第四章數(shù)字音頻媒體技術(shù)

第四章數(shù)字音頻媒體技術(shù)

ADOBEAUDITION3

Adobe是一家總部位于美國加州圣何塞的電腦軟件公司2§1電聲媒體基本知識1.1電聲媒體的概念1.1.1什么是電聲媒體：電聲媒體是指承載并傳輸聲音信息的物質(zhì)載體。1.1.2電聲媒體的種類常用的電聲媒體有：錄音機、擴音機、CD機。1.1.3電聲媒體的特性電聲媒體具有超時空界限、傳輸速度快、及時，適用集體教學，也適用于個別學習。為此：電聲媒體在教學過程中應用非常廣泛，了解電聲媒體的特性，學會正確使用電聲媒體，對提高教育質(zhì)量有較好的促進作用。古代美女-西施31.2聲波與聽覺振動的物體在此周圍的彈性介質(zhì)中，就會產(chǎn)生聲波。聲波所涉及的空間為聲場，聲波被人的聽覺系統(tǒng)所感知便產(chǎn)生聲音。頻率范圍劃分：；

(1)次聲波

0~20Hz.(2)人耳能聽到的聲音

20Hz~20kHz.(3)超聲波

20kHz~1GHz(4)高超聲波

1GHz~10THz人耳能感受到聲波的頻率范圍為20-20000HZ；語言的頻率范圍為80-800HZ；音響的頻率范圍為40-1600HZ4男人聲：低音82—392HZ；中音123-493；高音164-698。女人聲：低音82—392HZ；中音123-493；高音220-1100。中國音協(xié)音頻分會規(guī)定4個聲音的頻段劃分：低頻段（150HZ以下）中低頻段（150--500HZ下）中高頻段（500—5KHZ以下）高頻段（5KHZ以上）51.2.1聲波的傳播1、聲速：空氣中傳播速度為每秒340米；水中傳播速度為每秒1440米；鋼鐵中傳播速度每秒5000米。2、聲波的折射、反射；3、聲波的吸收4、混響與延時61.2.2聲壓級1.2.3衡量聲音的標準（四大要素）1、音高(振幅)：音高是人耳對聲波強弱程度的主觀感覺。音高主要取決于聲壓，也和頻率有關(guān)，1-4KHZ響度最大。2、音調(diào)(頻率)：音調(diào)是人耳對調(diào)子高低的主觀感覺。頻率高，音調(diào)高，反而反之3、音色(相位)：音色是人在主觀感覺上區(qū)別于同種音調(diào)、音高的兩個聲音的不同特性。4、音長：音樂起始和結(jié)束時的長度。

哈斯效應：人耳能感覺到聲音來自不同方向，且能感覺到遠近。7

§2模擬音頻媒體工作原理2.1擴音設備教學擴音設備是用來擴大聲音的電聲設備其作用是把輸入的微弱信號進行放大，推動揚聲器發(fā)音。擴音教學設備系統(tǒng)的組成

傳聲器（話筒）;揚聲器（喇叭）;率放大器;前置放大器;聲音處理設備8

2.1.1傳聲器（話筒）5

按原理分：電動式、電容式、壓電式、電磁式、碳粒式和半導體式等。1、動圈式傳聲器1、音膜2、音圈3、環(huán)形磁鐵4、有中心柱的圓形軟鐵5、保護罩6、輸出變壓器92、電容式傳聲器103、無線傳聲器（無線話筒）是由動圈式或電容式加上發(fā)射電路、發(fā)射天線、電池倉等構(gòu)成。用駐極體材料制作的一種駐極體電容式無線傳聲器，可不外加極化電壓，體積可做得更小，使用更方便。無線傳聲器由于其具有的特點，教學上用的較為普遍。114、傳聲器的性能（1）靈敏度（聲、電轉(zhuǎn)換效率）（2）頻率響應（聲波的頻率范圍）（3）指向特性（單向、雙向、全向）（4）輸出阻抗(Ω歐姆)（高阻抗、20kΩ—50kΩ抗干擾差低阻抗＜600Ω;一般為150--250）（5）動態(tài)范圍（信號最小聽得見、最大不失真）12指向性

