数字音频的编辑与处理(二)
数字音频处理技术手册
数字音频处理技术手册数字音频处理技术已经广泛应用于许多领域，例如音乐制作、广播电视、影视制作、语音识别等。
本手册旨在介绍数字音频处理的基本原理、常用技术以及相关的应用案例，帮助读者了解和掌握数字音频处理技术的基本知识和操作技巧。
一、数字音频处理的基本原理数字音频处理是指通过将模拟音频信号进行采样、量化和编码，将其转换为数字形式的处理过程。
数字音频处理的基本原理涉及到以下几个关键步骤：1. 采样：将连续的模拟音频信号转换为离散的数字信号。
采样频率的选择与原始音频信号的最高频率相关，根据奈奎斯特定理，采样频率应该是原始音频信号最高频率的两倍以上。
2. 量化：将采样得到的模拟音频信号转换为离散的数字值。
量化的目的是将连续的模拟音频信号离散化，每个离散值表示原始音频信号在该采样点的幅度。
3. 编码：将量化得到的数字值表示成二进制形式，便于存储和传输。
常用的编码方式有脉冲编码调制（PCM）、Delta调制（DM）、自适应差分编码（ADPCM）等。
二、常用的数字音频处理技术数字音频处理技术涉及到信号处理、音频效果处理、音频编解码等多个方面。
以下是其中的几种常用技术：1. 降噪技术：通过滤波和谱减法等算法，去除音频信号中的噪声成分，提升音频的清晰度和质量。
2. 声音增强技术：通过均衡器、压缩器、混响器等效果器的调节，改变音频信号的频率、幅度和时域特性，使其具有更好的听感效果。
3. 语音识别技术：将语音信号进行特征提取和模式匹配，实现对语音内容的自动识别。
4. 音频编解码技术：利用各种编码算法对音频信号进行压缩和解压缩，实现音频文件的压缩存储和传输。
三、数字音频处理的应用案例数字音频处理技术在各个领域都有广泛的应用，以下是其中的几个典型案例：1. 音乐制作：数字音频处理技术被广泛应用于音乐录制和后期制作过程中，包括录音、混音、母带制作等环节。
通过音频编辑软件和效果器的使用，音乐制作人能够实现对音频信号的精确控制和处理。
数字音频信息及处理
声音升调后，速度加快，播放时间将缩短
数字音频处理
goldwave
12、制作科幻视频中机器人说话的效果 效果/机械化，频率的数值越大，制作的声音效果越尖利
数字音频处理
goldwave
13、消除人说话的声音 单击减少人声按钮或效果/立体声/减少人声
14、音频合成 把若干个声音素材按照某种方式叠加在一起，是声 音编辑最有力的手段 EG：为一段解说词配上背景音乐. 素材：解说词、音乐 打开解说词，查看时间，复制全部声音到剪贴板
打开音乐，并把某个乐段设置为选区，将要把语 音合 成在这个选区中，选区的时间长度要稍大于语音的时间 长度 单击音量定形按钮， , 显示调整画面，将白色线段两 端往下拖
goldwave
数字音频处理
数字音频处理
goldwave
将选区的开始位置向右移动一点，单击混音按钮，将 音量滑块调整 单击确定按钮，保存
goldwave
10、声道变换
编辑/声道/左、右声道，识别当前声道的方法是： 选区背景为深兰色是当前声道，可进行各种编辑操作， 黑色背景的选区是不可编辑的声道。 注意：在单独一个声道进行的删除操作，剪切操作 将改变该声道的时间长度，使两个声道的时间长度不等， 导致声音不同步
11、改变说话的声音 效果/多普勒效应
音频信息的数字化
采样定理指出：
对一个频率在0～ fc 内的连续信号进行采样，当采样
频率为 fs ≥2 fc
时，由采样信号 xs(nTs )能无失
真地恢复为原来信号x(t) 。 采样：在时间轴上对信号数字化。 采样的三个标准频率分别为： 44.1KHz，22.05KHz和11.025KHz。 一般采样频率是自然声频率的两倍 。
《数字音频制作与处理》练习题及答案解析
