數(shù)字聲音及MIDI簡介

1、MMTMMTYANGZHOUDAXUE物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院第二講第二講 數(shù)字聲音及數(shù)字聲音及MIDI簡介 聲音是攜帶信息的極其重要的媒體聲音是攜帶信息的極其重要的媒體(20%)(20%)，是多媒體技術(shù)，是多媒體技術(shù)研究中的一個重要內(nèi)容。聲音的種類繁多，如人的話音、樂器研究中的一個重要內(nèi)容。聲音的種類繁多，如人的話音、樂器聲、動物發(fā)出的聲音、機器產(chǎn)生的聲音以及自然界的聲音等。聲、動物發(fā)出的聲音、機器產(chǎn)生的聲音以及自然界的聲音等。 這些聲音有許多共同的特性，也有它們各自的特性。在用這些聲音有許多共同的特性，也有它們各自的特性。在用計算機處理這些聲音時，既要考慮它們的共性，又要利用它

2、們計算機處理這些聲音時，既要考慮它們的共性，又要利用它們的各自的特性。的各自的特性。 我們將研究聲音的基礎(chǔ)知識，掌握聲音數(shù)字化的兩個最基我們將研究聲音的基礎(chǔ)知識，掌握聲音數(shù)字化的兩個最基本的概念；了解基本的音頻信號編碼技術(shù)。本的概念；了解基本的音頻信號編碼技術(shù)。 聲音是通過空氣傳播的一種連續(xù)的波，叫聲波。 反射 (reflection)、折射 (refraction)和衍射 (diffraction) 聲音信號是由許多頻率不同的分量信號組成的復(fù)合信號。復(fù)合信號的頻率范圍稱為帶寬。 帶寬為20Hz20kHz的信號稱為音頻（audio）信號，可以被人的耳朵感知。話音信號帶寬在80Hz3400Hz。

3、 頻率決定音調(diào)。 響度（音量）表示的是聲音能量的強弱程度，主要取決于聲波振幅的大小。用聲壓(達因平方厘米，牛頓平方米)或聲強(瓦特平方厘米)來計量。聲壓的單位為帕(Pa)。 人耳對lkHz、10-16W/cm2的純音剛能聽到。聲強級表示響度的相對量，它定義為某響度與10-16W/cm2比值的對數(shù)值乘以10，單位為dB。 正常人聽覺的強度范圍為0dB120dB?；艉突烊牖舻姆阂魶Q定音色。主觀平均判分法（MOS ， ）2102( )10log ( )( )snSNRs ns n 電壓范圍電壓范圍 量化步長量化步長 量化結(jié)果量化結(jié)果 編碼編碼 逆量化結(jié)果逆量化結(jié)果 5 7 2 3 011 6 3

4、 5 2 2 010 4 1 3 2 1 001 2 -1 1 2 0 000 0 -3 -1 2 -1 111 -2 -5 -3 2 -2 110 -4 -7 -5 2 -3 101 -6 -9 -7 2 -4 100 -8 人機通信，計算機接收音頻信號。獲取、語音識別與理解。人機通信，計算機接收音頻信號。獲取、語音識別與理解。機人通信，計算機輸出音頻。音頻合成；聲音重構(gòu)、模擬。機人通信，計算機輸出音頻。音頻合成；聲音重構(gòu)、模擬。產(chǎn)生真實感聲音。產(chǎn)生真實感聲音。人機人通信，人通過網(wǎng)絡(luò)進行語音通信，需要的處理包人機人通信，人通過網(wǎng)絡(luò)進行語音通信，需要的處理包括：語音采集、括：語音采集、編碼解碼

5、編碼解碼、傳輸、檢索，識別。、傳輸、檢索，識別。原始聲音信 號聲電信號轉(zhuǎn) 換低 通濾 波模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換數(shù)字信號處 理傳 輸存 儲聲 音合 成功 率放 大數(shù)字模擬轉(zhuǎn) 換電聲信號轉(zhuǎn)換音頻信號處理的重要硬件就是音頻卡。PCM數(shù)據(jù)（WAV文件音頻數(shù)據(jù)）的存放方式 PCM波形樣本的數(shù)據(jù)格式 FM頻率調(diào)制合成音樂樣本合成由以下五部分組成： 數(shù)字載波器 調(diào)制器 聲音包絡(luò)發(fā)生器 數(shù)字運算器 模數(shù)轉(zhuǎn)換器FM聲音合成器的工作原理聲音合成器的工作原理從理論上講，從理論上講，F(xiàn)M合成方法可以產(chǎn)生任何樂音，但是，合成出來的聲音不夠真實。合成方法可以產(chǎn)生任何樂音，但是，合成出來的聲音不夠真實。Wavetable合成器的工作原理 Wavetable合成器所需要的輸入控制參數(shù)比較少，可控的數(shù)字音效也不多，大多數(shù)采用這種合成方法的聲音設(shè)備都可以控制聲音包絡(luò)的ADSR參數(shù)，產(chǎn)生的聲音質(zhì)量比FM合成方法產(chǎn)生的聲音質(zhì)量要高。MIDI設(shè)備的簡單聯(lián)接 各個MIDI設(shè)備通過專用的串行電纜(MIDI線)連接， 并以 31.25 kb/s（每字節(jié)10位） 的速度傳送著數(shù)字音樂信息。MIDIThru Out In 單個物理MIDI通道分為16個邏輯通道，每個邏輯通道可指定一種樂器。MIDI鍵盤可設(shè)置在這16個通道中的任何一個，MIDI合成器可以被設(shè)置在指定的通道上接收MIDI指令。 把MID