傳聲器的靈敏度隨聲波入射方向而變化的特性就稱為傳聲器的指向性。

135、傳聲器的使用（1）要注意阻抗匹配。（2）多個傳聲器同時使用時要注意極性一致，或者配備調(diào)音臺。（3）傳輸線不要接近或平行于電源線、擴音機輸出線。（4）要注意傳聲器的指向性。（5）要防震、防灰塵、防吹氣、防濕。14

2.1.2揚聲器（喇叭）5揚聲器是一種將電能（電信號）轉(zhuǎn)換成機械能（聲波）的換能器件：按工作原理來分：電動式、壓電式、靜電式。按其輻射方式來分：直射（紙盆）式、反射（號筒）式。151電動式(紙盒)揚聲器162壓電式3音箱封閉式音箱；倒相式音箱；迷宮式音箱。17

4揚聲器的技術(shù)指標(1)靈敏度一定功率的信號在軸向1米處的聲壓級叫額定特性靈敏度，單位dB(2)額定功率(3)額定阻抗(4)額定頻率范圍(5)指向特性(6)諧波失真原始信號（基波）中沒有諧波.185揚聲器的使用(1)正確選擇揚聲器(2)電路中的功率不能超過揚聲器的功率(3)阻抗要匹配(4)使用2個以上揚聲器，相位要一致(5)在使用立體放聲系統(tǒng)時，兩音箱分開適當?shù)木?。?jīng)驗公式：兩個音箱之間距離=音箱到聽眾中間位置長度192.1.3擴音機(功率放大機)作用：把輸入線路的音頻信號進行功率放大，以推動揚聲器發(fā)聲。1、擴音機種類（1）按放大元件分：電子管擴音機；晶體管擴音機、集成電路擴音機、移頻擴音機。數(shù)字功放。（2）有線擴音.無線擴音(調(diào)頻\音頻擴音)2、擴音機的結(jié)構(gòu)及工作原理。3、移頻擴音機的結(jié)構(gòu)及工作原理。204、擴音機和揚聲器匹配（1）功率匹配擴音機的輸出功率=各揚聲器的功率總和（2）阻抗匹配串聯(lián);并聯(lián);混合;（3）功率選擇5、擴音機的功率選擇P=10+0．02N（經(jīng)驗公式中P為擴音機的功率;N為聲場的座位數(shù)或人數(shù)）212.2接收機(收音機)2.2.1接收方式：調(diào)幅與調(diào)頻2.2.2接收頻段：長波、中波、短波和超短波。2.2.3調(diào)諧（選臺）：電容式和電感式。222.3錄音機錄音磁帶錄音磁帶是由帶基和在其上面涂鋪強磁性氧化金屬粉末而成的磁性層這兩部分組成。（一）盒式錄音磁帶的種類1、普通磁帶；2、二氧化鉻或含鈷帶；3、鐵鉻帶；4、金屬帶。（二）錄音磁帶的使用232.3.2磁帶錄音機的工作原理

磁帶錄音機錄、放音的實質(zhì)是聲-電-磁-電-聲的轉(zhuǎn)換。1、錄音原理：錄音過程就是把聲音變成電能，電能再變成磁能，最后用磁的形式把聲音保存下來的過程。2、消音原理

3、放音原理：放音過程就是將磁能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，電能再變成聲音的過程。242.3.3數(shù)字錄音機

MD-801

小型磁盤錄音機/放音機/編輯機便攜式數(shù)字錄音機252.4激光唱機先進的激光技術(shù)、數(shù)碼技術(shù)、計算機技術(shù)和各種新型元器件。CD（COMPACGTDISC）小型唱片（DAT）數(shù)字音頻磁帶錄音機DCC（DigitalCompactCassette)數(shù)字式錄音磁帶系統(tǒng)（飛利蒲公司）MD（MiniDisc)小型激光唱片系統(tǒng)（索尼公司）261、CD唱機工作原理概述

