第二章 音频信息的获取与处理
信息技术知识点
第一章《信息与信息技术》知识点 1.1信息及其特征一、信息的概念信息是事物的运动状态及其状态变化的方式。
☆信息与载体密不可分，没有无载体的信息，没有载体便没有信息，信息必须通过载体才能显示出来。
二、信息的一般特征1、载体依附性信息不能独立存在，必须依附于一定的载体，而且，同一个信息可以依附于不同的载体。
信息按载体不同可分为（文字、图形（图象）、声音、动画、视频）。
信息的载体依附性使信息具有可存储、可传递、可转换的特点。
2、价值性☆信息是有价值的，人类离不开信息。
物质、能量和信息是构成世界的三大要素。
☆信息与物质、能量不同，表现在两方面：一方面它可以满足人们精神领域的需求；另一方面，可以促进物质、能量的生产和使用。
GPS：全球定位系统☆另外，信息又是可以增殖的。
☆信息只有被人们利用才能体现出其价值，而有些信息的价值则可能尚未被我们发现。
3、时效性信息会随着时间的推移而变化，如交通信息，天气预报等。
时效性与价值性紧密相连，信息如果没有价值也就无所谓时效了。
4、共享性----信息不同于物质、能量的主要方面信息共享一般不会造成信息的丢失，也不会改变信息的内容。
1.2日新月异的信息技术一、信息技术的悠久历史1、信息技术（IT:Information Technology）是指一切与信息的获取加工表达交流管理和评价等有关的技术。
2、信息技术的五次革命第一次信息技术革命是语言的使用，是从猿进化到人的重要标志；第二次信息技术革命是文字的创造，使信息的存储和传递首次超越了时间和地域的局限；第三次信息技术革命是印刷术的发明，为知识的积累和传播提供了更可靠的保证；第四次信息技术革命电报、电话、广播、电视的出现和普及，进一步突破了时间和空间的限制；第五次信息技术革命是计算机技术与现代通信技术的普及应用，将人类社会推进到了数字化信息时代。
信息技术在不断更新，但一些古老的信息技术仍在使用，不能因为出现了新的信息技术就抛弃以前的信息技术。
第2章音频信息获取与处理
2022）1/2音/21 色：即特色的声音。声音分纯音和复音两种类型。 所谓纯音，是指振幅和周期均为常数的声音； 复音则是具有不同频率和不同振幅的混合声音。 大自然中的声音绝大部分是复音。在复音中，最低频率的 声音是“基音”，它第是2章声音音频信的息获基取调与处。理 其他频率的声音称为 “谐音”，也叫泛音。基音和谐音是构成声音音色的重要因素。 各种声源都具有自己独特的音色，例如各种乐器的声音、每个 人的声音、各种生物的声音等，人们就是依据音色来辨别声源 种类的。
A/D转换就是把模拟信号转换成数字信号的过程，模拟电信 号变为了由“0”和“1”组成的Bit信号。这样做的好处是显而 易见的，声音存储质量得到了加强，数字化的声音信息使计 算机能够进行识别、处理和压缩 。 A/D转换的一个关键步骤是声音的采样和量化，得到数字音 频信号，它在时间上是不连续的离散信号。 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。
2021/2/21
第2章音频信息获取与处理
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
2021/2/21
模拟音频的数字化过程
数字化的声音易于用计算机软件处理，现在几乎所有 的专业化声音录制、编辑器都是数字方式。对模拟音频数字 化过程涉及到音频的第采2章样音和频信量息获化取与。处理
采样和量化的过程可由A/D转换器实现。A/D转换器以固定的 频率去采样，即每个周期测量和量化信号一次。经采样和量化 后声音信号经编码后就成为数字音频信号，可以将其以文件形 式保存在计算机的存储介质中，这样的文件一般称为数字声波 文件。
3）音强：声音的强度，也被称为声音的响度，常说的“音量”
也是指音强。音强与声波的振幅成正比，振幅越大，强度越大。
