多媒体技术应用教程之音频处理技术
多媒体计算机的数字音频处理技术实际应用简析
多媒体计算机的数字音频处理技术实际应用简析
随着多媒体计算机技术的不断发展，数字音频处理技术得到了广泛应用。
数字音频处
理技术利用计算机进行多种音频信号的处理和编辑，使人们能够更加方便地编辑、制作和
播放音频文件。
数字音频处理技术应用极为广泛，如音频录制、音频存储、音频格式转换、音频编辑等。
数字音频处理技术的应用可以提升传统音频处理的效率和质量，并且可以通过数字信
号处理算法提高音频质量的同时消除一些噪音和失真，使音频效果更加清晰和真实。
以下
是数字音频处理技术在一些实际场景中的应用。
首先，数字音频处理技术在音频录制领域有着重要的应用。
有了数字录音技术，录音
过程不再像传统的模拟录音那样受到环境噪音的影响，同时可以在录制完成后对音频文件
进行后期的处理。
另外，数字音频采集卡也可以实现音频数据的转换和输出功能，方便用
户输入和输出不同格式的音频数据。
其次，数字音频处理技术在音频存储领域也有着广泛的应用。
利用数字音频处理技术，人们可以将音频文件压缩到较小的文件大小，从而减少了存储空间的占用。
同时，数字音
频的存储方式还包括了 CD、DVD 和 MP3 等多种不同的储存介质，在这些不同的储存介质上，数字音频采用的格式也是不尽相同的，因此，数字音频处理技术还可以进行音频格式
转化处理。
最后，数字音频处理技术在音频编辑领域也有着十分重要的应用。
利用数字音频处理
技术，人们可以进行复杂的音频处理，如去噪、剪切、混音、合成、均衡和淡入淡出等。
同时，数字音频处理技术还支持音频效果的实时观察和调节，使音频编辑更加方便快捷。
多媒体技术应用教程2
2.1.1 人类听觉特性
3．响度和响度级 响度（Loudness） 人耳感受声音强弱的主观感觉 响度（Loudness）是人耳感受声音强弱的主观感觉 程度，这种感觉与音强、频率和波形都有关系， 程度，这种感觉与音强、频率和波形都有关系， 其度量单位为宋（Sone）， ），定义一个声压级为 其度量单位为宋（Sone），定义一个声压级为 40dB，频率为1kHz的纯音的响度为1Sone 1kHz的纯音的响度为1Sone。 40dB，频率为1kHz的纯音的响度为1Sone。 响度级（ Level） 响度级（Loudness Level）是指某响度与基准响度相 比的等级，其度量单位为方（Phon），定义1kHz ），定义 比的等级，其度量单位为方（Phon），定义1kHz 纯音的响度级为1Phon 1Phon。 纯音的响度级为1Phon。
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2.1.2 数字音频 音频信号是时间和幅度都连续变化的一维模拟信号 时间和幅度都连续变化的一维模拟信号， 音频信号是时间和幅度都连续变化的一维模拟信号， 要想在计算机中对它进行处理， 要想在计算机中对它进行处理，就要将它变成时 间和幅度都是离散的数字信号，所以数字音频是 间和幅度都是离散的数字信号，所以数字音频是 指音频信号经过离散化处理后再用一系列的数字 来表示的信号，其特点是保真度好，动态范围大。 来表示的信号，其特点是保真度好，动态范围大。 数字音频可分为波形声音 语音和音乐。 波形声音、 数字音频可分为波形声音、语音和音乐。波形声音 实际上包含了所有的声音形式， 实际上包含了所有的声音形式，因此数字音频有 时也泛称为声音。 时也泛称为声音。
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听阈图2-1 听阈-频率曲线