1、运用SoundForge,如果要在声波的任意地方插入-段空白，可使用"process"目录下的命令是( B)A、MuteB、Insert SilenceC、Fade inD、Fadeout.2、XG标准在音色数量上对GM标准做了扩充，至少包含的音色数量有(D )A、64种B、128种C、256种 .D、480种3、生产爱科技(AKG)品牌话筒的是(A )A、奥地利B、美国C、日本D、德国4、下列关于数字语音网络传输的带宽要求，描述正确的是(B)A、普通语音,频率带宽<=1.7KHzB、高质量语音,频率带宽从50Hz~ 7KHzC、普通语音,频率带宽>=7KHzD、高质量语音,频率带宽从3Hz ~ 20KHz5、下列不是表示声波的物理特性的物理量为(D)A、波长B、频率C、速度D、位移5、多媒体作品中音频素材按其形式分可以分为三种，下列哪个选项不属于其中的类型( A)A、混响声B、有声语言C、音乐D、音响7、PCM是"数字化”的最基本技术，其基本步骤不包括( D)A、取样B、量化C、编码.D、压缩8、一般大型隔声屏风的参考尺寸为( B)A、3.2m(宽)x3m(高)B、2.2m(宽)x3m(高)C、1.2m(宽)x3m(高)D、1.2m(宽)x1.5m(高)9、人耳可以听到的声音频率范围是(D)A、22kHz~ 40kHzB、40kHz~ 80kHzC、80kHz~ 120kHzD、20Hz~ 20kHz10、下列关于Windows系统中自带的录音机的使用描述正确的是(A) A、双击Windows的状态栏右边的小喇叭图标，可以打开录音控制台B、Windows的录音控制台不能切换作为音量控制台使用C、因为话筒的输人灵敏度很高,所以最佳的方法是把话筒直接连在话筒输入插口进行录音，以减少噪声D、Windows系统中自带的录音机录下的声音文件可以直接保存成MP3格式文件11、为了减小电平的传播损失，输入阻抗应为话筒内阻的( D)A、1倍B、2倍C、3倍D、5倍12、下列关于Windows系统中自带的录音机的使用描述正确的是(A)A、双击Windows的状态栏右边的小喇叭图标，可以打开录音控制台B、Windows的录音控制台不能切换作为音量控制台使用C、因为话筒的输人灵敏度很高,所以最佳的方法是把话筒直接连在话筒输入插口进行录音,以减少噪声D、Windows系统中自带的录音机录下的声音文件可以直接保存成MP3格式文件13、在Cool Edit Pro中,添加不同的延时组成一个多重延时效果，最多可以添加(A)A、10种B、9种C、5种D、3种14、 Sound Forge软件的播放条用于提供音频播放类控制键，下列不能在播放条中控制实现的功能是(B)A、录音B、混音C、整体播放.D、暂停15、下列不属于Samplitude录音窗口计时器单位的是(D )A、百分之-秒B、秒C、分钟D、小时16、一般语音数字化时的采样频率约为(A )A、8kHzB、16 kHzC、32 kHzD、48 kHz17、铁三sdi-Tehnica)品牌的话简是哪个国家生产的(C)A、奥地利B、美国C、日本D、德国18、下列不具有声音编辑功能的软件是(B )A、Gold waveB、WinampC、Sound ForgeD、Cool Edit19、数字式电子乐器技术的代名词是B)A、MPEG- -4B、MIDIC、DVDD、MP320、多媒体信息不包括(A)A、光盘B、文本C、视频D、音频21、数字音频录制工作站对硬件平台的要求较高。
了解电脑中常见的数字音频处理技术
了解电脑中常见的数字音频处理技术数字音频处理技术是指利用计算机技术对音频信号进行录制、编辑、混音、处理和播放的技术。
随着计算机和音频技术的飞速发展，数字音频处理技术已经成为现代音频产业中的重要组成部分。
本文将介绍电脑中常见的数字音频处理技术。
一、数字音频录制技术数字音频录制技术是指将声音转换成数字信号并记录下来的技术。
电脑内置的声卡以及外部的音频采集设备都可以用来进行数字音频录制。
在电脑中，我们常常使用的是声卡来进行录制。
通过麦克风或其他音频设备输入的声音信号经过声卡的ADC转换，变成数字信号后被存储在电脑的硬盘中。