唱盘、CD激光盘以及其他形式声音载体中的声音强度是一定 的，
02 音频信息的获取与处理
第2章音频信息的获取与处理2.1数字音频基础2.1.1模拟音频和数字音频2.1.2音频的数字化1. 采样频率2. 量化数据位数(也称量化级、样本尺寸等)图2.1声音波形的采样和量化3. 单声道与双声道4. 数字音频的存储2.1.3数字音频的文件格式1. 波形音频2. VOC文件3. MIDI文件4. CMF文件5. CD音频2.1.4音频信号的特点2.1.5 3D音频1. DirectSound 3D2. Aureal 3D3. EAX4. Sensaura5. Qsound6. IAS2.2声卡的组成与工作原理2.2.1声卡的功能、技术指标与分类1. 声卡的功能2. 声卡的技术指标3. 声卡的分类2.2.2声卡的组成和布局图2.2典型声卡的平面图1. MIDI/GAME端口图2.3 MIDI及游戏摇杆接口2. I/O接口图2.4声卡的I/O端口3. CD-ROM接口4. 声音处理芯片5. 功率放大芯片6. 跳线和SB-link接口2.2.3声卡的工作原理图2.5声卡原理框图2.2.4 SPDIF数字音频接口1. SPDIF概述2. SPDIF在多媒体声卡上应用的优势和不足2.2.5音频卡的发展和改进1. 改善声音质量2. 统一音频卡标准3. 简化安装的即插即用音频卡4. 三维环绕立体声5. 全双工声音处理6. 与通信技术的结合7. 单一芯片2.3音频编码基础和标准2.3.1音频编码的基础1. 时域信息的冗余度2. 频域信息的冗余度3. 人的听觉感知机理4. 音频编码的分类2.3.2音频编码标准1. G.711图2.6正输入码与A律输出码的关系图2.7 ADPCM编码器和解码器的框图4. G.728图2.8 CELP编码和解码器5. MPEG中的音频编码图2.9音频编码器基本结构框图图2.10音频解码器结构框图6. AC-3编码和解码图2.11 AC-3 5.1声道图2.12 AC-3可编程解码器图2.13 AC-3编码器框图图2.14 AC-3编码流程图图2.15同步帧结构图图2.16 AC-3解码器框图2.4音乐合成和MIDI规范2.4.1音乐合成图2.17 YM3812管脚排列图2.18音乐系统框图2.4.2 MIDI规范1. MIDI的基本术语2. MIDI和多媒体PC图2.19 MIDI乐器音的连接3. MIDI 1.0的技术规范图2.20 MIDI的接口电路2.5语音识别2.5.1语音识别的发展和分类2.5.2汉语语音识别系统的工作原理及其应用1. 汉语本身的特点对语音识别系统的影响2. 汉语语音识别系统的工作原理图2.21汉语听写机的系统结构图2.22预切分状态图图2.23语音流自动切分引擎层次示意图3. 语音识别技术的应用小结习题2.1数字音频采样和量化过程所用的主要硬件是_______。
数字音频编辑教学大纲
兰州职业技术学院《数字音频编辑》教学大纲系（中心）教研室适用专业：大纲制（修）订负责人：教学主任审核：兰州职业技术学院20年月《数字音频编辑》课程教学大纲课程编号：（暂不填写）课程名称：数字音频编辑总学时数和学分：本课程计划72学时，4学分实验或上机学时：48学时先修及后续课程要求：后续课程《动画实训》一、课程的性质和任务1、本课程为动画专业大学本科生选修的一门动画基础模块课程。
2、目的是使学生了解并掌握动画中不可或缺的声音和音乐，并且学会运用音频软件处理声音和音乐。
3、任务是重点掌握几个方面的知识：从理论上，了解音频基础的概念，包括音频的产生原理和单位符号等；从硬件上，了解音频信息的采集过程，包括录音棚和广播室里的硬件的输入和输出；熟悉Audition或者同类某种软件的操作，包括制作流程以及简单存储播放处理；结合后期处理软件，引导学生将音频处理融入到影视处理中。
二、基本要求本课程是《数字影音制作》课程理论教学的深化与补充，具有较强的的实践性。
