第四章 音訊媒體. 備註：可依進度點選小節 4-1 語音數位化 4-2 數位音效種類 4-3 認識音訊壓縮 第四章 音訊媒體 4-4 數位音訊剪輯與錄音機程式.

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1 第四章 音訊媒體

2 備註：可依進度點選小節 4-1 語音數位化 4-2 數位音效種類 4-3 認識音訊壓縮 第四章 音訊媒體 4-4 數位音訊剪輯與錄音機程式

3 3 從各位早上起床開始，四周就 充滿了各式各樣的聲音，如鳥 叫聲、收音機音樂聲、吵人的 鬧鐘聲等，而人與人之間主要 也是透過聲音來進行言語間的 溝通。隨著多媒體相關技術的 進展，一般來說，電腦最基本 會配備的喇叭應有兩個，一個 播放左聲道，一個播放右聲道 。現在利用電腦來製作音訊產 品已經是一件相單簡單的工作 ，例如波形音訊的錄製，甚至 於錄好的音訊檔，還可以利用 軟體來進行後續的處理與編輯 。 第四章 音訊媒體 ＜ 圖 4-1 生活中充滿了各式各樣 的聲音 ＞

4 4 簡單來說，聲音是由物體振動造成，並透過如空氣般的 介質而產生的類比訊號，也是一種具有波長及頻率的波 形資料，以物理學的角度而言，可分為音量、音調、音 色三種組成要素。其中音量是代表聲音的大小，音調是 發音過程中的高低抑揚程度，可以由阿拉伯数字的調值 表示，而音色就是聲音特色，就是聲音的本質和品質， 或不同音源間的區別。 Tips 分貝 (dB) 是音量的單位，而赫茲 (Hz) 是聲音頻率的單位 ， 1Hz 為每秒震動一次。

5 5 因為聲音訊號是屬於連續性的類比訊號，而電腦只能辨識 0 或 1 的數位訊號，例如我們可以麥克風將所收錄的類比訊號 轉為數位訊號，稱為 ADC(Analog-to-Digital Conversion) ， 或將處理完後的數位訊號轉換為類比音號透過喇叭輸出，則 稱為 DAC(Digital-to-Analog Conversion) 。 所謂語音數位化是將類比語音訊號，透過取樣、切割、量化 與編碼等過程，將其轉為一連串數字的數位音效檔。數位化 的最大好處是方便資料傳輸與保存，使資料不易失真。例如 VoIP, (Voice over IP ，網絡電話 ) 就是一種提升網路頻寬效 率的音訊壓縮型態，不過音質也會因為壓縮技術的不同而有 差異。 由於聲音的類比訊號進入電腦中必須要先經過一個取樣 (sampling) 的過程轉成數位訊號，這就和取樣頻率 (sample rate) 和取樣解析度 (sample resolution) 有密切的關聯，請看 以下的說明。 4-1 語音數位化

6 6 將聲波類比資料數位化的過程，由於 利用數字來表示的聲音是斷斷續續的 ，所以將模擬訊號轉換成數字訊號的 時候，就會在模擬聲音波形上每隔一 個時間裡取一個幅度值，這個過程我 們稱之為「取樣」。通常會產生一些 誤差，取樣也分為單聲道 ( 單音 ) 或雙 聲道 ( 立體聲 ) 。至於取樣頻率，每秒 鐘聲音取樣的次數，以 赫茲 (Hz ) 為 單位。 例如各位使用麥克風收音後，再由電 腦進行類比與數位聲音的轉換, 轉換 之後才能儲存在電腦媒體中。取樣解 析度決定了被取樣的音波是否能保持 原先的形狀，越接近原形則所需要的 解析度越高。 4-1-1 取樣 圖 4-2 聲波圖形 ( 取樣前 )

7 7 在取樣的過程中，這段間隔的時間我們就稱它為「取樣 頻率」也就是每秒對聲波取樣的次數，以赫茲 (Hz) 為單 位。市面上的音效卡取樣頻率有 8KHz 、 11.025KHz 、 22.05KHz 、 16KHz 、 37.8KHz 、 44.1KHz 、 48KHz 等 等，而這個取樣的頻率值越大，則聲音的失真就會越小 。常見的取樣頻率可分為 11KHz 及 44.1KHz ，分別代表 一般聲音及 CD 唱片效果。而現在最新的錄音技術，甚 至 DVD 的標準則可達 96 KHz 。 密度愈高當然取樣後的音質也會愈好，不過取樣頻率越 高，表示聲音取樣數越多，失真率就愈小，越接近原始 來源聲音，不過所佔用的空間也越大。 4-1-2 取樣率

8 8 取樣解析度 (sampling resolution) 代表儲存每一個取樣 結果的資料量長度，以位元為單位，也就是要使用多少 硬碟空間來存放每一個取樣結果。如果音效卡取樣解析 度為 8 位元，則可將聲波分為 2 8 =256 個等級來取樣與解 析，而 16 位元的音效卡則有 65536 種等級。如下圖中切 割長條形的密度為取樣率，而長條形內的資料量則為取 樣解析度： 4-1-3 取樣解析度 圖 4-3 聲波圖形 ( 取樣中 )

