音频信号的种类及其质量特性
第三章多媒体音频信息处理
一、音频信号的分类
音频信号可分为两类：
❖ 语音信号：语音是语言的物质载体，它包含了 丰富的语言内涵，是人类进行信息交流所特有 的形式。
❖ 非语音信号：主要包括音乐和自然界存在的其他 声音形式。非语音信号的特点是不含复杂的语义 和语法信息，其信息量低，识别简单。
二、音频信号的形式
声音可用一条连续的曲线来表示。这条连 续的曲线无论多么复杂，都可分解成一系列正 炫波的线性叠加，称为声波。因声波是在时间 上和幅度上都连续变化的量，因此称之为模拟 量。模拟信号有两个重要参数：频率和幅度。
1996.3 1992.9 1996.3
音频编码标准和算法
编码 类型
波形 编码
参数 编码
混合
算法
PCM
μ(A)
APCM DPCM
ADPCM
SBADPCM
LPC
CELPC VSELP RPECELP
名称 均匀量化
μ(A) 自适应量化 差值量化 自适应差值量化
子带一自适应差值量化
线性预测编码 码激励LPC
①高压缩比，存储空间小。 ②适合网络播放。 ③音质不是很好。 ④专用播放器Realplayer、
超级解霸2001以上的版本等
➢ AIFF格式文件
AIF是音频交换文件格式（Audio Interchange File Format）的英文缩写，是苹果计算机公司开发的一 种声音文件格式。
七、声卡
虽然PC声卡是在20世纪90年代才得以普及，但 它的问世却是在1984年。英国的ADLIB公司是目前公 认的“声卡之父”，虽然他们最初开发的产品只能提供 简单的声音效果，并且无法处理音频信号，但在当时 无疑已经是一个很大的突破。由于技术不够成熟，成 本又非常昂贵，因此这类带有试验品性质的早期ADLIB 音乐卡，因在当时计算机的运算速度还不足以应付大 规模的多媒体处理，所以未能普及。
音频信号分析与处理技术研究
音频信号分析与处理技术研究随着计算机技术的飞速发展，数字音频处理技术也得到了越来越广泛的应用。
音频信号处理技术包括音频信号采集、音频信号传输、音频信号处理、音频信号分析以及音频信号压缩等方面。
本文将围绕音频信号分析与处理这一话题进行探讨。
一、音频信号的基本特征音频信号是指人耳能够感知的声波信号，其频率范围为20Hz~20kHz。
音频信号的基本特征包括声压级、频率、声音的时长、音调、谐波等。
声压级是指声音的强度，频率是指声音的高低，声音的时长是指声音持续的时间，音调是指音频的高低变化，谐波则是指相似频率的波。
二、音频信号处理技术的分类音频信号处理技术包括三个方面：音频信号的采集、音频信号的传输、音频信号的处理。
其中对于音频信号的处理，可以细分为以下四种类型：1. 噪声抑制噪声是指与声音无关的信号，通过麦克风和放大器等音频设备传递给录音机或音频编码系统时，会带入大量噪声。
利用消除算法，可以将噪声信号从原始语音信号中分离出来，从而避免影响语音分析的结果，并增加声音的清晰度。
2. 语音增强语音增强是指通过降噪、增加语音音量、降低回音等方式使语音信号更加清晰。
它对于语音识别、自然语言理解、控制系统及语音通信等方面都有很大的应用价值。
3. 语音识别语音识别是指通过语音输入识别器，将口头语言转化为书面语言。
它是人机交互的重要方式之一，广泛应用于自然语言理解、智能管理、智能家居、自动客服等方面。
4. 音频编码音频编码是指将原始音频信号转化为数字信号的一种数据压缩技术，通过去除人耳听不到或难以察觉的音频信号，来实现数据的压缩，减小数据存储空间和传输带宽占用，以达到更加高效的音频数据传输。
三、音频信号处理技术的研究现状目前，音频信号处理技术的研究方向主要有以下几个方面：1. 噪音抑制技术的研究：包括基于统计分析、基于信号处理、基于深度学习等方法。