实验教学的目的和要求是：1、掌握数字视音频基础以及视音频编辑的基本原理和方法；2、掌握视音频素材的捕获与编辑技巧；3、熟练操作数字影视制作软件Premiere；4、熟练操作数字音频制作软件Audition5、熟练运用数字影音制作软件进行创作作品。
实验方式及要求：1、本课程以上机实践为主，配合课堂教学的内容和进度进行；2、课程采用理论与实验相结合的方式,在理论上讲授相关的知识及要求,在实验课中所实验的内容即为上理论课的内容；3、本课采用应充分发挥学生的自主学习性,在实验课上鼓励学生在做好课实验的基本上进一步去制作及学习其它的相应内容；4、实验采用1人1机,要求学生对理论课上的内容必须独立完成,如果出现问题,教师可以通过相应的提示或直接提出,同时对于一些公共问题,教师在解决的同时还要再多讲一些方法，三、与其它课程的关系为后续的《动画实训课》及毕业创作提供音频技术基础。
音频信息的获取与处理
声音是人们用来传递信息最方便、最熟悉的方式。
早期的PC是聪明的哑巴，后来利用PC的扬声器能够发出一点音效，如今多媒体技术的发展使计算机处理音频信息已达到较成熟的阶段。
本章我们简要介绍数字音频的基本概念，然后介绍音频文件的获取和输出，以及使用音频处理软件编辑音频文件的思路、操作和技巧。
一、声音的基本概念在多媒体系统中，声音是指人耳能识别的音频信息，对音频信号的处理方法大致可分为两类：数字音频方式，分析——合成的方式。
这里首先介绍音频信号处理过程中所涉及的基本概念。
1.声音的要素（1）音调：即声音的高低，由声波振动的频率决定。
（2）音强：又叫响度，由声波振动的振幅决定。
（3）音色：音色是由混入基音的泛音所决定的，高次谐波越丰富，音色就越有明亮感和穿透力。
不同的谐波具有不同的幅值An和相位偏移|n ，由此产生各种音色效果。
（4）音质：即声音聆听效果的好坏，例如噪音信号强的声音就比噪音信号弱的声音音质要差。
（5）波形：在数字环境下用来加强声音编辑的一种图形表示。
（6）振幅：一个特定时间上的声音信号强度。
（7）数字化声音的基本参数：采样频率：声音数字化过程中，每秒钟抽取声波幅度样本的次数。
量化位数：记录每次抽样结果的数据长度，常采用的有8位、16位等。
声道数：我们通常讲的立体声，也就是具有两个相对独立声道的声音。
编码方法（压缩方法）：将采样所得数据记录下来的格式。
2.声音的数字化声音的数字化是指按照一定的采样频率，从模拟声音波形上抽取声波的一个幅度值，而后将一定范围内的幅度值用一个数字表示，即量化的过程；最后，为了使计算机能够读懂数据，我们将以特定的格式将所得数据写成二进制的数据格式，也就是编码，从而实现声音从模拟量到数字量的转化。
数字化声音的优点，归结起来有如下几点：传输时抗干扰能力强；重放时声音效果好；易进行编辑处理；易纠错；易形成数据流；可进行数据压缩。
3.音频编码及压缩方法音频编码是声音数字化过程中的最后一步，它的实现是靠各种不同的压缩方法将数据编码压缩。
执法记录仪视音频管理制度
执法记录仪视音频管理制度第一章总则第一条为规范执法记录仪的视音频管理，保障执法活动的合法性和公正性，依据相关法律法规，制定本制度。
第二条本制度所称执法记录仪，是指公安机关、交通管理部门和其他执法部门使用的记录执法活动过程中的视音频设备。
第三条本制度适用于全市公安机关、交通管理部门和其他执法部门使用执法记录仪的视音频管理。
第四条所有执法人员在执法活动中使用执法记录仪，应当遵守本制度规定，依法行使职权，维护执法记录仪设备和记录内容的完整、真实和安全。
第五条公安机关、交通管理部门和其他执法部门应当加强执法记录仪的管理和使用，保障执法活动的合法性和公正性。
第六条公安机关、交通管理部门和其他执法部门应当建立健全相应的执法记录仪设备管理制度，保障执法记录仪设备的正常使用和维护。
第二章视音频设备管理第七条公安机关、交通管理部门和其他执法部门应当配备符合国家标准、能够满足执法需要的执法记录仪设备。
