【正文】 成模擬信號(hào)形式，由聲卡完成 2 聲音播放：將模擬聲音信號(hào)經(jīng)處理和放大后送到音箱 (揚(yáng)聲器 ) ? 關(guān)于音箱： – 普通音箱 接收的是重建的模擬聲音信號(hào) – 數(shù)字音箱 直接接收數(shù)字聲音信號(hào)，失真更小 數(shù)字聲音 011010011101… 插 值 數(shù)模轉(zhuǎn)換 解 碼 把壓縮編碼的數(shù)字聲音恢復(fù)為壓縮編碼前的狀態(tài) 把聲音樣本從數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量 把時(shí)間上離散的一組樣本轉(zhuǎn)換成在時(shí)間上連續(xù)的模擬聲音信號(hào) 重建的模擬 聲音信號(hào) 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 聲卡的功能與邏輯組成 波形聲音的獲取與編碼 波形聲音的重建與播放 MIDI消息的輸入 MIDI音樂(lè)的合成 DSP DMA接口 PC總線 取樣，量化 D/A 重建，濾波 聲音輸出 聲音輸入 音樂(lè)合成器 mixer MIDI接口 聲卡的主要功能 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 選講： 聲卡的物理實(shí)現(xiàn) ? 聲卡主要由 2塊芯片組成： ?主處理芯片：包括數(shù)字信號(hào)處理器、 MIDI控制、 I/O控制等 ? CODEC芯片：負(fù)責(zé)多聲道取樣、 A/D與 D/A轉(zhuǎn)換、混音處理等 音頻 主芯片 音頻混合芯片 運(yùn) 算 放大器 功 率 放大器 MIDI/ joystick MIC輸入 / 線路輸入 P C I 總 線 線路輸出 揚(yáng)聲器 Audio CODEC芯片 ? 當(dāng)前 PC機(jī)的聲卡大多已不再做成獨(dú)立的插卡形式，而是與主板集成在一起，稱為集成聲卡 2種音頻技術(shù)規(guī)范： AC’97音頻技術(shù)規(guī)范 HD Audio 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 選講： 聲卡的幾種類型 硬聲卡： 除 CODEC芯片外，主板上還有 1塊音頻主處理芯片，很多音效處理任務(wù)無(wú)需 CPU參與就可獨(dú)立完成 聲卡的類型 獨(dú)立聲卡：以擴(kuò)展卡形式插在機(jī)箱中使用 集成聲卡 軟聲卡 ：主板上僅 1塊 CODEC芯片，負(fù)責(zé)取樣與量化處理， I/O控制器部分集成在主板上的南橋芯片中， DSP的功能需由 CPU協(xié)助完成 聲卡的組成部分均集成在主板上 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 波形聲音的 表示與應(yīng)用 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 數(shù)字波形聲音的表示及其參數(shù) ? 數(shù)字波形聲音是使用二進(jìn)位表示的一種串行比特流，其數(shù)據(jù)按時(shí)間順序進(jìn)行組織，文件擴(kuò)展名為“ .wav” ? 數(shù)字波形聲音的主要參數(shù)有： – 取樣頻率： ? 語(yǔ)音的取樣頻率低，一般為 8k ~16k Hz ? 全頻帶聲音 (如音樂(lè) )取樣頻率高，一般為 ~ 48k Hz – 量化位數(shù)：通常為 8位、 12位或 16位 – 聲道數(shù)目：?jiǎn)温暤罏?1，雙聲道為 2 – 碼率 (比特率 )，每秒鐘的數(shù)據(jù)量 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 數(shù)字波形聲音碼率的計(jì)算 ? 未壓縮時(shí)數(shù)字波形聲音的碼率計(jì)算公式 碼率 = 取樣頻率 量化位數(shù) 聲道數(shù) ? 例： 聲音類型 聲音信號(hào)帶寬 (Hz) 取樣頻率 (kHz) 量化位數(shù) (bits) 聲道數(shù) 未壓縮時(shí)的 碼率 數(shù)字語(yǔ)音 300～ 3 400 8 8 1 64 kb/s CD立體聲 20～ 20 000 16 2 (kb/s) ? 