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2.1.1 人类听觉特性
2．音调 音调（Pitch）在物理学中是指声音的高低 声音的高低， 音调（Pitch）在物理学中是指声音的高低，实际上 就是指人耳对不同频率声音的一种主观感受。 就是指人耳对不同频率声音的一种主观感受。音 调主要由声音的频率决定， 调主要由声音的频率决定，同时也与声音强度有 频率高的声音，人感觉其音调也较高， 关。频率高的声音，人感觉其音调也较高，反之 人感知音调低的声音其频率也低。 ，人感知音调低的声音其频率也低。 对音调可以进行定量的判断，其度量单位为美（ 对音调可以进行定量的判断，其度量单位为美 Mel），定义一个声压级为40dB 频率为1kHz ），定义一个声压级为40dB， 1kHz的 Mel），定义一个声压级为40dB，频率为1kHz的 纯音的音调为1000Mel 1000Mel。 纯音的音调为1000Mel。
多媒体计算机的数字音频处理技术实际应用简析
多媒体计算机的数字音频处理技术实际应用简析随着计算机技术的发展，多媒体计算机已经成为了我们生活和工作中不可或缺的一部分。
在多媒体计算机中，数字音频处理技术是其中非常重要的一部分，它广泛应用于音频播放、音频编辑、语音识别等各个领域。
本文将对数字音频处理技术在实际应用中的一些情况进行简析。
一、数字音频处理技术的基本原理数字音频处理技术是利用计算机对音频信号进行数字化处理的一种技术。
它的基本原理是先将模拟音频信号经过采样、量化和编码等步骤转换成数字形式，然后再利用计算机进行各种处理和分析。
数字音频处理技术的实现离不开数字信号处理、傅里叶变换、滤波器设计等基本原理的支持。
二、数字音频处理技术在音频播放中的应用在多媒体计算机中，数字音频处理技术广泛应用于音频播放。
通过数字音频处理技术，计算机可以对音频信号进行解码并输出到扬声器或耳机中，实现音频的播放功能。
在这个过程中，数字音频处理技术可以对音频信号进行均衡、音量控制、环绕声效等处理，提高音频的品质和增强音乐的享受感。
虚拟现实是近年来一种兴起的新型互动娱乐方式，数字音频处理技术在其中也发挥了重要作用。
通过数字音频处理技术，可以实现虚拟现实中的环境音效、立体声音效等技术，增强用户的沉浸感和真实感，为虚拟现实带来更加丰富的体验。
随着科技的不断发展，数字音频处理技术也在不断创新和发展。
未来，数字音频处理技术有望在音频信号处理的算法和技术上有更大的突破，进一步提高音频处理的质量和效率。
数字音频处理技术可能会与人工智能、云计算等新技术相结合，为音频处理带来更多的可能性和发展空间。
音频处理技术教程
音频处理技术教程第一章：音频处理概述音频处理是指对声音信号进行加工、编辑、改变的过程。
随着数字音频技术的不断发展，音频处理已成为音频行业的重要组成部分。
本章将介绍音频处理的基本概念和作用，为后续章节的内容打下基础。
第二章：音频录制与采样率音频录制是指将声音信号转化为数字音频文件的过程，其中采样率是音频录制中的一个重要参数。
本章将介绍音频录制的原理及常用的录音设备，详细解释采样率的概念和影响，以及如何选择适当的采样率来保证音频质量。
第三章：音频编辑与剪辑音频编辑与剪辑是音频处理中常用的操作，它包括对音频文件进行剪切、粘贴、混音等处理。
本章将介绍音频编辑的基本流程和常见的编辑软件，详细讲解如何使用工具进行剪辑，以及如何处理混音效果。
第四章：音频滤波与均衡音频滤波与均衡是对音频信号进行频率调整的处理方法，它能够改变声音的音色和音质。