2. 语音增强技术的研究：包括目标损失函数、交叉领域自适应、深度学习等方面。
音频处理技术详解
声音的质量，即带宽。
18
不同质量的声音的频带对比示意图
(2)动态范围
动态范围越大，说明音频信号强度的相对变化范
围越大，音响效果越好。 动态范围一般用dB为单位来计量。
FM广播的动态范围约60dB，
AM广播的动态范围约40dB。 CD—DA的动态范围约100dB，
和音色。它们与声波的频率、声压和频谱结构对 应。 音调
人对声音频率的感觉表现为音调的高低，即音高。 音调与基频的对数（20×lg）成线性关系，单位
为美（mei）。基频越低，给人的感觉越低沉。 基频频率增加一倍，音乐上称提高了一个八度
12
频率与音调的关系
13
响度
响度是人耳对声音强 弱的感觉程度
音频处理技术
西安交通大学计算机教学实验中心
1
简述
音频是多媒体技术中媒体的一种，由于音频信号
是一种连续变化的模拟信号，而计算机只能处理 和记录二进制的数字信号，因此，音频信号必须 经过一定的变化和处理，变成二进制数据后才能 送到计算机进行编辑和存储。
2
声音的基本特 性
音频信号所携带的信息大体上可分为语音、音乐
31
采样的3个常用频率分别为
11.025kHz——AM广播 22.05kHz ——FM广播
44.1kHz ——CD高保真音质声音
现在声卡的采样频率一般为48kHz甚至96kHz。
32
（2）采样精度
采样精度用每个声音样本的位数表示，也叫样本精
度或量化位数。它反映声音波幅度的精度。
3.数字音频文件格式
数字声音文件格式是数字音频在磁盘文件中
音频数字信号详解（2017年11月18日更新）
音频数字信号详解（2017年11月18日更新）音频数字信号详解有什么不明白的地方，或者想要详细了解的地方可以联系我，我会认真回复的！你可以随意转载，无需注明出处！写文档实属不易，我希望大家能支持我、捐助我，金额随意，1块也是支持，我会继续帮助大家解决问题！1.信号、Signal1.信号简介信号就是信息的物理表现形式，或者定义为携载信息的自变量函数，信息是信号的具体内容。
根据载体的不同，信号可以分为电的、声的、光的、磁的、机械的、热的、生物医学的等各类信号。
根据一个或多个产生源，信号可分为单通道信号和多通道信号，例如单声道音频、双声道立体声音频、五通道环绕声音频。
信号表现上可分为任意时刻都能精确确定信号取值的确定信号，及任意时刻信号取值不能精确确定的随机信号。
信号的自变量可以是时间、频率、控件或者其他物理量，按自变量数划分，可以有一维的（多数是以时间或频率为自变量表示，例如音频、心跳等）、二维的（例如黑白图像信号的x，y坐标）、多维的（例如黑白视频信号的x，y坐标及时间t，彩色视频信号的红、绿、蓝三原色的三个三维信号组成的三通道信号）。
还有其他划分方法，例如周期信号与非周期信号，功率信号与能量信号等。
在自变量的指定值上信号的取值称为信号的振幅值，也叫幅值或函数值，作为自变量的函数的振幅值变化称为波形。
1.声音、Sound声音就是先由物体振动产生的声波，声波再通过介质（空气或固体、液体）传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。
最初发出振动的物体叫声源。
振动引起的气压变化的大小称为声压，声压是决定声强即响度的主要因素。
气压具有一定的频率，即声波每秒变化的次数，以Hz（赫兹）表示。
它决定了声音的高低。
声压的测量单位是帕（斯卡）。
人耳只能感受到16Hz至20000Hz的声波，低于16Hz的叫次声波，高于20000Hz的叫超声波。