壓縮編碼之后數(shù)字波形聲音的碼率為： 壓縮后的碼率 = 未壓縮時(shí)的碼率 /壓縮倍數(shù) ? 例：上面 CD唱片的立體聲音樂(lè)壓縮為 MP3后，若壓縮倍數(shù)是 12倍，則該 MP3音樂(lè)的碼率是： 118 kb/s左右 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 數(shù)字波形聲音的數(shù)據(jù)壓縮 ? 數(shù)據(jù)壓縮的必要性： – 為了降低存儲(chǔ)成本和提高在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸效率 ? 數(shù)據(jù)壓縮的可能性： – 聲音中包含有大量冗余信息； – 人耳靈敏度有限，允許有一定失真而不易察覺(jué) ? 數(shù)字波形聲音壓縮編碼的方法： – 全頻帶聲音：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) MPEG；工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) Dolby AC3 – 數(shù)字語(yǔ)音：固定電話使用 ADPCM編碼 手機(jī)使用高效率的混合編碼技術(shù) 所謂“ MP3音樂(lè)”，它是一種采用 MPEG1層 3編碼的高質(zhì)量數(shù)字聲音 , 壓縮比大約 10～ 12倍，使一張普通 CD光盤上可以存儲(chǔ)大約 100首 MP3歌曲，可連續(xù)播放 10小時(shí)。 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ MP3播放器的結(jié)構(gòu)與原理 程序 存儲(chǔ)器 閃爍 存儲(chǔ)器 液晶顯示 D/A轉(zhuǎn)換 嵌入式處理器 及 DSP 聲音輸出 控制按鍵 USB接口 嵌入式處理器用于運(yùn)行控制程序，控制各個(gè)部件協(xié)調(diào)工作：它接收控制按鍵的操作命令，從閃爍存儲(chǔ)器讀取 MP3音樂(lè)數(shù)據(jù)送到 DSP去解碼；顯示播放器的工作狀態(tài)；負(fù)責(zé)與主機(jī)連接并交換數(shù)據(jù)等等 數(shù)字信號(hào)處理器 DSP完成MP3數(shù)據(jù)流的解碼操作，并輸出波形格式的數(shù)字音頻信號(hào)，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大之后，用戶即可聽(tīng)到聲音 存放 MP3音樂(lè)數(shù)據(jù)，容量越大，可存放的歌曲數(shù)目就越多 固定存放 MP3播放器的控制程序 顯示 MP3播放器的工作狀態(tài)和歌曲的歌詞 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 波形聲音的文件類型及其應(yīng)用 文件類型 開(kāi)發(fā)者 編碼類型 效果 主要應(yīng)用 WAV 微軟公司 未壓縮 聲音達(dá)到 CD品質(zhì) 支持多種采樣頻率和量化位數(shù)，獲得廣泛支持 FLAC 基金會(huì) 無(wú)損壓縮 壓縮比為 2:1左右 高品質(zhì)數(shù)字音樂(lè) APE Matthew T. Ashland 無(wú)損壓縮 壓縮比為 2:1左右 高品質(zhì)數(shù)字音樂(lè) M4A 蘋果公司 無(wú)損壓縮 壓縮比為 2:1左右 QuickTime, iTunes, iPod， Real Player MP3 ISO 有損壓縮 MPEG1 audio層 3 壓縮比為 8:1～ 12:1 因特網(wǎng)， MP3音樂(lè) WMA 微軟公司 有損壓縮 壓縮比高于 MP3 使用數(shù)字版權(quán)保護(hù) 因特網(wǎng)，音樂(lè) ACAAC 美國(guó) Dolby公司 有損壓縮 壓縮比可調(diào)，支持 、 DVD, 數(shù)字電視，家庭影院等 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 什么是流媒體？ ? 在因特網(wǎng)上收聽(tīng) (看 )音 (視 )頻節(jié)目的 2種方式： ? 