本章将介绍音频滤波与均衡的原理和常用的滤波器种类，详细讲解如何根据需求选择合适的滤波器，并进行调整和优化。
第五章：音频降噪与增益控制音频降噪与增益控制是音频处理中常见的技术，它们能够减少噪音干扰，提高音频的清晰度和音量。
本章将介绍音频降噪与增益控制的原理和方法，详细讲解如何使用降噪工具和增益控制器，以及如何处理特定场景下的音频问题。
第六章：音频特效与环绕声处理音频特效和环绕声处理是音频处理中常用的技术，在音频制作中起到增强音效和创造空间感的作用。
本章将介绍常见的音频特效和环绕声处理方法，详细讲解如何添加特效和调整参数，以及如何在不同环境下实现环绕声效果。
第七章：音频格式转换与压缩音频格式转换和压缩是将音频文件从一种格式转换为另一种格式，以及减小音频文件大小的过程。
本章将介绍音频格式转换和压缩的原理和方法，详细讲解常见的音频格式和压缩算法，并提供实例演示如何进行格式转换和压缩。
第八章：音频分析与频谱处理音频分析和频谱处理是对音频信号进行分析和处理的方法，它们在音频领域的应用非常广泛。
多媒体技术应用教程之音频处理技术
多媒体技术应用教程之音频处理技术音频处理技术被广泛应用于多媒体领域，包括音频编辑、音效设计、语音识别等方面。
本教程将介绍一些常见的音频处理技术及其应用。
1. 音频剪辑和混合：音频剪辑通常用于去除不需要的部分，例如噪音、杂音等。
音频混合则是将多个音频信号合并为一个，常用于音乐制作和广播节目制作。
2. 音频增强：音频增强技术可以提高音频的音质和音量。
例如，均衡器可以调整不同频段的音量，使音频更加平衡；压缩器可以控制音频的动态范围，使音量更加稳定。
3. 音频特效：音频特效可以为音频添加各种效果，例如混响、回声、合唱等。
这些效果可以增加音频的空间感和层次感。
4. 语音合成：语音合成技术可以将文字转换为语音，常用于电子书朗读、语音助手等应用。
通过调整语音合成器的参数，可以实现不同风格和音色的语音输出。
5. 语音识别：语音识别技术可以将人类的语音转换为文本，用于语音交互、语音搜索等应用。
通过训练语音识别模型，并结合语音信号处理算法，可以提高语音识别的准确性和稳定性。
6. 音频编码：音频编码技术可以将音频信号压缩，减小文件大小，方便传输和存储。
常见的音频编码格式包括MP3、AAC、WMA等。
7. 音频分析：音频分析技术可以对音频进行频谱分析、时频分析等，在音频信号中提取出有用的信息。
例如，音频分析可以用于音乐鉴赏、语音识别等领域。
8. 实时音频处理：实时音频处理技术可以对实时音频信号进行即时处理，例如实时音频效果处理、实时语音识别等。
这些技术在语音通信、音乐表演等领域有广泛应用。
以上是一些常见的音频处理技术及其应用。
随着科技的发展，音频处理技术将不断创新和进步，为音频领域带来更多可能性和创意。
续9. 音频降噪：音频降噪技术用于减少环境噪声对音频质量的影响。
通过将原始音频与噪声信号进行比较并去除噪声成分，可以使音频更加清晰，并提高语音信号的可识别性。
10. 音频分离：音频分离技术可以将混合在一起的多个音频信号分离出来。
多媒体技术之音频信息的获取与处理PPT课件( 75张)
常用音频采样率：8kHz、11.025kHz、16kHz、22.05kHz、44.1kHz 及 48kHz
2.2.2 数字音频获取
● 量化
量化概念
通过采样得到的表示声音强弱的函数 x(nT) 是连续的，为把 x(nT) 存入计 算机，就必须将采样值离散化，即量化成一个有限个幅度值的集合 x(nT)
多媒体技术及其应用
第二章 音频信息的获取与处理
● 主要知识点