人耳对2000Hz至5000HZ的声波感受力最强，但人说话声音频率一般在300Hz至700HZ。
理解音频与声音的特性
理解音频与声音的特性音频与声音是我们日常生活中常见的概念，但是很多人对它们的特性和区别并不清楚。
本文将介绍音频与声音的特性，帮助读者更好地理解它们。
一、音频的定义和特性音频是指通过声音信号传输的信息。
它是一种电信号，可以被转换成人耳可听到的声音。
音频可以是音乐、语音、环境声等各种声音的集合。
音频具有以下特性：1. 频率：音频的频率是指声音振动的快慢，单位是赫兹（Hz）。
人耳可以听到的频率范围大约在20Hz到20kHz之间。
不同频率的音频会产生不同的音调，低频音频通常被认为是低沉的声音，高频音频则被认为是尖锐的声音。
2. 声压级：声压级是指声音的强度，单位是分贝（dB）。
声压级越高，声音越大。
人耳对声音的感知是非线性的，声压级每增加10dB，人耳感觉到的声音强度大约增加一倍。
3. 时长：音频的时长是指声音持续的时间。
音频可以是短暂的，也可以是持续的。
时长不同的音频可以传递不同的信息。
4. 声音质量：音频的声音质量是指声音的纯净度和清晰度。
高质量的音频通常具有清晰、纯净的声音，而低质量的音频可能会有噪音、失真等问题。
二、声音的定义和特性声音是由物体振动产生的机械波，通过空气、水或其他介质传播的能量。
声音是一种机械波，需要介质传播，而音频是一种电信号，可以通过电磁波传输。
声音具有以下特性：1. 频率：声音的频率是指声音振动的快慢，单位是赫兹（Hz）。
不同频率的声音会产生不同的音调，低频声音通常被认为是低沉的声音，高频声音则被认为是尖锐的声音。
2. 声压级：声压级是指声音的强度，单位是分贝（dB）。
声压级越高，声音越大。
人耳对声音的感知是非线性的，声压级每增加10dB，人耳感觉到的声音强度大约增加一倍。
3. 声音传播速度：声音在不同介质中传播的速度不同。
在空气中，声音的传播速度大约为343米/秒。
在水中，声音的传播速度大约为1482米/秒。
不同介质中的声音传播速度差异导致声音在不同介质中的传播时间不同。
认识各种音频视频信号线特点及转换
RF、AV、S-Video、3RCA、VGA、HDMI1、 RF射频简称RF，射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。
每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。
有线电视系统就是采用射频传输方式的。
2、AVAV最常见的音频、视频接口，通常为三根线一组，颜色分别为红色、白色、黄色，其中白色为左声道，红色为右声道，黄色为视频线，两端均为莲花头接头。
3、S-VideoS-Video，简称S端子。
S端子也是非常常见的端子，其全称是Separate Video，也称为SUPER VIDEO。
S-Video连接规格是由日本人开发的一种规格，S指的是“SEPARATE(分离)”，它将亮度和色度分离输出，避免了混合视讯讯号输出时亮度和色度的相互干扰。
S端子实际上是一种五芯接口，由两路视频亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成。
4、3RCA【分为Y/Pb/Pr和Y/CbCr】色差分量接口称为分量视频接口，又叫3RCA。
把色度（C）信号里的蓝色差（b）、红色差（r）分开发送，其分辨率可达到720线以上。
其接口采用YPbPr和YCbCr两种标识。
前者表示逐行扫描色差输出，后者表示隔行扫描色差输出，一般利用3根信号线分别传送亮色和两路色差信号。