CD唱機主要由激光拾音器及唱盤系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、信息存儲系統(tǒng)與控制系統(tǒng)等組成。當光點打在凹坑處時，因反射光較弱，光電檢測器撿拾的信號??；當光點打在無凹坑的鋁膜上時，反射光較強，光電檢測撿拾的信號大，這樣對應著凹坑的有無就在檢測器的輸出產(chǎn)生相應高低電平的電脈沖信號，然后經(jīng)過RF放大器，由其內(nèi)部比較器得到“1”和“0”的串行數(shù)字信號，并加到數(shù)字信號和處理電路，進行解調(diào)、幀同步信號檢出、糾錯處理等，將處理后的數(shù)據(jù)加到數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A），就變換器成模擬的聲音號輸出。27282930312.5MD機1、特點：MD機可放音也可錄音/播放時抗震能力強/操作方便靈活/機體小巧/放唱時間長。2、原理：利用光磁薄膜（MO）的特性，光磁薄膜具有在高于居里溫度（約180℃）時磁性消失，在溫度下降時使其處于極性磁場中，冷卻后磁光薄膜可將該磁場極性保留下來的特性。二進制的0和1將用N和S極性來表示。激光將溫度加至180℃，用磁頭將磁極方向（信號）寫在薄膜上；放音時由激光掃描薄膜，不同的極性反射的偏轉(zhuǎn)方向（信號）不同，通過特殊檢波器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。3、使用：編輯錄放程序/命名/自動錄音/時間追記/播放322.6MP3錄放設備MP3是以MPEGLAYER3標準壓縮編碼的一種音頻文件格式.MP3多媒體計算機系統(tǒng)(音頻卡)MP3播放器(MP3隨身聽)MP3錄音筆SP(時間短模式)壓縮少\音質(zhì)好\時間短LP(時間長模式)壓縮多\音質(zhì)差\時間長.

332.7數(shù)字視頻光盤設備1、DVD概述DVD就是以激光為媒介，并符合一定的技術(shù)規(guī)范、標準的光存儲產(chǎn)品的總稱。主要產(chǎn)品有：DVD—AUDIO；DVD—VIDEODVD—ROMDVD—R（一次性刻錄光盤）DVD—RW（可重復擦寫刻錄的光盤）DVD—RAW（大容量、可多次擦寫刻錄）34DVD光盤的容量DVD光盤的技術(shù)標準(MPEG--2)分辨率為720×480×30(NTSC)720×576×25(PAL)水平清晰度達500線以上結(jié)構(gòu)容量存儲視/音頻節(jié)目時間min單面單層4.7GB133單面雙層8.5GB242雙面單層9.4GB266雙面雙層17GB484352、EVD概述EVD是高密度數(shù)字激光視盤，是DVD的升級換代產(chǎn)品，也是家電和計算機技術(shù)融合的產(chǎn)物。功能：高清晰數(shù)字節(jié)目播放高保真和環(huán)繞聲效果音響機頂盒、可視、上網(wǎng)功能分辨率：1920X108036§3數(shù)字音頻媒體簡介3.1數(shù)字音頻信號的基本概念：模擬音頻信號與數(shù)字音頻信號之間的關(guān)系在我們的聲音記錄即回放中都涉及到這兩種記錄格式，比如我們聽到的MP3音樂，它是以數(shù)字的方式記錄在MP3機子里，但最后在耳機里聽到還是模擬音頻。再比如DVD圖像、CD音樂等都如此。所以在這個過程，涉及到一個環(huán)節(jié)，即：模擬轉(zhuǎn)換數(shù)字（A/D）；數(shù)字轉(zhuǎn)換模擬D/A）。將這個設備稱作模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換(A/D----D/A)。37音頻文件的格式:P1821、WAV：標準Windows聲音文件，是一種波形文件。2、MIDI：樂器數(shù)字接口的音樂文件。樂器廠家制定3、mp3：標準的數(shù)字音頻文件，是一種壓縮文件文件格式之間可相互轉(zhuǎn)換。38音頻信號是（Audio）帶有語音、音樂和音效的有規(guī)律的聲波的頻率、幅度變化信息載體。根據(jù)聲波的特征，可把音頻信息分類為規(guī)則音頻和不規(guī)則聲音。其中規(guī)則音頻又可以分為語音、音樂和音效。規(guī)則音頻是一種連續(xù)變化的模擬信號，可用一條連續(xù)的曲線來表示，稱為聲波。聲音的三個要素是音調(diào)、音強和音色。聲波或正弦波有三個重要參數(shù)：頻率ω0、幅度An和相位ψn，這也就決定了音頻信號的特征。3.1.1模擬音頻—音頻信號模擬數(shù)據(jù)(AnalogData)是由傳感器采集得到的連續(xù)變化的值，例如溫度、壓力，以及目前在、無線電和電視廣播中的聲音和圖像。393.1.2數(shù)字音頻：音頻信號(脈沖)的數(shù)字化數(shù)字數(shù)據(jù)(DigitalData)則是模擬數(shù)據(jù)經(jīng)量化后得到的離散的值，例如在計算機中用二進制代碼表示的字符、圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)。

