數(shù)字音頻制作課件CH2 數(shù)字音頻制作基礎

《數(shù)字音頻處理教程》第二章數(shù)字音頻制作基礎

數(shù)字音頻硬件基礎數(shù)字音頻基礎常用的音頻制作軟件2.12.2內(nèi)容導航CONTENTS2.32.1數(shù)字音頻基礎數(shù)字音頻，就是利用數(shù)字技術處理聲音的方法，是一種利用數(shù)字化的手段對聲音進行錄制、存放、編輯、壓縮或播放的技術。在時間（或空間）和幅度上都是連續(xù)的信號稱為模擬信號。時間和幅度都用離散的數(shù)字表示的信號就稱為數(shù)字信號從模擬信號到數(shù)字信號的轉換為模數(shù)轉換，記為A/D(Analog-to-Digital)；稱從數(shù)字信號到模擬信號的轉換為數(shù)模轉換，記為D/A2.1.2聲音信號的數(shù)字化2.1.2聲音信號的數(shù)字化將連續(xù)的模擬信號變換成離散的數(shù)字信號是由采樣、量化和編碼三個基本環(huán)節(jié)完成的。采樣（抽樣）將時間上、幅值上都連續(xù)的模擬信號在采樣脈沖的作用下,轉換成時間上離散(時間上有固定間隔)但幅值上仍連續(xù)的離散模擬信號量化：連續(xù)幅度的離散化編碼：用一組二進制碼組來表示每一個有固定電平的量化值聲音信號的采樣量化編碼過程2.1.3聲音數(shù)字化的技術指標采樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)編碼算法數(shù)據(jù)傳輸率采樣頻率是指一秒鐘內(nèi)采樣的次數(shù)。采樣頻率的選擇應該遵循奈奎斯特采樣理論：如果對某一模擬信號進行采樣，則采樣后可還原的最高信號頻率只有采樣頻率的一半，或者說只要采樣頻率高于輸入信號最高頻率的兩倍，這樣就能把以數(shù)字表達的聲音沒有失真地還原成原來的模擬聲音，這叫做無損數(shù)字化。奈奎斯特采樣定理可用公式表示為：fs≥2fmax或者Ts≤Tmin/2其中，fs為采樣頻率、fmax為被采樣信號的最高頻率、Ts為采樣周期、Tmin為最小采樣周期。2.1.3聲音數(shù)字化的技術指標采樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)編碼算法數(shù)據(jù)傳輸率量化位數(shù)是對模擬音頻信號的幅度軸進行數(shù)字化所采用的位數(shù)，它反映度量聲音波形幅度的精度，決定了模擬信號數(shù)字化以后的動態(tài)范圍。量化位數(shù)的大小影響到聲音的質量，位數(shù)越多，聲音的質量越高，而需要的存儲空間也越多；位數(shù)越少，聲音的質量越低，需要的存儲空間越少。常用的采樣精度為8bit/s、12bit/s、16bit/s、20bit/s、24bit/s等2.1.3聲音數(shù)字化的技術指標采樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)編碼算法數(shù)據(jù)傳輸率聲道數(shù)有單聲道和雙聲道、多聲道之分。雙聲道又稱為立體聲，在硬件中要占兩條線路，音質、音色好，但立體聲數(shù)字化后所占空間比單聲道多一倍。多聲道的環(huán)繞聲方式如4.1、5.1、6.1、7.1聲道2.1.3聲音數(shù)字化的技術指標采樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)編碼算法數(shù)據(jù)傳輸率編碼的作用其一是采用一定的格式來紀錄數(shù)字數(shù)據(jù)，其二是采用一定的算法來壓縮數(shù)字數(shù)據(jù)以減少存貯空間和提高傳輸效率壓縮算法包括有損壓縮和無損壓縮。壓縮編碼的基本指標之一就是壓縮比，它通常小于1。壓縮越多，信息丟失越多、信號還原后失真越大。2.1.3聲音數(shù)字化的技術指標采樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)編碼算法數(shù)據(jù)傳輸率音頻信號數(shù)字化后，其數(shù)據(jù)傳輸率與信號在計算機中的實時傳輸有著直接的關系。對于無壓縮的數(shù)字音頻來說，數(shù)據(jù)傳輸率可以按以下公式計算：數(shù)據(jù)傳輸率=采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)其中數(shù)據(jù)傳輸率以每秒比特（bit/s）為單位，采樣頻率以赫茲（Hz）為單位，量化位數(shù)以比特（bit）為單位，對于聲道數(shù)，單聲道值為1，立體聲為2.2.1.3聲音數(shù)字化的技術指標采樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)編碼算法數(shù)據(jù)傳輸率例如，以22.05kHz的采樣率，8位的量化對單聲道音頻信號進行采樣，則該音頻數(shù)據(jù)傳輸率為22.02(kHz)×8（bit）×1=176.4(kb/s)，那么一分鐘的數(shù)字音頻的數(shù)據(jù)量為