2.1声音概述 2.2数字化音频 2.3音乐合成与 MIDI 2.4音频卡 2.5数字音频压缩标准
2.1.1 声音定义 ● 声音概念 ● 声音特性
2.1.2 声音基本特点 ● 声音传播 ● 声音频率 ● 声音传播方向 ● 声音三要素 ● 声音连续、相关及
实时性 声音具有实时性。对处理声音的计算机硬件和软件提出很高要求
2.2 数字化音频
转换
模拟信号
数字信号
音频数字化需要考虑的问题
采样、量化、编码
模 拟 信 号 的 数 字 化 过 程
100101100011101
音频信号处理过程流程
音
频采
开信 样
始
号 频
频 率
率
采 样
量 化
保 存 为 声 音 文 件
周期
用声音录制软件记录的英文单词“Hello”的语音 实际波形
2.1.2 声音特点
● 声音的传播方式
声音是依靠介质 ( 比如：空气、液体、固体 ) 的振动进行传播的 声源是一个振荡源，它使周围介质产生振动，并以波的形式传播 人耳感觉到这种传播过来的振动，反映到大脑，就意味听到声音 声音在不同的介质中传播，其传播速度和衰减速率都是不一样的
多媒体信息处理技术音频处理技术
多媒体信息处理技术音频处理技术多媒体信息处理技术之音频处理技术在当今数字化的时代，多媒体信息处理技术正以前所未有的速度发展和普及，其中音频处理技术作为重要的组成部分，在众多领域发挥着关键作用。
从我们日常聆听的音乐、观看的电影，到专业的音频录制和广播，音频处理技术都在默默地塑造着我们的听觉体验。
音频处理技术，简单来说，就是对声音信号进行采集、编辑、编码、存储、传输和播放等一系列操作的技术手段。
它旨在提高音频质量、增强音频效果、实现音频的有效传输和存储，以及满足各种不同应用场景的需求。
音频处理技术的第一步通常是音频采集。
这涉及到使用合适的麦克风或其他音频输入设备，将声音转换为电信号。
麦克风的类型多种多样，如动圈式麦克风、电容式麦克风等，它们在灵敏度、频率响应和指向性等方面各有特点，适用于不同的场景。
例如，动圈式麦克风通常更耐用，适用于现场演出等较为嘈杂的环境；而电容式麦克风则具有更高的灵敏度和更宽的频率响应，适用于录音室等对音质要求较高的场所。
采集到的音频信号往往需要进行预处理。
这包括滤波、降噪、增益调整等操作。
滤波可以去除特定频率范围的噪声或干扰，例如，使用低通滤波器可以去除高频噪声，使声音更加平滑。
降噪技术则用于减少环境噪声的影响，提高音频的清晰度。
增益调整则可以使音频信号的幅度达到合适的范围，避免信号过弱或过强导致的失真。
音频编码是音频处理中的关键环节之一。
通过编码，可以将音频数据压缩成较小的文件，便于存储和传输。
常见的音频编码格式有MP3、WAV、FLAC 等。
MP3 是一种广泛使用的有损压缩格式，它在大幅减小文件大小的同时，仍能保持相对较好的音质，适用于大多数消费级应用。
WAV 则是一种无损格式，保留了原始音频的所有信息，但文件较大。
FLAC 也是无损压缩格式，与 WAV 相比，它能在不损失音质的情况下显著减小文件大小。
音频编辑是音频处理技术中非常实用的一部分。
它允许我们对音频进行剪辑、拼接、混音等操作。
多媒体技术及应用数字音频技术02
4. WMA文件
WMA(Windows Media Audio)是 Windows Media格式中的一个子集(音频 格式)。
特点：压缩到MP3一半
多媒体技术及应用数字音频技术02
2-11
2.1 数字音频基础
5. MIDI和RMI文件 MIDI(乐器数字接口)是由一组音乐、乐 谱或乐器符号的数字集合。 特点：播放效果与硬件相关，数据量很小， 音质不高、音色单调等 6.VOC文件 创新公司开发的声音文件格式，由文件头 块和音频数据块组成。
