第2章 音频信息处理PPT课件
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音频信息处理 ppt课件
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1. 声波
（1）声波：由各种机械振动或气流扰动引起周围的弹性媒质发生波动。 （2）声源：产生声波的物体，如人的声带和乐器等。 （3）声音：人的听觉系统所能感知到的声波。
音频的频率范围：20 Hz ～ 20000 Hz 语音的频率范围：300 Hz ～ 3000 Hz 次声波的频率范围： < 20 Hz 超声波的频率范围： > 20 kHz
1）Layer 1：编码器简单，输出数据率为384 kb/s，主要用于小型数字盒式磁带。
2）Layer 2：编码器较复杂，输出数据率为256 kb/s～192kb/s，主要应用于数字广播声
音、数字音乐、CD-I和ห้องสมุดไป่ตู้CD等。
3）Layer 3：编码器复杂，输出数据率为64kb/s，主要用于ISDN（综合业务数字网，一种
常pp见t课声件音的分贝量级
4
（2）声音信号的心理学特征
人们感知到的声音特征称为心理学特征 音调：由发声物体的振动频率决定，振动越快（即频率越大），音调越
高，振动越慢，音调越低。
音色：这是一个主观评价声音的量，声音的音色取决于声音的频谱结构，
一般高次谐波越丰富，音色越明亮并具有穿透力。
响度：人耳对声音强弱的感觉程度，主要取决于振幅和声压。通常振幅
越大声音越响，其次人耳距离声源越远，声音越小。
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（3）声音质量的评价
声音质量与带宽有关，频率范围越宽，声音质量越高。
1）声音质量分级：按照声音信号的频率范围将声音质量分为5级。
2）信噪比（SNR）：即有用信号与噪音信号的强度之比，单位是分贝。
3) 声音质量的主观度量：主观度量就是大多数人对声音质量的感觉。
计算机基础(第二章)课件
• 上述按不同标准对操作系统的分类可以用下图所示的分类图表示。
§2.1.1 操作系统的基本知识
• 操作系统种类繁多，但其基本目的只有一个：为不同应用目的的用户 提供不同形式和不同效率的资源管理。在现代操作系统中，往往是将
• 上述多种类型操作系统的功能集成为一体，以提高操作系统的功能和 应用范围。例如在Windows NT、Unix及Linux等操作系统中，就融合了 批处理、实时、网络等操作技术和功能。 •
§2.1.1 操作系统的基本知识
• 1. 什么是操作系统 • 计算机系统是由软件系统和硬件系统组成的，为了使安装在 计算机的软件与计算机硬件资源协调一致、有条不紊地工作 ，就必须有一个软件对计算机系统的软件、硬件资源进行统 一管理和调度，这个软件就是操作系统（Operating System， OS）。 • 操作系统是最基本的系统软件，是用于管理和控制计算机全 部软件和硬件资源、方便用户使用计算机的一组程序，是运 行在硬件上的第一层系统软件，其他软件必须在操作系统的 支持下才能运行。它是软件系统的核心。因此，操作系统是 计算机硬件与其他软件的接口，也是用户和计算机的接口。 下图为计算机系统层次结构与用户关系图，它表示了操作系 统在其中的位置。
• （3）网络功能及安全功能强大 • 内置了TCP／IP协议和拨号上网软件，用户只需进行一些简单的设置就 能上网浏览、收发电子邮件等。内置了Internet连接防火墙，可以有效 地防止黑客入侵，抵御来自外部的攻击，保证系统的安全。同时 Windows XP对局域网的支持也很出色，用户可以很方便地在Windows XP中实现资源共享。 • （4）多媒体功能 • 媒体播放器与Windows XP融为一体，支持音频、视频的编辑及播放工 作，可以支持高级的显卡、声卡。用户可以轻松地播放最流行的音乐 或观看影片，也可以用麦克风和摄像头进行网上的语音或视频聊天。
§2.1.1 操作系统的基本知识
• 操作系统种类繁多，但其基本目的只有一个：为不同应用目的的用户 提供不同形式和不同效率的资源管理。在现代操作系统中，往往是将
• 上述多种类型操作系统的功能集成为一体，以提高操作系统的功能和 应用范围。例如在Windows NT、Unix及Linux等操作系统中，就融合了 批处理、实时、网络等操作技术和功能。 •