176.4(kb/s)×60(s)／8=1323000（Byte）≈1.26(MB)對于我們所說的CD的音質，即44.1kHz的采樣頻率，16位的量化位數(shù)，立體聲標準的數(shù)字音頻，一分鐘的數(shù)據(jù)量為

44.1(kHz)×16（bit）×2×60(s)=10584000（Byte）≈10.09(MB)2.1.4音頻信號的質量指標頻帶寬度動態(tài)范圍信噪比主觀度量法音頻信號的頻帶越寬，所包含的音頻信號分量越豐富，因此音質就越好通常以聲音信號的帶寬來衡量聲音的質量。根據(jù)聲音的頻帶寬度，通常把聲音的質量分成5個等級，由低到高分別是電話、調(diào)幅廣播、調(diào)頻廣播、激光唱盤和數(shù)字錄音帶的聲音聲音質量和數(shù)據(jù)率幾種音頻業(yè)務的頻帶寬度2.1.4音頻信號的質量指標頻帶寬度動態(tài)范圍信噪比主觀度量法動態(tài)范圍是最大音量與最小音量之間的聲音級差。動態(tài)范圍越大，信號強度的相對變化范圍越大，音響效果越好幾種音頻業(yè)務的動態(tài)范圍2.1.4音頻信號的質量指標頻帶寬度動態(tài)范圍信噪比主觀度量法信噪比（SNR，SignaltoNoiseRatio）是正確信號能量與噪聲能量之比的簡稱。SNR的單位為分貝(dB)信噪比是衡量信號質量的標準之一，也是一個最常用的技術指標。對音頻設備而言，信噪比越大，聲音質量越好。在設計任何一個聲音編碼系統(tǒng)都要使信噪比盡可能大，從而得到盡可能好的聲音質量。2.1.4音頻信號的質量指標頻帶寬度動態(tài)范圍信噪比主觀度量法人的感覺機理對聲音的度量最有決定意義。感覺上的、主觀上的測試是評價聲音質量不可缺少的部分?？煽康闹饔^度量值是較難獲得的主觀平均判分法：主觀度量聲音質量的方法，召集若干實驗者，由他們對聲音質量的好壞進行評分，求出平均值作為對聲音質量的評價。所得的分數(shù)稱為主觀平均分(meanopinionscore，MOS)數(shù)字音頻硬件基礎數(shù)字音頻基礎常用的音頻制作軟件2.12.2內(nèi)容導航CONTENTS2.32.2數(shù)字音頻硬件基礎話筒調(diào)音臺監(jiān)聽設備數(shù)字音頻工作站錄音棚話筒也叫做傳聲器。它是在錄音中拾取聲音信號，并將聲音信號轉換成電信號的基本設備。話筒的分類可以按用途分為錄音（廣播）及演出用話筒、通訊用話筒和專業(yè)測量用話筒；按照換能方式來劃分，話筒可以分為電動式（包括動圈式和帶式）、電容式（包括駐極體式）、電磁式、壓電式等。當然還有其他一些劃分方式，比如按照振膜受力、指向、有線或無線等角度來劃分動圈話筒電容話筒2.2數(shù)字音頻硬件基礎話筒調(diào)音臺監(jiān)聽設備數(shù)字音頻工作站錄音棚調(diào)音臺又稱調(diào)音控制臺，是現(xiàn)代電臺廣播、舞臺擴音、音響節(jié)目制作等系統(tǒng)中進行播送和錄制節(jié)目經(jīng)常使用的重要設備，相當于聲音制作的調(diào)控中心。調(diào)音臺由輸入部分，輸出部分以及監(jiān)聽部分組成。調(diào)音臺2.2數(shù)字音頻硬件基礎話筒調(diào)音臺監(jiān)聽設備數(shù)字音頻工作站錄音棚音染就是將聲音本質、原聲受到了額外的干擾，出現(xiàn)了多余的聲音，或者改變了聲音的原貌。監(jiān)聽設備是用于聽音室、錄音室等制作音頻節(jié)目時的監(jiān)聽使用，它具有失真小、頻響寬而平直、聲音結像清晰、對信號很少修飾等特性，最能真實地重現(xiàn)聲音的原來面貌常見的監(jiān)聽設備有監(jiān)聽功放、監(jiān)聽音箱和監(jiān)聽耳機。監(jiān)聽音箱的本質就是盡量杜絕音箱對聲音造成的音染，所以與其他的主放音音箱是有一定差別的。