这样就完成了数字音频的录制过程。
二、数字音频编辑技术数字音频编辑技术是指对已录制的音频信号进行处理和编辑的技术。
电脑上常用的音频编辑软件有Adobe Audition、Audacity等。
这些软件提供了丰富的音频编辑功能，可以对音频进行剪切、合并、变速、变调等操作。
用户可以通过这些功能对音频进行精细的编辑，达到所需的效果。
三、数字音频混音技术数字音频混音技术是指将多个音频信号进行混合的技术。
在电脑中进行数字音频混音通常需要借助专业的音频处理软件，如Ableton Live、Pro Tools等。
通过这些软件，用户可以将不同音轨的音频信号进行混合，调整音量、均衡和效果等参数，实现音频的多轨混音和声音效果的定制。
四、数字音频处理技术数字音频处理技术是指对音频信号进行修饰、增强和特效处理的技术。
电脑上的数字音频处理软件提供了丰富的音频处理工具和效果器，如均衡器、压缩器、混响器、合唱器等。
用户可以通过这些工具对音频信号进行各种处理，改善音质、增强音效，并为音频添加各种特效。
五、数字音频播放技术数字音频播放技术是指将数字音频信号转换成模拟音频信号并播放的技术。
电脑上的播放器软件可以对音频文件进行解码和播放。
通过声卡的DAC转换，数字音频信号可以转换成模拟音频信号，然后通过扬声器或耳机播放出来。
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
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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
第二章 数字音频处理
为了把采样得到的离散序列信号存入计算机， 必须将采样值量化成有限个幅度值的集合，采样值 用二进制数字表示的过程称为量化编码。
左图为采样率2000Hz，量化等级为20的采样量化过程 右图为采样率4000Hz，量化等级为40的采样量化过程
当采样率和量化等级提高一倍，从图中可以看出， 当采样率和量化等级提高一倍，从图中可以看出， 当用D/A转换器重构原来信号时（图中的轮廓线）， D/A转换器重构原来信号时 ），信 当用D/A转换器重构原来信号时（图中的轮廓线），信 号的失真明显减少，信号质量得到了提高。 பைடு நூலகம்的失真明显减少，信号质量得到了提高。
2.1.2 声音的三要素
声音的三要素是音调、音色和音强。 声音的三要素是音调、音色和音强。 音调 音调---代表了声音的高低。 1.音调---代表了声音的高低 1.音调---代表了声音的高低。 音调与频率有关，频率越高，音调越高，反之亦 音调与频率有关，频率越高，音调越高， 如果改变某种声源的音调， 然。如果改变某种声源的音调，则声音会发生质 的转变，使人们无法辨别声源本来的面目。 的转变，使人们无法辨别声源本来的面目。
fs ≥2f 或者 Ts ≤T/2 其中f为被采样信号的最高频率 fs 为采样频率
2.2.3 影响数字音频质量的技术参数 对模拟音频信号进行采样量化编码后，得 到数字音频。数字音频的质量取决于采样频率、 量化位数和声道数三个因素。 1) 采样频率 采样频率是指一秒钟时间内采样的次数。 在计算机多媒体音频处理中，采样频率通常采 用三种：11.025KHz(语音效果)、22.05KHz(音 乐效果)、44.1KHz(高保真效果)。常见的CD唱 盘的采样频率即为44.1KHz。
2.1 多媒体计算机的组成与结构 2.2 多媒体音频 2.3 多媒体视频 2.4 多媒体光存储器 2.5 多媒体输入输出设备
第5讲—第二章 数字音频处理技术(2)
14
（对应书中第六章） 对应书中第六章）
思考题
数据压缩技术
主要内容