下載存儲(chǔ)方式：先下載存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，下載完畢后再播放（缺點(diǎn)：需要等待很長(zhǎng)時(shí)間，并需要較大的存儲(chǔ)容量） ? 流式傳輸方式：邊下載、邊播放（優(yōu)點(diǎn)：只需要下載一部分?jǐn)?shù)據(jù)之后 , 就可以開(kāi)始一邊播放一邊下載，等待時(shí)間短、存儲(chǔ)需求小） ? 流媒體 就是一種允許在網(wǎng)絡(luò)上讓用戶一邊下載一邊收看 (聽(tīng) )音視頻媒體的 媒體分發(fā) (delivery)技術(shù) ? 目前流行的主要有 3個(gè)公司的流媒體技術(shù)： Networks公司的 Real Media （ RealAudio和 RealVideo） Windows Media Services (WMA、 WMV和 ASF) Quick Time 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 選講： 流媒體是如何工作的？ 流媒體 播放軟件 Web服務(wù)器 Web 瀏覽器 流媒體 專用服務(wù)器 音頻 (視頻 ) 流媒體文件 網(wǎng) 頁(yè) （客戶計(jì)算機(jī)） 協(xié)議 3 點(diǎn)擊流媒體節(jié)目，啟動(dòng)流媒體播放程序 RTSP/TCP RTP/UDP 6 播放器可以邊播放邊接收數(shù)據(jù)，并可以控制播放、暫停、快進(jìn)、快倒等 5 將音 (視 )頻節(jié)目傳輸給客戶計(jì)算機(jī) RTCP/UDP HTML網(wǎng)頁(yè) 1 請(qǐng)求網(wǎng)頁(yè) 2 服務(wù)器送回網(wǎng)頁(yè) 4 向流媒體服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 波形聲音的編輯 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 波形聲音編輯軟件的功能 主要功能： 1 編輯聲音：如聲音剪輯、復(fù)制、調(diào)節(jié)音量 2 聲音的效果處理：如混響、回聲、淡入、淡出等 3 錄音 4 聲音的格式轉(zhuǎn)換 5 播放聲音 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 計(jì)算機(jī)合成聲音 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 什么是計(jì)算機(jī)合成聲音？ ? 計(jì)算機(jī)合成聲音就是計(jì)算機(jī)模仿人說(shuō)話或演奏音樂(lè) ? 計(jì)算機(jī)合成聲音有兩類： – 計(jì)算機(jī)合成話音（語(yǔ)音）： ? 計(jì)算機(jī)模仿人把一段文字朗讀出來(lái)，即把文字轉(zhuǎn)換為說(shuō)話聲音（簡(jiǎn)稱為 TTS） ? 應(yīng)用：有聲查詢、文稿校對(duì)、語(yǔ)言學(xué)習(xí)、語(yǔ)音秘書、自動(dòng)報(bào)警、殘疾人服務(wù)等 – 計(jì)算機(jī)合成音樂(lè)： ? 計(jì)算機(jī)模擬各種樂(lè)器發(fā)聲并按照樂(lè)譜演奏音樂(lè) ? 應(yīng)用：計(jì)算機(jī)作曲、配器等 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 例：計(jì)算機(jī)合成的語(yǔ)音 ? Hello， everybody （ 1） ? 你好，我是貝爾實(shí)驗(yàn)室的中文語(yǔ)音合成系統(tǒng)（ BellTTS1） ? 南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系 2022年招收了 202名本科生， 22名博士生， 130多名碩士生。 （中科大訊飛公司） （ Bell） ? 安徽中科大訊飛信息科技有限公司是專門從事中文語(yǔ)音及語(yǔ)言技術(shù)軟件 （訊飛） ? 我們都是同行，我們一路同行，去參加人參培植研討會(huì) （訊飛） （ Bell） 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 計(jì)算機(jī)合成音樂(lè)（ MIDI） 音樂(lè) 合成器 音樂(lè) MIDI 文件 媒體 播放器 MIDI 消息 ? 