9 9 就像各位常聽的 CD 音樂，取樣率則為每秒鐘取樣 44100 次 (44.1KHz) ，取樣解析度為 16 位元 ( 共有 2 16 =65536 個位階 ) 。 例如 CD 音樂光碟上儲存 1 秒的聲音共有 44100 筆，每筆有 16 位元，因此資料量是： 44100×16=705600bps=705.6kbps 下圖則是將代表聲波的紅色曲線拿掉，內容所表示的長 條圖數值就是轉換後數位音效的資料： 圖 4-4 聲波圖形 ( 取樣後 )

10 10 數位音效依照聲音的種類區分，可分為「波形音訊」及 「 MIDI 音訊」。分述如下： 4-2 數位音效種類

11 11 是由震動音波所形成，也就是一般音樂格式，因時間點 的不同而產生聲音強度的高低。在它轉換成數位化的資 料後，電腦便可以加以處理及儲存，例如旁白、口語、 歌唱等，都算是波形音訊。 4-2-1 波形音訊

12 12 MIDI 是 Multipule Instrument Digital Interface 的縮寫，意思 是多重樂器數位介面， 就像是數位音效裝置的 共同語言。為電腦合成 音樂所設計，並不能算 是真正音樂格式，是利 用儲存於音效卡上的音 樂節拍資料來播放音樂 。也就是 Midi 音樂檔案本 身只紀錄各種不同音質 的樂器，也能紀錄樂器 演奏時所設定的聲音高 低、時間長短、以及聲 音大小。 4-2-2 MIDI 音訊

13 13 音訊數位化是多媒體產品製作上的重要一環，而數位音 訊的壓縮與音效處理一直是數位音訊相關應用的核心技 術。例如聲音編碼的計算容量方式是指儲存 1 秒的聲音 需要多少位元的資料。 4-3 認識音訊壓縮

14 14 由於沒有經過壓縮的影像和音訊資料容量非常龐大，除了可 大幅壓縮音樂檔案，也節省大量的存放空間，也不至於損失 太多的音質表現。事實上，所謂音訊壓縮（ Audio Compression ）的基本原理是將人類無法辨識的音訊去除， 在不會被察覺的情況下，儘量減少資料量的同時，也能維持 重建後的音訊品質，就稱為失真破壞性壓縮。 聲音壓縮之後，不可能完全如原音重現般地轉換到另一種音 訊格式。壓縮比越高，則刪減的訊號越多，失 ­ 真的情況也加 大。至於聲音的品質，除了由壓縮方式來決定之外，往往以 位元傳輸率來表達其所展現出的品質。 所有形式的壓縮音訊都會使用有效演算法，將我們聽不到的 音訊資訊去除。其也就是利用一套數學計算的程序來編碼， 不過每一個壓縮算法，必定有一個相對的解壓縮方法。優質 的音訊壓縮技術可確保對話品質清晰的程度。 4-3-1 音訊壓縮簡介

15 15 數位音效的音效檔格式有許多種，不同的音樂產品有不 同格式。例如遊戲中所使用的音效檔案是以 Wave 格式 與 Midi 格式這兩種格式的檔案為主。以下是常用的音效 檔案格式介紹： WAV 為波形音訊常用的未壓縮檔案格式，也是微軟所制定的 PC 上標準檔案。以取樣的方式，將所要紀錄的聲音， 忠實的儲存下來。其錄製格式可分為 8 位元及 16 位元， 且每一個聲音又可分為單音或立體聲，是 Windows 中 標準語音檔的格式，可用於檔案交流的音樂格式，而檔 案相當大，一首歌約 45MB 。 Wave 格式的音效檔案在 所佔容量上會比較大，一般的音樂 CD 最多只能容納約 15 到 20 首的歌曲（以一首約 2 到 4 分鐘來計算）。 4-3-2 常用音效檔格式

16 16 例如遊戲中對於音效的品質要求極高，或是想讓遊戲中 的音樂成為賣點之一（像是巴冷公主遊戲中的原住民吟 唱），通常就會採用 Wave 格式的音效檔案，或是更進 一步的提供音效片（通常就是一片音樂 CD 片），讓玩 家可以在遊戲進行時置入播放，或是單獨使用於隨身聽 或是音響之中。 MIDI MIDI 為電子樂器與電腦的數位化界面溝通的標準，是 連接各種不同電子樂器間的標準通訊協定。優點是資料 的儲存空間比聲波檔小了很多，不直接儲存聲波，而儲 存音譜相關資訊，而且樂曲修改容易。不過難以使每台 電腦達到一致的播放品質，而這也正是使用 MIDI 檔的 缺點。