基本概念 ■ 信息熵概念 信息熵概念 ■ 数据压缩必要性 ■ 数据压缩条件 ■ 数据冗余 ■ 数据压缩算法性能指标 ■ 数据压缩算法分类 ■ 统计编码 行程长度压缩 霍夫曼编码 算术编码 词典编码 ■ 预测编码 ■ 变换编码 JPEG 编码 ■ JPEG三个标准 三个标准 ■ JPEG编码和解码模型 编码和解码模型 离散余弦变换 量 化 DC和AC系数的编码 和 系数的编码 熵编码 MPEG 编码
●合成器
合成器是一种将MIDI文件中的数字信号转换成声音波形的电子设备。 文件中的数字信号转换成声音波形的电子设备。 合成器是一种将 文件中的数字信号转换成声音波形的电子设备 常用的MIDI合成器有 合成器和 合成器有FM合成器和 合成器二种类型。 常用的 合成器有 合成器和WAVETABLE合成器二种类型。 合成器二种类型
●电子音乐合成
使用计算机利用声音合成技术生成音乐的技术称为电子音乐合 成。
4
MIDI文件与 文件与WAV文件比较 文件与 文件比较
●MIDI指令 指令
MID数据是一套指令，它指示乐器即MIDI设备做了什么，怎么做 数据是一套指令，它指示乐器即 设备做了什么， 数据是一套指令 设备做了什么 如演奏音符、加大音量、生成音响效果等。 的，如演奏音符、加大音量、生成音响效果等。
●音序器
音序器是一种记录、编辑和生成 文件的软件。 音序器是一种记录、编辑和生成MIDI文件的软件。它将乐曲的 文件的软件 数字化信息按时间或节拍顺序记录下来， 数字化信息按时间或节拍顺序记录下来，根据用户的要求进行编辑 修改或创作MIDI文件。最后把 文件。 文件送到合成器， 、修改或创作 文件 最后把MIDI文件送到合成器，经合成后自 文件送到合成器 动演奏播放。 动演奏播放。
二音频处理PPT课件
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(三)高保真度立体声音频压缩编码技术标准
高保真立体声音频信号频率范围是 50Hz~20kHz，采用44．1kHz采样频率， 16bit量化进行数字化转换，其数据速率 每声道达705kbit／s。
MPEG小组负责比较和评估几种低码速率 数字声音编码技术，以产生一套国际标准， 用于活动图象、相关声音信息及其结合， 和用数字存储媒体（DSM）存储与重现。
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2．动态范围:动态范围越大，信号强度的 相对变化范围越大，音响效果越好 。
3．信噪比：信噪比SNR（Signal to Noise Ratio）是有用信号与噪声之比的 简称。
4．主观度量法：人的感觉机理对声音的 度量最有决定意义。
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第2节 音频数字压缩
一．音频压缩编码技术 主要有以下几种主要类型： ➢1．熵编码 :如Huffman编码、算术编码 以及行程编码等。
➢ H.242：ITU-T的H.320 协议族中视频互操作推 荐标准部分。它规定了建立一个音频会话和在通 信终止后结束该会话的协议。
➢ H.324：一个ITU-T 标准。它在模拟电话线 （POTS）上提供了点对点的数据、视频和音频 会议。
➢ T.120：ITU-T的“多媒体数据传输协议”，一 种数据共享/数据会议规范，使用户能通过任何 H.32x 可视会议共享文件。
频段设置不同的量化字长，使数据得到进一
步的压缩。)
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➢3.参数编码 ：参数编码的方法是将音频信 号以某种模型表示，再抽出合适的模型参 数和参考激励信号进行编码；声音重放时， 再根据这些参数重建即可。此类方法构成 声码器的有线性预测(LPC)声码器、通道 声码器、共振峰声码器等。
➢4．混合编码 ：音频中采用的混合编码包 括多脉冲线性预测MP--LPC，矢量和激励 线性预测VSELP，码本激励线性预测CELP， 短延时码本激励线性预测编码LD--CELP， 以及规则码激励长时预测RPE—LTP等。