第八条公安机关、交通管理部门和其他执法部门应当根据实际需要合理配置执法记录仪设备，确保执法活动全程记录。
第九条公安机关、交通管理部门和其他执法部门应当加强对执法记录仪设备的日常维护和保养，确保设备的正常运行。
第十条公安机关、交通管理部门和其他执法部门应当建立执法记录仪设备的台账管理制度，对设备进行定期检查、维修和更新。
第三章视音频记录管理第十一条执法人员在执行执法任务时，应当在规定的执法记录仪设备上记录全程执法活动。
第十二条执法记录仪记录的视音频资料，应当真实、完整、准确。
执法人员不得私自删除、篡改、伪造记录内容。
第十三条对执法记录仪设备生成的视音频资料，公安机关、交通管理部门和其他执法部门应当建立严格的管理制度，保证记录内容的安全性和完整性。
对于存储在执法记录仪设备上的视音频资料，应当采取加密措施，防止外部非法获取和篡改。
第十四条执法记录仪设备所记录的视音频资料，应当及时归档、备份和存储。
对涉及执法活动的重要视音频资料，应当进行永久保存，不得随意删除。
计算机软件的多媒体文件处理和编辑
计算机软件的多媒体文件处理和编辑第一章：多媒体文件处理概述计算机软件的多媒体文件处理和编辑是指通过专门的软件工具对多媒体文件进行处理和编辑，包括音频、视频、图像等不同类型的文件。
多媒体文件处理和编辑的目的是提升多媒体文件的质量和效果，增加用户的信息获取和娱乐体验。
第二章：音频文件处理和编辑音频文件处理和编辑是指对音频文件进行剪辑、合并、混音、去噪等一系列操作，以提高音质和音效。
软件工具经常用于调整音频文件的音量、均衡和空间效果，添加音效和混响等。
此外，音频文件处理和编辑还可以提供音频格式转换和编码的功能，以满足不同设备和平台的需要。
第三章：视频文件处理和编辑视频文件处理和编辑是指对视频文件进行剪辑、合并、裁剪、分割等操作，以提高画质和视频效果。
软件工具通常提供视频编辑界面，用户可以通过拖拽、剪切和特效等功能对视频进行处理。
此外，视频文件处理和编辑还可以提供视频转码、编码和解码的功能，以满足不同设备和平台的播放要求。
第四章：图像文件处理和编辑图像文件处理和编辑是指对图像文件进行调整、修复、合成、滤镜等操作，以改善图像质量和效果。
软件工具通常提供图像编辑界面，用户可以通过涂抹、选区、修复和滤镜等工具对图像进行处理。
此外，图像文件处理和编辑还可以提供图像格式转换和编码的功能，以满足不同设备和平台的应用需求。
第五章：多媒体文件管理和存储多媒体文件管理和存储是指对多媒体文件进行整理、分类、备份和存储，以方便管理和检索。
软件工具通常提供多媒体文件的管理界面，支持对文件进行添加、删除、移动和重命名等操作。
此外，多媒体文件管理和存储还可以提供云存储和在线分享的功能，以方便用户在不同设备和地点之间共享和访问多媒体文件。
第六章：多媒体文件处理的性能和优化多媒体文件处理和编辑的性能和优化是指通过提升软件工具的处理速度、增加特色功能和优化算法等手段来提高多媒体文件处理和编辑的效率和效果。
软件工具通常通过优化编程代码、并行计算和硬件加速等技术手段来实现性能的提升。
多媒体技术数字音频基础PPT课件
– 音色 由声音的波形或它的频谱结构决定，它是个 复杂感觉，无法定量表示
6
信号的获取
话 筒 放 大
滤 波
采 样 保 持 A /D
接 口 微 机
采 样 脉 冲
• 获取法：利用声音获取硬件得到声源发生的声 音
• 合成法：通过一种专门定义的语音去驱动一台
预制的语音或音乐合成器。
• 多媒体计算机中三类声音：
①语音②音乐③效果声（sound effects）如刮风、下雨
等
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音频信号的处理
A/D转换后进行数据压缩
存储或传输
硬件（DSP）
采样与混叠
思考题：设音频信号的高频截至频率为7KHz， 抽样频率为6KHz，
问：0.5KHz信号中混有哪些频率的信号？