計(jì)算機(jī)合成音樂(lè)需要三個(gè)要素：樂(lè)器、樂(lè)譜和 “ 演奏員 ” 聲卡上的音樂(lè)合成器能像電子琴一樣模仿幾十種不同的樂(lè)器發(fā)出聲音，它按照 MIDI消息合成出不同音色和音調(diào)的音符，通過(guò)揚(yáng)聲器播放出音樂(lè)來(lái) 樂(lè)譜在計(jì)算機(jī)中使用一種叫做 MIDI的音樂(lè)描述語(yǔ)言來(lái)表示。使用 MIDI描述的音樂(lè)稱為 MIDI音樂(lè)。一首樂(lè)曲對(duì)應(yīng)一個(gè)MIDI文件，其文件擴(kuò)展名為 .MID或 .MIDI 媒體播放器軟件相當(dāng)于“演奏員”。播放MIDI音樂(lè)時(shí)，它先從磁盤上讀入 .MID文件，解釋其內(nèi)容，然后以 MIDI消息的形式向聲卡上的音樂(lè)合成器發(fā)出各種指令 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 選講： 音樂(lè)合成器 ?PC機(jī)聲卡一般都帶有 MIDI音源（音樂(lè)合成器） ? MIDI音源有兩種： – 調(diào)頻合成器 （一種受控的電子振蕩器）。音色單調(diào)，效果較差，已很少使用 – 波表合成器 。音色豐富，效果很好，可擴(kuò)展，現(xiàn)廣泛使用 ? 波表合成器的原理 – 預(yù)先將真實(shí)樂(lè)器演奏的各個(gè)音符的波形數(shù)字化，把它們組織成一個(gè)個(gè)波表文件存放在存儲(chǔ)器中 – 播放時(shí)合成器軟件根據(jù)樂(lè)器類型和音符參數(shù)等將相應(yīng)的波形數(shù)據(jù)修飾成所要求的音強(qiáng)和時(shí)長(zhǎng)，然后合成、加工后播放 低通濾波 采樣、量化 加工處理 樂(lè)器演奏 波表 文件 錄音 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 例：計(jì)算機(jī)合成的 MIDI音樂(lè) ? 例 1 音樂(lè)之聲 （ 6KB） ? 例 2 軍港之夜 （ 7KB） ? MIDI的優(yōu)點(diǎn)： – 數(shù)據(jù)量極小（比 CD立體聲少 3個(gè)數(shù)量級(jí)，比 MP3少 3個(gè)數(shù)量級(jí)） – 易于制作和編輯修改 – 可以與波形聲音同時(shí)播放 ? MIDI的不足： – 只能合成音樂(lè)，不能合成歌曲和語(yǔ)言 – 音質(zhì)與硬件設(shè)備相關(guān) 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 小結(jié)：計(jì)算機(jī)中的數(shù)字聲音 ? 數(shù)字聲音的特點(diǎn)： – 是一種連續(xù)媒體，傳輸與播放有實(shí)時(shí)性要求 – 數(shù)據(jù)量大，對(duì)存儲(chǔ)和傳輸?shù)囊蟊容^高，必須進(jìn)行壓縮 ? 數(shù)字聲音的類型： – 取樣（波形）聲音 ? 數(shù)字語(yǔ)音：應(yīng)用于電話、手機(jī)、多媒體配音等 ? 全頻帶聲音： CD和 DVD音樂(lè)，數(shù)字電視伴音等 – 計(jì)算機(jī)合成聲音 ? 合成語(yǔ)音 ? 合成音樂(lè)（ MIDI） 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 真題講解 一、選擇題 在某聲音的數(shù)字過(guò)程中，使用 的取樣頻率、 16位量化位數(shù)，則采集四聲道的此聲音一分鐘需要的存儲(chǔ)空間為 。 （ 2022年） A. MB B. MB C. MB MB 答案： C 選擇了學(xué)習(xí)，就是選擇了成功！ 對(duì)某波形聲音進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，若采樣頻率為 8kHz、量化位數(shù)為 16位、雙聲道，則其未壓縮時(shí)的碼率為 ______。 （ 2022年） A． 32kB/s B． 128kb/s