§2.1.1 操作系统的基本知识
• 1. 什么是操作系统 • 计算机系统是由软件系统和硬件系统组成的，为了使安装在 计算机的软件与计算机硬件资源协调一致、有条不紊地工作 ，就必须有一个软件对计算机系统的软件、硬件资源进行统 一管理和调度，这个软件就是操作系统（Operating System， OS）。 • 操作系统是最基本的系统软件，是用于管理和控制计算机全 部软件和硬件资源、方便用户使用计算机的一组程序，是运 行在硬件上的第一层系统软件，其他软件必须在操作系统的 支持下才能运行。它是软件系统的核心。因此，操作系统是 计算机硬件与其他软件的接口，也是用户和计算机的接口。 下图为计算机系统层次结构与用户关系图，它表示了操作系 统在其中的位置。
• （3）网络功能及安全功能强大 • 内置了TCP／IP协议和拨号上网软件，用户只需进行一些简单的设置就 能上网浏览、收发电子邮件等。内置了Internet连接防火墙，可以有效 地防止黑客入侵，抵御来自外部的攻击，保证系统的安全。同时 Windows XP对局域网的支持也很出色，用户可以很方便地在Windows XP中实现资源共享。 • （4）多媒体功能 • 媒体播放器与Windows XP融为一体，支持音频、视频的编辑及播放工 作，可以支持高级的显卡、声卡。用户可以轻松地播放最流行的音乐 或观看影片，也可以用麦克风和摄像头进行网上的语音或视频聊天。
音频信息处理技术PPT课件
情感分析的应用
语音助手、智能客服、社交媒体情感分析等。
情感分析的挑战
情感状态受多种因素影响，如个人情绪、环境噪音等，准确判断情 感状态较为困难。
基于深度学习的音频识别与分类
深度学习在音频识别与分类中的应用
01
利用深度学习算法对音频信号进行特征提取和分类，
提高识别与分类的准确率。
深度学习在音频处理中的优势
音频隐写技术通常采用最低有效位替换、频域隐写等方法， 将秘密信息嵌入到音频信号中，同时保持音频信号的听感 质量。
音频隐写技术的优点包括高隐蔽性和低误码率，能够在传 输过程中抵抗噪声和干扰，实现信息的可靠传输。
音频信息伪装技术
音频信息伪装技术是一种将秘密信息隐藏在普通音频信号中，同时使秘 密信息难以被察觉的技术。
实时性
音频信息处理技术能够实时地对音频信号进行处理，满足实时通信、 语音识别等应用需求。
高效性
音频信息处理技术采用了高效的数字信号处理算法，能够快速地处理 大量的音频数据。
交互性
音频信息处理技术可以实现人机交互，使得人与机器之间的交流更加 自然和便捷。
音频信息处理技术的应用领域
语音识别
音频编辑与合成
应用。
详细描述
倒谱分析能够提供音频信号的倒谱结构，有助于识别 和分类不同的声音。
音频信号的梅尔滤波器组分析
总结词
梅尔滤波器组是一种用于 音频信号处理的滤波器组 。
详细描述
梅尔滤波器组可以将音频 信号分解成多个不同频带 的成分，能够更好地处理 音频信号中的细节和动态 范围。
总结词
梅尔滤波器组分析能够提 供音频信号的频带结构， 有助于提取和分类不同的 声音特征。
音频信息伪装技术通常采用声音替换、声音掩蔽等方法，将秘密信息嵌 入到音频信号中，同时通过调整音频信号的频率、幅度和节奏等参数， 使秘密信息难以被察觉。
语音助手、智能客服、社交媒体情感分析等。
情感分析的挑战
情感状态受多种因素影响，如个人情绪、环境噪音等，准确判断情 感状态较为困难。
基于深度学习的音频识别与分类
深度学习在音频识别与分类中的应用
01
利用深度学习算法对音频信号进行特征提取和分类，
提高识别与分类的准确率。
深度学习在音频处理中的优势
音频隐写技术通常采用最低有效位替换、频域隐写等方法， 将秘密信息嵌入到音频信号中，同时保持音频信号的听感 质量。
音频隐写技术的优点包括高隐蔽性和低误码率，能够在传 输过程中抵抗噪声和干扰，实现信息的可靠传输。
音频信息伪装技术
音频信息伪装技术是一种将秘密信息隐藏在普通音频信号中，同时使秘 密信息难以被察觉的技术。
实时性
音频信息处理技术能够实时地对音频信号进行处理，满足实时通信、 语音识别等应用需求。
高效性
音频信息处理技术采用了高效的数字信号处理算法，能够快速地处理 大量的音频数据。
交互性
音频信息处理技术可以实现人机交互，使得人与机器之间的交流更加 自然和便捷。
音频信息处理技术的应用领域
语音识别
音频编辑与合成
应用。
详细描述
倒谱分析能够提供音频信号的倒谱结构，有助于识别 和分类不同的声音。