(a)幅值5V，tW脈沖寬度=10ns,T周期=50ns,Q(tw/t)=20%,f=PRR=20MHz非理想數(shù)字波形403.1.3PCM量化聲音把聲音信號轉(zhuǎn)化為“0”和“1”過程叫做“編碼”。PCM是常見的一種編碼技術(shù)。即：脈沖編碼調(diào)制。先把連續(xù)的聲波采樣為一個個高低不等的樣本，再把每個樣值就近量化，然后將樣值編為二進制的編碼，排列起來這個過程叫“調(diào)制”。播放POM聲音叫“解調(diào)”。先將信號解譯為振幅上的點，然后利用特定的“插值算法”把振動413.1.4采樣率：是指每秒的音頻被分成多少份數(shù)字樣本元素，決定了音頻文件的頻率范圍。采樣率越高，數(shù)字音頻越接近原始音頻的波形，音質(zhì)越好。反而反之。根據(jù)采樣點位置數(shù)據(jù)重繪出波形，因此采樣頻率應是音頻頻率的二倍。各種媒體的采樣率、頻率范圍位深度采樣率頻率范圍品質(zhì)振幅值動態(tài)范圍8-bit

電話25648dB16-bit24-t44100Hz0-22050CD6553696dB24-bit48000Hz0-24000DVD16777216144dB32-bit

最高4294987296192dB423.1.4位深度（量化位數(shù)）音頻的動態(tài)范圍叫位深度當進行音頻采樣時，每個采樣點近似于原始波形的振幅值。高比特位深度可以提供更多的可能性振幅值，從而產(chǎn)生更為廣泛的動態(tài)范圍，降低噪聲，提高保真度。CD音頻采樣位寬（比特bit）為16（2X2X2X2）量化范圍：t32768——-32768433.1.5聲道數(shù)：雙聲道甚至多聲道立體聲，從PCM的角度分析，是分別記錄了兩列甚至多列樣值，并在時間上保持同步而已。CD為雙聲道（左/右聲道）5.1環(huán)繞立體聲的聲道為6，其中有一聲道專門記錄低音成分。7.1環(huán)繞立體聲443.1.6音量

音量主要注意兩個問題：1、削峰；2、單位：分貝dB.3.1.7壓縮比：數(shù)字聲音的高效存儲文件大需要壓縮小壓縮比是指壓縮算法的壓縮能力。如將文件壓縮至原來的1/4大小，壓縮比就是4比1。無損壓縮即4：1；有損壓縮最大100：1。453.2數(shù)字音頻媒體技術(shù)數(shù)字音頻信號從采集、加工、處理、特效、合成、保存到輸出，這一系統(tǒng)工作都要用到硬件和軟件媒體技術(shù)46數(shù)字錄音原理方框圖原聲麥克風A/D數(shù)字信號處理器D/A放大器聲音聲波揚聲器ADOBEAUDITION3

Adobe是一家總部位于美國加州圣何塞的電腦軟件公司473.2.1專業(yè)音頻工作室制作音頻條件：軟件、硬件、環(huán)境和技能。一般音頻工作室：計算機、耳機和克風。專業(yè)音頻工作室：工作站設備（麥克風、錄音、處理、揚聲器）和錄音柵（空間適合、隔音、吸音）電源部分1廣播級音頻工作室概覽制作專業(yè)級音頻需要各種專業(yè)級設備，有Audition音頻工作站、各種輸入輸出設備、外部控制設備、監(jiān)視器和監(jiān)聽器。有：調(diào)音臺、開盤機、CD、音頻工作站、監(jiān)視器、音箱等。還有：均衡器、效果處理器、錄音機和A/D、D/A轉(zhuǎn)換器。482專業(yè)錄音柵（1）錄音柵環(huán)境：專業(yè)級錄音柵質(zhì)量效果更要高級，首先錄音柵的墻壁要厚、隔音、吸音材料要好。專業(yè)級麥克風和耳機.（2）錄音柵設備：輸入設備（麥克風）與輸出設備（耳機）。從麥克風和卡帶中采集音頻信號，經(jīng)加工處理后由耳機或監(jiān)聽音箱進行監(jiān)聽。（3）MIDI:樂器數(shù)字接口，493.2.2聲音制作的設備和功能1、縮混與聲音記錄設備（1）調(diào)音臺（2）聲音記錄設備2、周邊設備（1）音色處理：頻率均衡器、聽覺激勵器（2）人工混響：數(shù)字多重效果器（3）動態(tài)范圍控制：幅度壓縮/限制器（4）消除噪聲：噪聲門3、聲音非線性編輯機（音頻工作站）（1）硬盤錄音機（2）PC機503.3數(shù)字音頻的加工與處理