这3组信号分别是，亮度以Y标注，以及从三原色信号中的两种——蓝色和红色——去掉亮度信号后的色彩差异信号，分别标注为Pb和Pr，或者Cb和Cr，在三条线的接头处分别用绿、蓝、红色进行区别。
我们经常在投影机或高档影碟机上看到的，类似YUV、YCbCr、Y/B-Y/B-Y等等的接口标识，虽然标记方法与接头外形各有千秋，但都属于色差分量端口。
对于模拟视频信号来说，衰减是不可避免的现象，所以信号分离度越高的信号清晰度就越高。
色差输出就是把色度信号C分解为色差Cr和Cb，这样就避免了两路色差混合译码并再次分离的过程，也保持了色度信道的最大带宽，只需要经过反矩阵译码电路就可以还原为RGB三原色信号而成像，这就最大限度地缩短了视频源到显示器成像之间的视频信号信道，避免了因繁琐的传输过程所带来的影像失真，从而能够轻松实现720线以上高解析度、高清效果。
音频的基本特性PPT资料优选版
音频基本概念
音频的基本特性 采样频率就是采用一段音频，做为样本，因为wav使用的是数码信号，它是用一堆数字来描述原来的模拟信号，所以它要对原来的模拟信号进行分析，我们知道所有的声音都有其波
音频信号类型及协议基础知识
⾳频信号类型及协议基础知识⼀、模拟信号智能硬件产品中，模拟⾳频主要⽤在：喇叭播放声⾳、Line-in外接⾳源、麦克风输⼊等。
通常看到的⾳频波形，都是模拟⾳频，能够和声⾳实际的波动完全对应起来。
当前有不少⾳频产品使⽤D类⾳频功放，输出波形看起来是⽅波，但实际上还是属于模拟⾳频类型。
是⾼频载波叠加的模拟⾳频的波形，经过LC滤波之后能够还原成模拟⾳频波形。
如下图，下半部分是D类功放输出的⽅波状的⾳频信号，上半部分的正⽞波是还原出来的模拟⾳频波形。
⼆、数字信号（I2S/PCM/TDM/PDM/SPDIF）1.IIS(I2S): Philips Inter-IC sound Bus，⼀根data线最多2 channel数据。
I2S(Inter-IC Sound Bus)是飞利浦公司为数字⾳频设备之间的⾳频数据传输⽽制定的⼀种总线标准。
在飞利浦公司的I2S标准中，既规定了硬件接⼝规范，也规定了数字⾳频数据的格式。
特点 :效率⾼主要传输⾳乐。
（1）从MCU往Codec传⾳乐数据，⼀般使⽤I2S。
先传⾼位再传低位，数据的MSB从LRCLK边沿起延迟1 BCLK。
包含三个时钟：主时钟（MCLK）系统时钟，⼀般是12.288MHz 18.432MHz等，⼀般是位时钟（Bclk）的256倍或384倍；左右声道帧时钟（LRCLK）低电平左声道⾼电平右声道；位时钟(BCLK，也有叫串⾏ )传输⼀位数据的时钟周期;（2）对齐⽅式 左对齐：数据的MSB在LRCLK边沿起第⼀个BCLK上升沿⽤的⽐较少 右对齐：数据的LSB靠左LRCLK的上升沿 sony使⽤这种格式（3）电压（TTL）输出 VL <0.4V VH>2.4V 输⼊电压 VIL=0.8V VIH=2.0V IIS标准格式 右对齐模式 左对齐模式2.PCM: 区别于PCM编码，也是种通讯协议，主要传送语⾳。
PCM（PCM-clock、PCM-sync、PCM-in、PCM-out）脉冲编码调制，模拟语⾳信号经过采样量化以及⼀定数据排列就是PCM。
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音频信号的种类及其质量特性
作者:辽宁广播电视传输发射中心二O三台赵军
数字技术的发展突飞猛进，电视伴音的数字技术也有了长足发展，现就声音方面所涉及的技术知识做一简要介绍。
目前，大部分使用的电声器件都是以模拟方式工作的。
传声器输出的是模拟音频信号，扬声器需要的激励信号同样是模拟音频信号。