音频信号的梅尔滤波器组分析
总结词
梅尔滤波器组是一种用于 音频信号处理的滤波器组 。
详细描述
梅尔滤波器组可以将音频 信号分解成多个不同频带 的成分，能够更好地处理 音频信号中的细节和动态 范围。
总结词
梅尔滤波器组分析能够提 供音频信号的频带结构， 有助于提取和分类不同的 声音特征。
音频信息伪装技术通常采用声音替换、声音掩蔽等方法，将秘密信息嵌 入到音频信号中，同时通过调整音频信号的频率、幅度和节奏等参数， 使秘密信息难以被察觉。
多媒体技术ppt课件
个以上不同类型信息媒体的技术。这些信息媒体包括文 字、图形、声音、图像、动画、视频等。
• 多媒体技术是利用计算机对文字、声音、图形、图像、 动画和视频等多媒体信息，进行数字化采集、获取、压 缩/解压缩、编辑、存储和加工等处理，再以单独或合成 的形式表现出来的一体化技术。利用计算机技术对媒体 进行处理和重现，并对媒体进行交互式控制，就构成了 多媒体技术的核心。
表71媒体类体感知客观环境触觉各种声音音乐文字图形静止和运动的图定义信息的表达特ascii编码声音编码图像编码和视频编码等表达信息输入输出信息键盘鼠标器麦克风扫描仪显示器喇叭打印磁盘硬盘usb闪存和cdrom光盘等数据信息的传输电话线同轴电缆光纤电磁波和红外线等212多媒体的集成性信息载体设备硬件软件多媒体的交互性人机人人机机数字化多样性实时性分布性高质量213多媒体系统基本组成工具软件55214多媒体技术的产生215多媒体技术的应用221文本指各种文字包括符号和语言文字两种类型222图形图形又称矢量图一般指用计算机绘制的画面它是对图像进行抽象化的结果是以指令集合的形式来描述反映图像最重要的特征223图像静态图像又称位图它是由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面构成
17
音频信号的数字化和符号化
• 模拟声音变成数字声音时,经过采样,量化和 编码三个阶段
• 奈奎斯特采样定理决定采样的频率,只要采 样频率高于信号中最高频率的两倍,就可以 完全恢复原始信号的波形,
• 声音的符号化:MIDI质量还要进一步提高,也 无法模拟出自然界中其他非乐曲类声音
18
音频压缩编码的方法
21
JPEG2000的新特征及其应用领域
Hale Waihona Puke • 高压缩率：压缩比可在现在的JPEG基础上再提高10％～30 ％，而且压缩后的图像显得更加细腻平滑，这一特征在互 联网和遥感等图像传输领域有着广泛的应用。
• 多媒体技术是利用计算机对文字、声音、图形、图像、 动画和视频等多媒体信息，进行数字化采集、获取、压 缩/解压缩、编辑、存储和加工等处理，再以单独或合成 的形式表现出来的一体化技术。利用计算机技术对媒体 进行处理和重现，并对媒体进行交互式控制，就构成了 多媒体技术的核心。
表71媒体类体感知客观环境触觉各种声音音乐文字图形静止和运动的图定义信息的表达特ascii编码声音编码图像编码和视频编码等表达信息输入输出信息键盘鼠标器麦克风扫描仪显示器喇叭打印磁盘硬盘usb闪存和cdrom光盘等数据信息的传输电话线同轴电缆光纤电磁波和红外线等212多媒体的集成性信息载体设备硬件软件多媒体的交互性人机人人机机数字化多样性实时性分布性高质量213多媒体系统基本组成工具软件55214多媒体技术的产生215多媒体技术的应用221文本指各种文字包括符号和语言文字两种类型222图形图形又称矢量图一般指用计算机绘制的画面它是对图像进行抽象化的结果是以指令集合的形式来描述反映图像最重要的特征223图像静态图像又称位图它是由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面构成
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音频信号的数字化和符号化
• 模拟声音变成数字声音时,经过采样,量化和 编码三个阶段
• 奈奎斯特采样定理决定采样的频率,只要采 样频率高于信号中最高频率的两倍,就可以 完全恢复原始信号的波形,
• 声音的符号化:MIDI质量还要进一步提高,也 无法模拟出自然界中其他非乐曲类声音
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音频压缩编码的方法