1、采樣（直接、間接；人工、自然）2、縮混（簡單整理）3、記錄4、后期編輯（音頻工作站）5、修改（征求各方意見后）6、出版發(fā)行（CD、網(wǎng)絡）513.3.1數(shù)字（采集）式錄音筆

SONY公司ICD-P3201、CD級線性PCM錄音機結(jié)構(gòu)Divide細分(一個文件可分為若干個文件)Display顯示/MENU菜單REC錄制/PAUSE暫停PLAY播放/STOP（ENTER）停止（開始）07/16：16為錄制文件數(shù)；07為現(xiàn)播放的文件000000顯示時間，分別為時分秒ERASE刪除；VAL音量調(diào)節(jié)；HOLD開關(guān)；UBS外接存儲器；外接話筒、外接耳機；機內(nèi)話筒耳機HQ/電池量顯示522、性能標準存儲容量：64MB錄音性能：高音質(zhì)錄音模式聲控錄音功能：音設備麥克風靈敏度選擇功能播放性能：可以將mp3格式轉(zhuǎn)換為TRC格式傳送的錄音棒上播放傳輸接口USB端口：隨機附帶各種應用軟件小身材大容量：ICD-P320的機身非常小巧，您可輕松放入您的皮包之中，方便攜帶。是學生一族上課、培訓的必備武器。最長錄時間:達32小時10分鐘（只適用于LP模式下操作）。533、錄放音頻信息與計算機連接記錄數(shù)字信息高音質(zhì)錄音模式ICD-P320備有高音質(zhì)錄音麥克風，并配備三種高音質(zhì)錄音模式，當您在錄音過程中您可通過調(diào)節(jié)錄音模式來達到符合場景的最佳方式。

（1）HQ模式：高質(zhì)量錄音模式（單聲道聲）

（2）SP模式：標準播放錄音模式（單聲道聲）

（3）LP模式：長時間播放錄音模式（單聲道聲）

此外，ICD-P320還備有話筒靈敏度功能。并提供兩種模式可供選擇。會議錄音或在安靜/或空曠的地方錄音;口述錄音或在嘈雜的環(huán)境中錄音。544、聲控錄音功能ICD-P320備有感應聲音自動開始錄音---高級VOR功能：聲控錄音開VORON：啟用VOR（聲控錄音）功能，在機探測到聲音時錄音開始，探測不到聲音時錄音停止，無聲期間不錄音。聲控錄音關(guān)VOROFF：禁用VOR功能，選擇正常錄音操作。

553.3.2數(shù)字聲音記錄1、聲音記錄的發(fā)展歷程機械錄音機：１８７７年愛迪生制成了留聲機鋼絲錄音機：１９００年的巴黎展覽會上,紙帶錄音機：１９３６年德國人弗勞伊瑪，將鐵粉涂在紙帶上代替鐵絲和鋼帶,紙帶價格便宜,攜帶方便,很快為人們所接受并發(fā)展起來．磁帶錄音機：1９３７年美國發(fā)明家馬文和堂兄都快樂極了．成功發(fā)明了磁帶錄音機。數(shù)字錄音機：1981年飛利浦和索尼公司CD式DVD(數(shù)字聲光盤)隨之MD錄放機應運而生562、聲音記錄載體數(shù)字錄音磁帶的基本結(jié)構(gòu)、特點和主要類型磁光盤的基本結(jié)構(gòu)、特點和主要類型3、數(shù)字聲磁記錄存儲數(shù)字聲磁記錄的原理數(shù)字磁帶錄音機的結(jié)構(gòu)與原理盒式數(shù)字磁帶錄音機的使用硬盤錄音機結(jié)構(gòu)、原理及使用3、錄音工作站：