ● 制作回声 (1) 单击 按钮 (2) 调整延迟时间 (3) 调整回声音量 (4) 设置回响效果 √— 无穷余音 (5) 单击 [确定] 按钮

淡入淡出效果 (1) 单击 按钮 (2) 调整初始音量 (3) 单击 [确定] 按钮 (1) 单击 按钮 (2) 调整减弱音量 ● 设定编辑区域 ● 淡入 (1) 单击 按钮 (2) 调整初始音量 淡入过程 淡出过程 (3) 单击 [确定] 按钮 ● 淡出 (1) 单击 按钮 (2) 调整减弱音量 (3) 单击[确定]按钮

音频处理实例 调入wav格式的语音 为语音添加回声 剪贴板 复制到剪贴板 关闭语音窗口 调入乐曲 淡入淡出 调整音量 剪贴板 合成 保存 ● 使用 GoldWave 软件合成素材 剪贴板 复制到剪贴板 关闭语音窗口 调入乐曲 淡入淡出 调整音量 合成 剪贴板 保存

保存声音文件 (1) 选择“文件／另存为” (2) 选择保存地点 (3) 输入文件名 (4) 选择属性 (采样频率) ● [操作步骤] (1) 选择“文件／另存为” (2) 选择保存地点 (3) 输入文件名 (4) 选择属性 (采样频率) (5) 单击 [保存]按钮 ● 在设置文件属性时，采样频率不能过低，否则失真 ● 关于注册 未注册软件只允许使用15天，每次启动提示注册 注册方法：选择“选项／注册”，输入注册码