17 17 MP3&MP4 MP3 是當前相當流行的破壞性音訊壓縮格式，全名為 MPEG Audio Layer 3 ，為 Moving Pictures Expert Group 團體研發 的音訊壓縮格式。也就是採用 MPEG-1 Layer 3 （ MPEG-1 的第三層聲音）來針對音訊壓縮格式所製造的聲音檔案，可 以排除原始聲音資料中多餘的訊號，並能讓檔案大量減少。 使用 MP3 格式來儲存只有 WAV 格式的十分之一，音質僅 略低於 CD Audio 音質。 將 WAV 純聲音檔經由 MP3 的壓縮技術，而產生壓縮比例大 約 1 ： 10 的音樂聲音檔，是屬於失真性的壓縮格式。如果將 MP3 燒錄成光碟，一片 CD 光碟可儲存 100 多首的 MP3 歌曲 。目前更推出 MP4 格式，所使用的是 MPEG-2 AAC 技術， 可將各種的多媒體技術充分用進來。相較於 MP3 是壓縮比提 高，且音質更好，另外 MP3 只能呈現音訊，但 MP4 可以是影 片, 音訊, 影片 + 音訊的方式呈現。

18 18 TIPS iPod 是蘋果電腦於所發表的最新型數位隨身聽產品，具 有富現代感的超炫外殼與時尚化介面，只要使用觸控式 按鍵轉盤，就可以調整音量、隨意點選歌曲。使用 USB2.0 傳輸介面，可存取約上千首以上的 MP3 歌曲 ，可以快速將完整的數位音樂自動下載到 iPod 。至於 MP4 播放器 (Mp4 Player) ，是一種攜帶型媒體播放器， 除了可聽 MP3 音樂外，還可欣賞影片、瀏覽數位照片 等。 ＜圖 4-6 ipod 與 Mp4 Player 產品 相關網頁＞

19 19 AIF aif 是 Audio Interchange File Format 的縮寫，為蘋果電 腦公司所開發的一種聲音檔案格式，主要應用在 Mac 的 平台上。 CDA 音樂 CD 片上常用的檔案格式，是 CD Audio 的縮寫，由 飛利浦公司訂製的規格，要取得音樂光碟上的聲音必須 透過音軌抓取程式做轉換才行。 AU UNIX 作業系統上常用的檔案格式。

20 20 所謂數位音訊剪輯，就是透過軟體直接將現成的音效檔 編輯，加工後變成自己所期望的音效檔。而 Windows 所提供的｢錄音機」程式，便是一個簡單又實用的工具 。不但可以錄製、剪輯、混音、效果等功能，其操作介 面簡易，讓使用者不必透過專業錄音室的設備，就能達 成音效剪輯的製作工作。 4-4 數位音訊剪輯與錄音機程式

21 21 當各位從｢開始 / 所有程式 / 附屬應用程式 / 娛樂 / 錄音機」 指令，便可以開啟該程式。 4-4-1 啟動錄音機程式

22 22 要開啟或播放音訊檔，首先請各位執行「檔案 / 開啟舊 檔」指令，找到既有的音訊檔後，接著按下視窗下方的 播放 鈕，即可從喇叭或耳機中聽到這個音訊檔的內 容。 4-4-2 開啟與播放音訊檔

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25 25 除了開啟既有的音訊檔外，使用一些外部裝置（例如麥 克風、錄音機等）來錄製聲音，也是取得音訊檔的主要 方法。現在請各位先將麥克風連接上電腦，讓我們開啟 一個新檔，並透過麥克風來錄製新的音訊檔。 4-4-3 音訊檔的錄製

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30 30 除了自行錄製音效外，您也能夠將一般音樂 CD 中的內 容轉錄到錄音機的程式中，成為新的音訊檔。 範例：轉錄音樂 CD 中的音訊內容 4-4-4 錄製 CD 音樂

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35 35 錄製完的聲音如果有不盡完美的地方，或許聲音太小、 結尾的空白太多、改變聲音品質、或是想將多個聲音混 合，您都可以利用錄音程式來加以編輯。以音檔前後的 雜音或多餘的空白而言，可使用「編輯 / 刪除目前位置 之前的內容」或「編輯 / 刪除目前位置之後的內容」來 加以刪除。 4-4-5 刪除多餘的聲音

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38 38 聲音太小或太大，各位也可以使用「效果 / 增加音量」 或「效果 / 降低音量」指令來加以調整。 4-4-6 增加或減小音量

39 39 現有的聲音，如果想要將它插入到某個聲音之中，也可 以執行「編輯 / 插入檔案」指令，就可以將目前的音檔 與指定的音檔合併成一個音檔。 4-4-7 插入音檔

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43 43 錄製的聲音旁白如果要和背景音樂混合在一起，利用｢ 錄音機」程式也可以輕鬆做到，請執行「編輯 / 與檔案 混合」指令即可混音。 4-4-8 音檔的混音處理

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47 47 wav 音檔通常檔案比較大，如果因為需要想要將立體聲 改為單聲道，以降低檔案量，可在錄音程式中執行「檔 案 / 內容」指令，在開啟的視窗中按下「立即轉換」鈕 ，即可在「屬性」的欄位處加以選擇。 4-4-9 更改聲音品質

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49 49 Q&A 討論時間 本章結束