音乐是符号化的声音。
多媒体技术及应用数字音频技术02
2.1 数字音频基础
二、声音的数字化 1.声音信号的类型 模拟信号(自然界、物理) 数字信号(计算机) 2.声音数字化过程
模拟信号
采样
量化
编码
数字信号
模拟信号
A/D ADC D/A DAC
数字信号
多媒体技术及应用数字音频技术02
2.1 数字音频基础
霍夫曼编码、算术编码、行程编码 ②有损压缩
波形编码--PCM、DPCM、ADPCM 子带编码、矢量量化
参数编码--LPC 混合编码--MPLPC、CELP
多媒体技术及应用数字音频技术02
2.2 数字音频压缩标准
二、音频压缩技术标准
分类
电话语 音质量
调幅广 播质量 高保真 立体声
标准 G.711 G.721 G.723 G.728
多媒体技术及应用数字 音频技术02
2020/11/14
多媒体技术及应用数字音频技术02
第二章 数字音频技术
2.1 数字音频基础 2.2 数字音频压缩标准 2.3 声卡与电声设备 2.4 MIDI与音乐合成 2.5 音频编辑软件 2.6 语音识别技术 本章小结
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2.4 音频实验 2.4.1音频处理实验 2.4.2录制歌曲实验
第二章 音频处理技术
2.1 音频基本原理
2.1.1 人类听觉特性 2.1.2 数字音频 2.1.3 声音 2.1.4 语音
近十年来，随着计算机技术的高速发展，以及能同 时满足数字信号的高压缩率和数字信号的高保真 透明重放质量的压缩算法及标准得到大量开发与 使用，数字音频已经广泛应用于因特网、多媒体 及无线通信系统，CD品质的数字音频已经从根本 上替代了模拟音频。因此，人们对音频信号数字 化处理提出了越来越高的要求，相应软硬件实现 手段的效率也在不断提高。
➢ 2.1.1 人类听觉特性
音频信号的感知过程与人耳的听觉系统密不可分。 对于人类听力感知的研究，其范围从人耳的生理 设计到大脑对听觉信息的解释。当前，大部分感 知音频的编码算法都是基于心理声学模型的。
➢ 2.1.1 人类听觉特性
1．听阈与听域 2．音调 3．响度和响度级 4．绝对听觉门限 5．临界频带 6．同时掩蔽 7．异时掩蔽 8．感知熵
若掩蔽声音出现之前的一段时间内发生掩蔽效应， 则称为超前掩蔽，否则称为滞后掩蔽。
➢ 2.1.1 人类听觉特性
8．感知熵
感知熵（Perceptual Entropy）指利用心理声学的掩 蔽现象和信号能量化原理来测量音频信号中感知 相关的信息。一般以位（bit）作为单位，实际上 表示了音频信号压缩的理论极限。
对声音波形采样的频率直接影响声音的质量，采样频率越高， 声音保真度越好，但所要求的数据存储量也越大。
根据采样定理，当采样频率大于信号最高频率的两倍时，在 采样过程中就不会丢失信息，并且可以用采样后的信号重 构原始信号，从而不失真地还原出原始的声音信号。
对于音频，最常用的采样频率有三种：44.1kHz、22.05 kHz 和11.025 kHz，其中44.1kHz采样频率是最常用的。
图2-1 听阈-频率曲线
➢ 2.1.1 人类听觉特性
2．音调
音调（Pitch）在物理学中是指声音的高低，实际上 就是指人耳对不同频率声音的一种主观感受。音 调主要由声音的频率决定，同时也与声音强度有 关。频率高的声音，人感觉其音调也较高，反之 ，人感知音调低的声音其频率也低。
对音调可以进行定量的判断，其度量单位为美（ Mel），定义一个声压级为40dB，频率为1kHz的 纯音的音调为1000Mel。