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3、更改速度
我们还可以通过“效果”菜单下的“加速”命令来将文件“减肥”，每使用一次该命令，声音就会被提速100%。当我们将这些声音素材调入到多媒体编著软件中使用时，可以选择减速播放即可正常地播放了。如我们可以在录音机中将声音的速度调至200，然后在PowerPoint引入经过加速后的声音，在速率中填入50%即可。
简单了解掌握“加速”命令的使用。
4、给课文配音
平时在制作多媒体程序时经常要为一些声音文件，如一段诗词、一段课文进行配音，当我们找到合适的音乐后，就可以打开两个录音机程序。一个打开课文声音，另一个打开音乐文件，通过两个声音的试听比较，将音乐的音量调整至合适大小，存盘后，退出。在打开课文声音的录音机中，将滑块移动到要混入文件的地方，在“编辑”菜单上，单击“混入文件”，并选择刚刚调整音量后的音乐文件即可完成配音任务。将它另存为一合成声音文件备用(源文件最好不要覆盖，以便以后重新修改时使用)。
周次
第五周
课时
2课时
课题
数字音频的编辑与处理（二）
课型
新授课
教学目标
知识与技能
掌握声音文件格式的转换、声音的加工处理等技能。
能力与方法
学会Windows录音机编辑音频的方法。
情感、态度、价值观
培养学生的音乐素养及学以致用的思想。
教学重点
数字音频的格式转换和基本编辑。
教学难点
声音的剪辑、特殊效果的添加和合成声音。
注意事项：在Windows中自带的录音机录制的时间比较短，默认情况下最多只能够录音60秒，对我们录制连贯音乐的人来说显得略有些不便。其实，我们只要先估计一下时间，在录音前要录制一段你所需时间的空白文件：按下录音按钮(不过此时必须等60秒钟完成后再按录音按钮，并保证没有任何声音输入)，每按一次则会增加60秒钟(如按两次则为120秒，以此类推)，一直录制到所需的时间，再按停止键。等到录音时，按“搜索到开头”钮，使录音位置归零，再按录音键就可以正常地录制超过60秒钟的声音了。
用Windows录音机录制网上下载的高中语文课文《琵琶行》的朗诵，为后面配音做准备。
掌握录音时间限制的突破方法。
2、“压缩”声音文件
打开WAV文件，在“另存为”对话框中单击“更改”钮，对格式中我们可以选择“MPEG Layer-3”(也就是MP3)格式，最后输入文件名即可。由于采用了MP3压缩算法，该文件的大小要小了许多，而音质几乎没有任何变化。
创设情境，激发兴趣。
知Hale Waihona Puke 讲解教师边讲解边演示，学生记笔记，然后分组上机实践，以好带差，最终全部掌握。
1、抓取程序中的声音素材
首先打开Windows的录制控制面板，设置录音方式为All(在有的机器上为Mixed Out)，然后关闭其它所有的声音设备(为了防止杂音干扰)。然后在“文件”菜单上，单击“新建”，单击录音钮，再播放这个多媒体程序中的声音进行录音，最后单击停止录音钮并将录音内容存为WAV格式的声音文件，供以后编辑、修改、使用。
用下载的《琵琶曲春江花月夜》给《琵琶行》配音。
5、为声音文件添加回音
（1）打开“录音机”窗口。
（2）选择“文件”∣“打开”命令，打开要添加回音效果的声音文件。
（3）单击“效果”∣“添加回音”命令即可为该声音文件添加回音效果。
掌握“添加回音”命令的使用。
教学反思
教学方法
教师先播放PowerPoint课件，接着进行实例演示，然后学生上机操作，教师进行辅导、检查和点评。
教学过程
教学流程
教学内容
目标达成
情景创设
【教师】上节课要求同学们以小组为单位选择多媒体作品的主题，同时进行相关音频的录制。那么录制好声音文件后，我们可不可以对这些声音进行加工、编辑，以便达到我们想要的效果呢？（播放一段经过合成的音乐，引发学生兴趣）本周学习任务就是掌握Windows录音机剪辑合成声音以及添加特殊效果的方法。