数字音频处理技术

计算机应用技术专业课程教案 作者：黄金栋

数字音频处理技术天狮学院 电子计算机系 计算机应用技术教研室 黄金栋2012年2月4日 1

计算机应用技术专业课程教案 作者：黄金栋

课程定位:本门课程是多媒体方向的学生学习并亲身体验数字音频制作的重要专 业技术课。也是多媒体技术课程体系的重 要环节之一。

数字 音频 处理 技术

课程任务:通过本课程的学习，学生可以学到数字音频技术基础知识，熟悉专业 声卡的相关知识，熟悉不同种类数字音频 编辑软件和工作站软件的性能特点和工作 方式，能够利用有代表性的数字音频编辑 软件独立制作出数字音频作品。

课程安排:总学时34学时。理论学时18学时，实验学时16学时。2012年2月4日 2

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课程要求:1)考核标准: “总成绩=平时成绩×35%+实 验成绩×15%+期末成绩×50%”标准。 注:平时成绩=出勤+课上表现+提交作业情 况+课上提问+平时小测验 上课铃响15分钟内迟到的,两次计为一次旷 课,上课铃响15分钟后迟到的,计为一次旷课; 出勤率不足1/3的,取消期末考试资格。 2)考核范围: 数字音频技术基础 声卡及其驱动 单轨音频编辑软件 多轨音频编辑软件 综合型音频工作站软件 软件效果器和软件乐器3

数字 音频 处理 技术

2012年2月4日

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一、 数字 音频 技术 基础

2012年2月4日

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声音的物理特性声音本质上是一种机械振动波，也称之为声波，它通过 空气传播到人耳，刺激神经后使人的大脑产生感觉，即 听觉。自然界的声音是一个随时间连续变化的模拟信号， 单一频率的声波可用一条正弦波表示，如下图所示。研 究表明，一般的声音都是由许多不同频率的正弦信号组 合成的。

1、 声 音 的 特 性2012年2月4日

声波或正弦波有两个主要参数：频率(Frequency)和幅 度(Amplitude),幅度表示声音信号的强弱程度，频率 反映出声音音调的高低。 (1)频率与音调 (2)幅度与音强 (3)频带宽度

语音、音乐与 语音、音乐与音效5

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采样与采样频率

2、 声 音 的 数 字 化2012年2月4日

在某些特定的时刻对模拟信号进行测量叫做采样 (Sampling),这样就把时间上连续的模拟信号通过抽取 样本，变成时间上不连续的信号序列。每秒钟需要采集多 少个声音样本，称为采样频率，单位用赫兹(Hz)来表 示。 采样率越高，音频信号越不失真，声音品质越好。采样的 三个标准频率分别为44.1 kHz(CD品质的音乐)、22.05 kHz(中等品质的音乐或语音)、11.025 kHz(语音)。

量化与量化位数量化(Quantization)是指将采样所得的值数字化，即用 二进制来表示模拟量。用来描述音频信号样本的二进制位 数，称为量化位数(或称位深度),它决定了模拟信号数 字化以后的动态范围，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。

声道音频文件有单声道(Mono)和双声道之分。双声道又分 为左、右声道。双声道声音文件比单声道声音文件大一倍， 因为双声道存储的信息比单声道大两倍。双声道文件可以 将左、右两个声道的声音分别保存成单声道文件，也可以 将左、右声道混合后通过一个单声道输出一个立体声 (Stereo)声音文件。6

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声音质量与数据率

2、 声 音 的 数 字 化2012年2月4日

根据声音的频带，通常把声音的质量分成5个等级，由 低到高分别是电话(Telephone)、调幅(Amplitude Modulation,AM)广播、调频(Frequency Modulation,FM)广播、激光唱盘(CD-Audio)和数 字录音带(Digital Audio Tape,DAT)的声音。

声音文件的大小声音文件大小的简单计算公式为：文件大小=采样频率 (Hz)×量化位数(bit)×声道数×音频秒数÷8 (Byte)

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什么是MIDI 什么是MIDIMIDI是英文Musical Instrument Digital Interface的缩写， 中文含义是乐器数字接口。它是用于在电子乐器，如音乐 合成器(Music Synthesizers)或乐器(Musical Instruments) 之间以及电子乐器和计算机之间交换音乐信息的一种标准 协议，是音乐与计算机技术结合的产物。

MIDI的处理过程 MIDI的处理过程

3、 认识 MIDI

MIDI是乐器和计算机使用的一种标准语言，是一套指令 (即命令)的约定，它指示乐器(即MIDI设备)要做什么， 怎么做，如演奏音符、加大音量、生成音响效果等。MIDI 记录的不是声音信号，它不是把音乐的波形进行数字化采 样和编码，而是将数字电子乐器的弹奏过程记录下来，如 按了哪一个键、力度多大、时间多长等。当需要播放这首 乐曲时，根据记录的乐谱指令，通过音乐合成器生成音乐 声波，经放大后由扬声器播出。

MIDI 的合成MIDI音乐的合成方法主要有两种：一种是频率调制 (Frequency Modulation,FM)合成法，另一种是乐音样 本合成法，也称为波形表(Wavetable)合成法。2012年2月4日 8

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4、 常见 声音 文件 格式

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声卡的功能声卡的基本功能就是将数字音频信号通过声卡上的数字模 拟转换器转换成模拟信号，最后输出到耳机、扬声器等声 响设备，或是将来自话筒等输入设备的模拟信号通过模数 转换得到数字音频。

声卡的接口与使用

5、 声音 的采 集与 编辑

2012年2月4日

声卡通过卡上的许多插口和接口与其他设备相连，其中主 要位于卡内的插口和接口有： ① CD-ROM数据接口：可与CD-ROM驱动器的数据接口相 连，可以直接播放CD唱盘。 ② CD音频数据接口：与CD-ROM音频线相连，当CDROM播放CD唱盘时可将音频信号直接通过声卡的功放送 到扬

声器。 位于声卡后面板上的插口和接口通常有： ① 线性输入(Line In):可与盒式录音机、唱机等相连进 行播放或录音。 ② 话筒输入(Mic In):可与话筒相连，进行语音录入。 ③ 线性输出(Line Out):可跳过声卡的内置放大器，连 接一个有源扬声器或外接放大器进行音频的输出。 ④ 扬声器输出(Speaker Out):从声卡内置功率放大器 连接扬声器或耳机进行输出，该插口的输出功率一般为 2~4 W。 ⑤ 游戏杆/MIDI接口(Joystick/MIDI):可将游戏杆或 10 MIDI设备如MIDI键盘连接到声卡上。

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5、 声音 的采 集与 编辑

2012年2月4日

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数字声音的编辑处理录制下来的声音文件，可以借助声音编辑软件对 它进行编辑，Windows附件中的“录音机”除了 录音还可以实现一些简单的编辑功能，如剪切掉 音频中前后不需要的部分、对两个音频文件进行 混合、调整音量、制作简单的音频效果等。 若需要进行更复杂的编辑则要使用专门的声音编 辑软件，常用的声音编辑软件有 ULead公司的Audio Editor、 Sonic Foundry公司的Sound Forge、 Syntrillium Software公司的Cool Edit Pro、 GoldWave公司的GoldWave等。

5、 声音 的采 集与 编辑

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