IIS音頻總線學(xué)習(xí)-數(shù)字音頻技術(shù)

ID:140343 · 發(fā)表于 2016-9-25 10:54

一、聲音的基本概念 聲音是通過一定介質(zhì)傳播的連續(xù)的波。

圖1 聲波
重要指標(biāo)：

振幅：音量的大小
周期：重復(fù)出現(xiàn)的時間間隔
頻率：指信號每秒鐘變化的次數(shù)

聲音按頻率分類：

圖2 聲音的頻率(語音信號頻率范圍：300Hz-3kHz)
聲音的傳播攜帶了信息，它是人類傳播信息的一種主要媒體。聲音的三種類型：

波形聲音：包含了所有聲音形式
語音：不僅是波形聲音，而且還有豐富的語言內(nèi)涵(抽象→提取特征→意義理解)
音樂：與語音相比，形式更規(guī)范。音樂是符號化的聲音。

二、聲音的數(shù)字化1.聲音信號的類型

模擬信號(自然界、物理)

數(shù)字信號(計算機)

2.聲音數(shù)字化過程

圖3 聲音數(shù)字化過程
3.聲音數(shù)字化過程示意圖

圖4 聲音數(shù)字化過程示意圖
4.聲音數(shù)字化三要素

采樣頻率	量化位數(shù)	聲道數(shù)
每秒鐘抽取聲波幅度樣本的次數(shù)	每個采樣點用多少二進制位表示數(shù)據(jù)范圍	使用聲音通道的個數(shù)
采樣頻率越高聲音質(zhì)量越好數(shù)據(jù)量也越大	量化位數(shù)越多音質(zhì)越好數(shù)據(jù)量也越大	立體聲比單聲道的表現(xiàn)力豐富，但數(shù)據(jù)量翻倍
11.025kHz 22.05 kHz 44.1 kHz	8位＝256 16位＝65536	單聲道立體聲

5.聲音數(shù)字化的數(shù)據(jù)量音頻數(shù)據(jù)量＝采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)/8(字節(jié)/秒)

采樣頻率 (kHz)	量化位數(shù) (bit)	數(shù)據(jù)量(KB/s)
采樣頻率 (kHz)	量化位數(shù) (bit)	單聲道	立體聲
11.025	8	10.77	21.35
11.025	16	21.53	43.07
22.05	8	21.53	43.07
22.05	16	43.07	86.13
44.1	8	43.07	86.13
44.1	16	86.13	172.27

三、音頻的文件格式1.WAV文件WAV是Microsoft/IBM共同開發(fā)的PC波形文件。因未經(jīng)壓縮，文件數(shù)據(jù)量很大。
特點：聲音層次豐富，還原音質(zhì)好
2.MP3文件MP3(MPEG Audio layer3)是一種按MPEG標(biāo)準(zhǔn)的音頻壓縮技術(shù)制作的音頻文件。
特點：高壓縮比(11:1)，優(yōu)美音質(zhì)
3.WMA文件WMA(Windows Media Audio)是Windows Media格式中的一個子集(音頻格式)。
特點：壓縮到MP3一半
4.MIDI文件MIDI(樂器數(shù)字接口)是由一組聲音或樂器符號的集合。
特點：數(shù)據(jù)量很小，缺乏重現(xiàn)自然音
四、數(shù)字音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)1.音頻壓縮方法概述

圖5
壓縮編碼技術(shù)是指用某種方法使數(shù)字化信息的編碼率降低的技術(shù)
音頻信號能壓縮的基本依據(jù)：①聲音信號中存在大量的冗余度；
②人的聽覺具有強音能抑制同時存在的弱音現(xiàn)象。
音頻信號壓縮編碼的分類：①無損壓縮(熵編碼)
霍夫曼編碼、算術(shù)編碼、行程編碼
②有損壓縮
波形編碼--PCM、DPCM、ADPCM 、子帶編碼、矢量量化
參數(shù)編碼--LPC
混合編碼--MPLPC、CELP
2.音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

分類	標(biāo)準(zhǔn)	說明
電話語音質(zhì)量	G.711	采樣8kHz，量化8bit，碼率64kbps
	G.721	采用ADPCM編碼，碼率32kbps
	G.723	采用ADPCM有損壓縮，碼率24kbps
	G.728	采用LD-CELP壓縮技術(shù)，碼率16kbps
調(diào)幅廣播質(zhì)量	G.722	采樣16kHz，量化14bit，碼率224(64)kbps
高保真立體聲	MPEG 音頻	采樣44.1kHz，量化16bit，碼率705kbps (MPEG三個壓縮層次，384-64kbps)

五、聲卡1.聲卡的主要功能聲卡是負責(zé)錄音、播音和聲音合成的一種多媒體板卡。其功能包括：
①錄制、編輯和回放數(shù)字音頻文件
②控制和混合各聲源的音量
③記錄和回放時進行壓縮和解壓縮
④語音合成技術(shù)(朗讀文本)
⑤具有MIDI接口(樂器數(shù)字接口)

2.芯片類型

CODEC芯片(依賴CPU，價格便宜)

數(shù)字信號處理器DSP(不依賴CPU)

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