器件的客观情况，决定了音频信号的数字化只能是其传输系统的中间环节。
但由于其具有极好的保真度和极强的抗干扰性，所以在数字音频没有进入数字电视之前，就开始了探索研究，并取得了一定成果，已经在传统的音响系统领域得到了广泛应用。
现就两方面做一介绍：
一、音频信号的种类
1.按声音传递信息内容区分
人耳可以听到的声波信号的频率范围为20~20KHZ。
按声音传递信息的内容不同，音频信号可分为3种类型。
(1)波形声音
波形声音是指声波振动产生的声音。
显然，波形声音实际上已经包含了所有的声音形式。
它可以成为人们理解声音的最一般形态，就好像可以把各种类型图像都理解成像素点阵图一样。
(2)语音
语音就是指人讲话的声音，特点就是包含有丰富的语言内涵。
传送语音信号的基本要求是既能听清语音的内容，又能辨认出讲话者是谁。
(3)音乐
音乐与语音相比内容更丰富、所占频带更宽，同时表现形式更为规范，也可以说是符号化了的声音，乐谱就是音乐的规范表达形式。
也就得出，传输音乐信号对系统的要求有多高，难度有多大。
也是最高、难度最大的。
2.按声音所占的频带区分
从音频信号所占的频带、数字化时的抽样频率及量化的比特数不同，音频信号可以分为4类。
（1）窄带语音
窄带语音又称电话频带语音，信号频带为300~3.4KHZ,带宽为3.1KHZ,既能听清语音的内容，也能分辨出讲话人是谁，主要用于各类电话通信。
数字化时抽样频率常用8KHZ，每个样值以8bit量化，数码率为64bit/s。
（2）宽带语音
信号频带为54~7KHZ,能提供比窄带语音更好的音质，常用于电话会议、视频会议等。
数字化时抽样频率多为16KHZ。
（3）数字音频广播（DAB）信号
信号频带为20~15KHZ，有较好的音质，主要用于声音广播和电视伴音广播。
数字化时抽样频率常用32KHZ。
（4）高保真立体声音频信号
信号频带为20HZ~20KHZ，为人耳听觉的全部频带故称为高保真，用于DVD、VCD、CD、HDTV伴音等。
数字化时抽样频率用44.1KHZ或48KHZ，每个样值16bit量化，
数码率最高为768bit/s（单声道）。
二、声音的质量特性
目前，对音频的质量评价主要在音调、音强和音色三个方面。
1．音调
音调是指声音的频率。
频率高则音调高，频率低则音调低。
另外，声音的质量高低还与频率范围紧密相关。
一般来说，频率范围越宽，声音的质量越高；对语音来说，其可懂度清、晰度和自然度越好；对比音乐来说，其保真度空间感和音响效果越好。
2.音强
音强即音量，又称响度。
它与声波的振动幅度有关，反映了声音的大小和强弱。
声波的振动幅度越大，声音的强度越高，声音越大。
3.音色
音色体现了声音听起来的优美程度。
自然界中的大部分声音一般都不是纯音也就是单一频率的声音，大多是由不同频率和不同振幅的声波组合起来的一种复音。
在复音中最低的频率成分称为该复音的基音或基频，是决定音调最基本的因素；复音中的其他频率成分称为泛音或谐音。
基因和泛音组合起来，就决定了特定声音的音色或音质。
人耳朵辨别不同声音的能力相当强，其主要根据就是各种声音的音色不同。
如果某个特定的声音中的谐波成分在传播过程中有所损失或彼此之间的幅度发生变化，就有可能改变原声音的特征，导致走调或称畸变，影响声音的听觉效果。
顺便指出，电视中的伴音在传输中不能有中断现象。
因为图像在传输过程中如果出现中断，就可以一直保持静态画面。
如果时间短暂观众就注意不到。
但是，声音如果出现停顿，可能就会产生信息的突变甚至丢失，或者出现声音和图像不同步的现象。
观众对声音的停顿往往是灵敏的。
参考书籍：《数字电视原理、传输与技术》《数字电视原理与应用》。