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JPEG2000的新特征及其应用领域
Hale Waihona Puke • 高压缩率：压缩比可在现在的JPEG基础上再提高10％～30 ％，而且压缩后的图像显得更加细腻平滑，这一特征在互 联网和遥感等图像传输领域有着广泛的应用。
七年级信息技术 第2章计算机硬件组成课件 青岛版
2.4.2 光存储设备
一切采用光盘作为数据存储介质的设备统一被称 为光存储设备（简称光驱）。目前，光驱的种类很多， 根据光盘的存储技术可以将其分为CD光盘驱动器和 DVD光盘驱动器两大类。根据光盘是否可擦写的特性， 光驱又分为普通光驱（即只能读取，不能写入）和刻录 机（可读可写）两种。按照光驱与主板连接接口的种类， 又可以将其分为IDE接口光驱、SATA接口光驱、SCSI 接口光驱和USB接口光驱，其中除了USB接口光驱属于
2.2.1 主板类型
按照主板的结构，可以将其分为AT主板、Baby AT主 板、ATX主板、一体化（All in One）主板和NLX主板等类 型。随着计算机技术的发展，一些结构的主板已经逐渐退出 市场，下面将主要介绍一下常见的ATX结构主板和NLK结构 主板。
ATX主板：ATX主板是在AT主板和Baby AT主板的基
： 1．Intel Intel公司是目前世界上最大的CPU生产
厂商，下面我们将对市场Intel公司的主流CPU产品进行简
单介绍
Core2 E6700（酷睿2 E6700）
Celeron 440（赛扬440）
2．AMD：AMD是一家专门为计算机、通信和消费电
子行业设计和制造微处理器的芯片制造企业，是Intel在 CPU市场上的主要竞争对手。接下来，我们将来介绍一下 目前AMD的主流CPU产品。
2．扫描仪：扫描仪是一种高精度、光电一体化的高科技产品， 用户通过扫描仪能够将图片、胶片，以及各类图纸图形和文 稿输入到计算机中，以便计算机对这类信息进行处理。
3．数码摄像头与耳麦：数码摄像头与麦克风已经成为用户在 网络媒体交互中不可缺少的输入设备。用户可以通过数码摄 像头拍摄数字影像信息，而麦克风则可以向计算机中输入声 音数据。
多媒体技术数字音频基础PPT课件
– 音调（在音乐上音调叫音高）人耳对声音调子高 低的主观感觉取决于声音频率，频率越高，音调 也越高，音调与频率成对数关系，频率增加一倍， 增加一个倍频程，音乐上叫提高了八度
– 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
7
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
– 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
7
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
Premiere第2章_Premiere_Pro_2.0的基础知识
图2-41
2.3.3 设置图像素材的时间 长度
在Premiere Pro 2.0中导入图像素材，需要自定义图像素材 的时间长度，这样可以保证项目文件导入的图像素材保持相同的 播放长度。默认情况下，图像素材的时间长度为5秒，如果要修改 默认的时间长度，可以按以下具体操作步骤进行： （1）执行菜单中的“编辑(Edit)|参数(Preferences)|常规（General）” 命令，弹出“参数(Preferences)”对话框，如图2-42所示。 （2）在“静态图像默认持续时间（Still Image Default Duration）” 右侧输入要改变的图像素材的时间长度，单击“确定”按钮即可。 （3)对于已经导入到项目窗口的图像文件来说，如果要修改其播 放长度，可以先选中该图像，然后单击右键，从弹出的快捷菜单 中选择“速度/持续时间(Speed/Duration)”命令，接着在弹出的“素 材速度/持续时间(Speed/Duration)”对话框中进行设置，如图2-43所 示，单击“确定”按钮。
2.3.2导入素材
导入素材的具体操作步骤如下： （1)启动Premiere Pro 2.0程序后，创建一个新的项目文件或打开一个已 有的项目文件。 （2）执行菜单中的“文件(File)|导入(Import)”（快捷键<Ctrl+I>）命令， 打开“导入(Import)”对话框，如图2-32所示。