0 1 2 3 4 5 6 7 KHz 21
抽样与混叠
思考题：设音频信号的高频截至频率为7KHz， 抽样频率为6KHz，
问：0.5KHz信号中混有哪些频率的信号？
0 1 2 3 4 5 6 7 KHz 22
称之为抽样。该时间间隔称为抽样周期(其倒数
称为采样频率)。
13
音频数字化
14
2.1 数字音频基础
1、数字化音频的获取与处理基本概念 2、模拟音频与数字音频的区别 3、数字音频采样和量化的基本原理 4、数字音频的文件格式 5、音频信号的特点。
采样
采样——将连续的声波信号x(t)按一定的 时间间隔（T）取值，得到离散的信号序 列x(nT)
T——采样周期 1/T——采样频率 x(nT)——离散信号序列
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第二章音频信息的获取与处理
单项选择题1-9：
1、数字音频采样和量化过程所用的主要硬件是：
（a）数字编码器（b）数字解码器（c）模拟到数字的转换器（a/ d转换器）（d）数字到模拟的转换器（d/ a转换器）
答：（c）
2、音频卡是按（）分类的。
（a）采样频率（b）声道数（c）采样量化位数（d）压缩方式
答：（c）
3、两分钟双声道，16位采样位数，22.05khz采样频率声音的不压缩的数据量是：（a）5.05mb （b）10.58mb （c）10.35mb （d）10.09mb
答：（d）
4、目前音频卡具备以下（）功能。
（1）录制和回放数字音频文件（2）混音
（3）语音特征识别（4）实时解/压缩数字单频文件
（a）（1）（3）（4）、（b）（1）（2）（4）、（c）（2）（3）（4）（d）全部
答：（b）
5、以下的采样频率中哪个是目前音频卡所支持的。
（a）20khz （b）22.05 khz （c）100 khz （d）50 khz
答：（b）
6、1984年公布的音频编码标准g.721，它采用的是（）编码。
（a）均匀量化（b）自适应量化（c）自适应差分脉冲（d）线性预测
答：（c）
7、ac-3数字音频编码提供了五个声道的频率范围是：
（a）20hz到2 khz （b）100hz到1 khz
（c）20hz到20 khz （d）20hz到200 khz
答：（c））
8、midi的音乐合成器有：
（1）fm （2）波表（3）复音（4）音轨
（a）仅（1）、（b）（1）（2）、（c）（1）（2）（3）、（d）全部
答：（b）
9、下列采集的波形声音质量最好的是：
（a）单声道、8位量化、22.05 khz采样频率
（b）双声道、8位量化、44.1 khz采样频率
（c）单声道、16位量化、22.05 khz采样频率
（d）双声道、16位量化、44.1 khz采样频率
答：（d）
10、简述音频编码的分类及常用编码算法和标准。
答：音频编码分为：
（1）基于音频数据的统计特性进行编码，其典型技术是波形编码。
其目标是使重建语音波形保持原波形的形状，pcm（脉冲编码调制）是最简单的编码方法。
还有差值量化（dpcm）、自适应量化（apcm）和自适应预测编码（adpcm）等算法。
（2）基于音频声学参数进行参数编码，可进一步降低数据率。
其目标是使重建音频保持原音频特性。
常用的音频参数有共振峰、线性预测系数、滤波器组等。
这种编码技术的优点是数据率低，但还原信号的质量较差，自然度低。
（3）基于人的听觉特性进行编码。
从人的听觉系统出发，利用掩蔽效应设计心理学模型，从而实现更高效率的数字音频压缩。
而最有代表性的是mpeg标准中的高频编码和dolby ac-3。
国际电报电话咨询委员会（ccitt）和国际标准化组织（iso）提出了一系列有关音频编码算法和国
际标准。
如g.711 64kbps（a）律pcm编码标准、g7. 21采用adpcm数据率为32bps。
还有g.722、g.723、g.727和g.728等。