➢ 2.1.2 数字音频
音频信号是时间和幅度都连续变化的一维模拟信号， 要想在计算机中对它进行处理，就要将它变成时 间和幅度都是离散的数字信号，所以数字音频是 指音频信号经过离散化处理后再用一系列的数字 来表示的信号，其特点是保真度好，动态范围大。
数字音频可分为波形声音、语音和音乐。波形声音 实际上包含了所有的声音形式，因此数字音频有 时也泛称为声音。
➢ 2.1.1 人类听觉特性
1．听阈与听域
听阈（Auditory Threshold）就是指人能听到的最低 声压级（Sound Power Level，SPL）。
听域（Audible Area）是指人能感知的声音的范围， 正常人耳能够感知的频率范围大致是20Hz～ 20kHz；正常人能感知声音的声压级范围是0～ 128dB。
2.1.2 数字音频
用计算机来处理音频信号必须将模拟音频信号转换 成有限个数字表示的离散序列，过程为：选择采 样频率，即进行采样；选择分辨率，即进行量化 ；最后编码形成声音文件。声音的采样与量化如 图所示。
➢ 2.1.2 数字音频 1.采样
采样（Sampling）指把模拟信号在时域上以固定的时间间隔 对波形的值进行抽取，再用若干位二进制数表示。
图2-2 人耳可听最小响度曲线
➢ 2.1.1 人类听觉特性
4．绝对听觉门限
绝对听觉门限（Absolute Threshold of Hearing， ATH）指一个人在没有噪声的环境下，能够产生 听觉，感知到一个纯音信号（某频率点）的最小 能量幅度。
绝对听觉门限用声压级表示，静音为0dB，痛阈为 140dB。
声道数是声音通道的个数，指一次采样的声音波形个数。
➢ 2.1.2 数字音频 2.量化
量化（Quantity）的目的是将采样后的信号波形的 幅度值（样本）进行离散化处理，样本从模拟量 转化成了数字量。
量化位数越多，所得到的量化值越接近原始波形的 采样值。
量化方式有三种：零记忆量化、分组量化和序列量 化。
多媒体技术应用教程
陈永强，张聪主编 胡兵，崔树芹，苏勇参编
电子工业出版社 2011.8
第二章 音频处理技术
2.1 音频基本原理 2.1.1 人类听觉特性 2.1.2 数字音频 2.1.3 声音 2.1.4 语音
2.2常用音频压缩标准 2.2.1音频压缩基础 2.2.2常用音频压缩标准 2.2.3音频文件格式
6．同时掩蔽
掩蔽效应是指当两个响度不等的声音作用于 人耳时，响度较高的频率成分的存在会影 响到对响度较低的频率成分的感知。
当两个或更多的音频信号到达人内耳时，掩 蔽声与被掩蔽声同时作用发生掩蔽效应， 就称同时掩蔽。
பைடு நூலகம் ➢ 2.1.1 人类听觉特性
7．异时掩蔽
指掩蔽效应发生在掩蔽声与被掩蔽声不同时出现的 情况下。
图2-3 绝对听觉门限曲线
➢ 2.1.1 人类听觉特性
5．临界频带
指一个纯音可以被以它为中心频率，并且具有一定 频带宽度的连续噪声所掩蔽，在这一频带内噪声 功率等于该纯音的功率。使该纯音处于刚能被听 到的临界状态，即称这一带宽为临界频带宽度。 临界频带的单位为巴克（Bark）。
➢ 2.1.1 人类听觉特性
➢ 2.1.1 人类听觉特性
3．响度和响度级
响度（Loudness）是人耳感受声音强弱的主观感觉 程度，这种感觉与音强、频率和波形都有关系， 其度量单位为宋（Sone），定义一个声压级为 40dB，频率为1kHz的纯音的响度为1Sone。
响度级（Loudness Level）是指某响度与基准响度相 比的等级，其度量单位为方（Phon），定义1kHz 纯音的响度级为1Phon。