图2-32
图2-2
（3）如果已有的预设方案不能满足要求，可以单击“典型 设置(Custom Settings)”选项卡，重新对项目进行设置，如 图2-3所示。
图2-3
编辑模式（Editing Mode）：包括11个选项，如图2-4所示。 时基（Timebase）：指决定一秒钟显示多少帧画面，系统
Premiere Pro CS5.5案例教程教学课件第2章
2.3 素材的导入、管理和采集
2.3.4 预览素材
导入到“项目”窗口中的素材在编辑前可以预览。预览可以在“项目”窗口 的预览区进行，也可以在“素材源”面板的预览窗口中进行。
2.3 素材的导入、管理和采集
2.3.5 管理素材
在编辑影片、查找和调用素材时，由于素材种类多、数量大，使用起来很麻 烦，因此在编辑之前对素材进行科学的管理，对提高工作效率是非常有帮助的。 1.查看素材信息 用户可以快速、直接查看到素材的相关信息，以便合理地规划、使用和管理素材。 2.定义影片 用户不仅可以查看素材的属性，还可以通过“Interpret Footage（解释素材）”命 令修改素材的属性，使其更符合影片的编辑要求。 3.编辑附加素材 在“项目”窗口中可以对素材进行基本的剪切编辑工作，缩短素材持续时间。
频切换效果，以及预置的效果。
2.2 Premiere Pro CS5.5的操作界面
9.“特效控制”面板 当为某一段素材添加了音频、视频特效之后，还需要在“ Effect Controls （特效控制）”面板中进行相应的参数设置和添加关键帧。 10.“调音台”面板 “Audio Mixer（调音台）”面板主要用于完成对音频素材的各种加工和处理 工作。 11.“主声道”面板 “Audio Master Meters（主声道）”面板用于显示混合声道输出音量大小。
2.1 认识Premiere
2.1.4 Premiere Pro CS5.5的新增功能
● 更加自由的自定义快捷键，支持多音频和视频对位。 ● 增强了水银引擎的性能，支持更多的视频卡。 ● 向Adobe Encoder中输出时有改进，可以在一次同时输出到不同版本的媒体中， 比如手机、网络、平板电脑，大大节约了输出时间。 ● 实现了与新加入的Adobe Audition的无缝整合，整合有两种形式：一种是把一 段音频发到 Audition 中进行处理，再无缝发回来；另一种是把整个视频生成预
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2）音频信号的波形表示
3）音频信号的频谱表示
声音信号的频率分布曲线。复杂的声音是由振幅和频率不同的正弦声波叠 加而成的，这些正弦波的幅值按频率排列的图形就叫做频谱。
男声的基频较低，低频分量更加丰富，因此听起来会更加低沉、浑厚。
2.1.2 音频信号的数字化
1. 音频信号数字化
声音信号在时间上是连续的，在幅度上也是连续的，属于模拟信号。
音乐：是一种规范的符号化的声音。
音效：自然界中各种声音效果，如掌声、雷鸣声，爆破声等。
不规则音频信号：不包含任何信息的声音，比如噪声。
（2）音频信号的表示
1）音频信号的数学表示
f(t) Ansinn(0tn)
ω0： 声音的基音，决定了音调的高低
n0
nω0： 声音的泛音，决定了声音的音色
An : 声波的振幅，表示声音的强弱
（4）声强：对于一定频率的声音，要能引起听觉，其声强也有一定的范围。
下限：是恰能引起人听觉的最小声强，叫做该频率的可闻阈； 上限：是指人耳能听闻的最大声强，高于上限的声强，人耳感觉疼痛， 所以叫做该频率的疼痛阈。
2．声音的基本特征
（1）声波信号的物理特征
周期（T）：声波的两个波峰或波谷之间的相对时间。 频率（f）：周期的倒数（f=1/T），即每秒波峰或波谷出现的次数。 幅度：从声波信号的基线到波峰的距离，幅度越大声波的强度也越大。通常 也用声压、声强或声功率来表示声音的强弱。
（2） 量化
声音信号在幅度上ห้องสมุดไป่ตู้离散化
也就是采样过程中对每一个采样点的幅度值用数字量来表示。如果 幅度的划分是等间隔的，称为线性量化，否则为非线性量化。 采样精度：即量化的位数，位数越多量化等级数也越多，所能表
示的声波幅度的动态范围也越大，当然需要的存储空间也越大。
（3） 编码
就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值，或者说将 量化值转换成二进制码组。
