多媒体音频信息处理 音频信号及其概念 模拟音频的数字化过程 声卡 音频文件的格式与处理软件 乐器数字接口-MIDI
音频信号及其概念 声音处理技术历史回顾 图4-2用磁带记录声音的录音机
声音信号的形式 图4-4 在自然界，声波与水波一样都是一种振动波
图4-5 用声音录制软件记录的英文单词”Hello”语音的实际波形
模拟音频信号的物理特征 图4-6 声波的频率、周期与振幅
模拟与数字 图4-7 借助于A/D或D/A转换器，模拟信号和数字信号可以互相转换
4.1.5 与声音有关的几个术语 所谓听觉，就是接收声音并转换成神经脉冲的过程。所谓感知是指将听到的声音经过大脑的处理后转换成给定的含义。 音高是人对声波频率的主观属性，它首先与声波的频率有关。声波的振动频率高，我们听到的声音就高，反之亦然，但它们之间并非线性关系。 音色是声波波形的主观属性。不同的发音体所发出的音波都有自己的特异性。声波的类型是多种多样的，一般可分为纯音和复合音两大类。 语音是特殊的复合音。语音由元音和辅音所构成。元音是一种能连续发出的音乐，辅音主要是不能连续发出的短促的噪音，元音与辅音合成汉语音节。 响度是声波振幅的主观属性，它是由声波的振幅引起的。振幅越大则响度越大，但它们之间也不是线性关系。
声音质量的评价 1．声音客观质量的度量方法 2．声音主观质量的度量 3.声音质量分级与带宽 图4-8 四级声音质量的频率范围
模拟音频的数字化过程 图4-9 声音的采样和量化示意图
采样 量化 为实现A/D转换，需要把模拟音频信号波形进行分 割，以转变成数字信号，这种方法称为采样(Sampling)。 用某种数字化的方法来反映某一瞬间声波幅度的电 压值的大小称为量化
声音采样与量化过程示例 图4-10 采样频率为1000Hz，10个量化等级的波形
图4-11 经过D/A转换器得到的信号波形(直线段的波形)有较大的失真
图4-12 采样率为2000Hz，量化等级为20的采样量化过程
图4-13 采样率为4000Hz，量化等级为40的采样量化过程
编码 图4-14 音频信号处理过程
声卡 声卡的工作原理 图4-16 声卡工作原理框图
1．主芯片-数字信号处理器 2．混音芯片-CODEC 图4-18 Sound Blaster PCI64声卡的混音器设置界面
3.合成器 MIDI合成器有两种：频率调制合成器(FM合成器)、波形表(Wave table合成器)。 4.总线接口和控制器 总线接口和控制器由数据总线双向驱动器、总线接口控制逻辑、总线中断逻辑和DMA控制逻辑组成。 5.外部输入输出口 声卡外部输入输出口均为3.5mm规格插口（MIDI/Joystick除外）
声卡的性能指标 1．音频技术指标 2．MIDI音频 3．声道数 图4-19 5.1声道系统的布局图
4.多音频流输出 5.I/O设备接口 6.声卡软件 7．总线结构 图4-20 支持5.1声道系统的声卡接口
音频文件的格式与处理软件 数字音频的文件格式 图4-21 常用音频格式
1.WAV文件 2.VOC文件 3. MP3 4.MP4 5.RealAudio文件—.RA/.RM/.RAM 6.AIFF文件——.AIF/.AIFF 图4-22 MP3是Internet上流行的音乐格式
音频制作与处理软件 1．CoolEdit 图4-25 CoolEditPro 的界面
2．Sound Forge 图4-26 Sound Forge音频处理软件
乐器数字接口-MIDI 什么是MIDI MIDI 是数字音乐接口（Musical Instrument Digital Interface)的缩写。或者说，MIDI是用来將电子乐器相互连接，或将MIDI设备与电脑连接成系统的一种通讯协议。 通过它，各种MIDI设备都可以准确传送MIDI信息。
MIDI系统的组成
1.合成器 图4-28 具有USB接口的MIDI键盘
2．音源 图4-29 硬件音源产品（Roland JV1080）
3．音序器(Sequencer) 4．采样器 5．其它设备 如录音设备、监听设备、音箱功放等
MIDI的工作过程 图4-31 MIDI的工作过程
FM与波表合成方式 1.FM合成法 FM称为“数字式频率调制合成法”，简称FM合成法。FM合成法生成音乐的基本原理是，用数字信号来表示不同音乐的波形，然后把它们组合起来，再通过数模转换器（ＤＡＣ）生成音乐播放。 2.波表合成法 使用FM合成法来产生各种逼真的音乐是相当困难的，有些音乐几乎不能产生。为了能真实地再现音乐，目前的声卡一般采用音乐样本合成法，即波表合成法。
GM-标准MIDI乐器排序表 MIDI音乐创作软件与音序软件 图4-33 CakeWalk Pro Audio音序软件主界面
图4-34 在Cakewalk Pro Audio能容易地对MID乐谱进行编辑和创作