采样频率 8kHz 8kHz 8kHz 8kHz
采样精度 8位 8位 8位 8位
数据传输率 64kb/s 32kb/s 24kb/s 16kb/s
（3）宽带音频压缩标准
MPEG音频：第一个高保真立体声音频压缩的国际标准 MPEG音频压缩标准提供三个独立的压缩层次： 1）Layer 1：编码器简单，输出数据率为384 kb/s，主要用于小型数字盒式磁带。 2）Layer 2：编码器较复杂，输出数据率为256 kb/s～192kb/s，主要应用于数字广播声 音、数字音乐、CD-I和VCD等。 3）Layer 3：编码器复杂，输出数据率为64kb/s，主要用于ISDN（综合业务数字网，一种 数字电话网的国际标准）上的声音传输。
第2章 音频信息处理
2.1 音频处理基础
本节要点
声音的基本特征 音频的数字化 数字音频文件格式 数字音频处理技术
1. 声波
（1）声波：由各种机械振动或气流扰动引起周围的弹性媒质发生波动。 （2）声源：产生声波的物体，如人的声带和乐器等。 （3）声音：人的听觉系统所能感知到的声波。
音频的频率范围：20 Hz ～ 20000 Hz 语音的频率范围：300 Hz ～ 3000 Hz 次声波的频率范围： < 20 Hz 超声波的频率范围： > 20 kHz
典型的音频编码方法：脉冲编码调制法（PCM）。
（4）数字音频的数据量
数据量 = 采样频率* 采样精度* 采样时间* 声道数 / 8 单声道：一次只产生一组声波数据 立体声：一次产生两组声波数据
（字节数）
例2.1 计算一分钟未压缩的高保真立体声数字声音数据的大小。 60 * （ 44100 * 16 * 2 ） / 8 = 10.09 MB
CD-DA DVD
200～3400 Hz 100～5500Hz 20～11000Hz 5～20000Hz 0～96000Hz
采样频率 （kHz）
8 11.025 22.050
44.1 192
采样精度 （bits）
8 8 16 16 24
声道数
单道声 单道声 立体声 立体声 6声道
数据率（非压缩） （kB/s） 8 11.0 88.2 176.4 1200
（1）采样
声音信号在时间上的离散化，即每隔一段时间抽取一个信号样本。 采样频率：每秒采样的次数。 奈奎斯特理论（Nyquist theory）：采样频率不低于声音信号最高频率
的两倍，这样就能把数字声音还原成原来的声音，称为无损数字化。 f s >= 2 f max
电话话音信号的最高频率约为3.4kHz，所以采样频率取为8kHz。
一首未经压缩的4分钟的歌曲文件的大小约为40MB，那么一个容量为512MB的
MP3播放器也只能播放12首这样的歌曲。
2. 数字音频压缩标准
（1）电话质量的语音压缩标准
（2）调幅广播语音压缩标准 G.722
标准 G.711 G.721 G.723 G.728
编码方法 PCM ADPCM ADPCM
LD-CELP
分贝数 听觉效果
低于20 能分辨
20～40 轻声
40～60 正常交谈声
60～70 吵闹
常见声音的分贝量级
70～90 很吵
>90 听力受损
（2）声音信号的心理学特征
人们感知到的声音特征称为心理学特征 音调：由发声物体的振动频率决定，振动越快（即频率越大），音调越
高，振动越慢，音调越低。
音色：这是一个主观评价声音的量，声音的音色取决于声音的频谱结构，
2）信噪比（SNR）：即有用信号与噪音信号的强度之比，单位是分贝。 3) 声音质量的主观度量：主观度量就是大多数人对声音质量的感觉。
3．音频信号的表示
（1）音频信号：通过麦克风等设备转换成的电信号。
规则音频信号：带有语音、音乐和音效的有规律的音频信号，承载了一 定的信息。
语音：语言的载体，有丰富的语言内涵，是人类交流的信息载体。
一般高次谐波越丰富，音色越明亮并具有穿透力。
响度：人耳对声音强弱的感觉程度，主要取决于振幅和声压。通常振幅
越大声音越响，其次人耳距离声源越远，声音越小。
（3）声音质量的评价
声音质量与带宽有关，频率范围越宽，声音质量越高。
1）声音质量分级：按照声音信号的频率范围将声音质量分为5级。
质量
频率范围
电话 AM FM
3. 数字音频文件的格式
1．WAV文件：波形文件，微软开发，需要的存储量大，多用于存储简短的声音片段和旁白。 2．MIDI文件：记录的是生成音乐的指令，MIDI文件短小。由于MIDI记录的并不是真正的