專業(yè)的監(jiān)聽耳機和平時用的耳機在耳罩的材料選用、隔音效果、耳壓等方面都有很大差別2.2數(shù)字音頻硬件基礎話筒調(diào)音臺監(jiān)聽設備數(shù)字音頻工作站錄音棚監(jiān)聽音箱監(jiān)聽功放2.2數(shù)字音頻硬件基礎話筒調(diào)音臺監(jiān)聽設備數(shù)字音頻工作站錄音棚數(shù)字音頻工作站（DigitalAudioWorkstation，簡稱DAW）是一種用來處理、交換音頻信息的計算機系統(tǒng)。音頻工作站由硬件和軟件組成。硬件部分包括計算機控制部分，專業(yè)的音頻信號處理卡，數(shù)字信號處理器(DSP)等等，軟件部分則包括一些功能軟件和插件程序，實現(xiàn)對音頻的編輯處理以及混音功能從專業(yè)的角度上，音頻工作站應該能夠同時播放至少8個音頻軌；具有快捷、精細的音頻剪輯功能；具有完善的混音功能。配備專業(yè)的音頻卡。專業(yè)音頻卡一般要支持96kHz采樣率，24位量化位數(shù)，具有低失真、高信噪比等特點，而且專業(yè)級的音頻卡還提供專業(yè)的音頻接口。2.2數(shù)字音頻硬件基礎話筒調(diào)音臺監(jiān)聽設備數(shù)字音頻工作站錄音棚錄音棚又叫錄音室，它是人們?yōu)榱藙?chuàng)造特定的錄音環(huán)境聲學條件而建造的專用錄音場所，是錄制電影、歌曲、音樂等的錄音場所，錄音室的聲學特性對于錄音制作及其制品的質量起著十分重要的作用錄音棚的工作示意圖數(shù)字音頻硬件基礎數(shù)字音頻基礎常用的音頻制作軟件2.12.2內(nèi)容導航CONTENTS2.32.3常用的音頻制作軟件專用軟件音頻處理類MIDI音序類音源類音頻格式轉換軟件專用軟件一般來說需要與配套的硬件板卡共同工作才能發(fā)揮它的作用，因此往往在一些專業(yè)級工作站中出現(xiàn)，他們的功能強大，有獨立開發(fā)的DSP處理系統(tǒng)，與硬件板卡的結合更加徹底、全面，性能也更加優(yōu)秀。ProTools是目前最為專業(yè)的音頻制作工具，是錄音行業(yè)的業(yè)界標準。2.3常用的音頻制作軟件專用軟件音頻處理類MIDI音序類音源類音頻格式轉換軟件音頻處理類軟件的主要功能包括錄音、壓縮、混音、編輯、后期效果及母帶處理等。AdobeAudition是一個專業(yè)音頻編輯和混合環(huán)境，其前身為CoolEditSamplitude2496一般都簡稱為SAM2496，是由德國公司MAGIX出品的數(shù)字音頻工作站軟件，支持各種格式的音頻文件，能夠任意切割、剪輯音頻，自帶有頻率均衡、動態(tài)效果器、混響效果器、降噪、變調(diào)等多種音頻效果器SoundForge是SonicFoundry公司開發(fā)的一款單軌錄音軟件單軌錄音，顧名思義就是指同時只能進行一個聲部（音軌）的錄制。2.3常用的音頻制作軟件專用軟件音頻處理類MIDI音序類音源類音頻格式轉換軟件音序軟件的主要功能是將演奏者實時演奏的音符、節(jié)奏信息以及各種表情控制信息，如速度、觸鍵力度、顫音以及音色變化等以數(shù)字方式，在電腦中記錄下來，然后對記錄下來的信息進行修改編輯，并發(fā)送給音源，音源即可自動演奏播放。Sonar(Cakewalk)是最早的MIDI制作音序器軟件。Cubase/Nuendo均出自德國Steinberg公司，Cubase定位面向個人工作室。Nuendo已經(jīng)成為專業(yè)圈中使用最廣泛的專業(yè)音樂制作軟件。它的功能極其強大，是一個集MIDI制作、錄音混音、視頻等諸多功能為一身的高檔工作站軟件LogicStudio是由蘋果公司推出的一套音樂制作軟件套裝2.3常用的音頻制作軟件專用軟件音頻處理類MIDI音序類音源類音頻格式轉換軟件音源類是目前發(fā)展速度最快、產(chǎn)品最多的一類軟件。從軟件運行狀態(tài)劃分，可分為:以插件運行方式和獨立運行方式兩類。從音色來源劃分，分為采樣類的和軟波表類兩類，采樣類的音色軟件是將真實樂器的各種音色及技法原封不動記錄下來，供客戶恰當應用。如ViennaSymphonic、EastWest等，波表類的音色則是“計算”出來的或模仿、或創(chuàng)新的音色，如SteinbergHypersonic、yama-haXG100等。從插件格式劃分，則有Dxi、VSTi、AudioUnits、TDM、HTDM、RTAS等多種格式按虛擬樂器的樂器特點劃分，可分為電子、管弦、打擊、民樂、鍵盤等組別，也可分為綜合類和單一型兩類2.3常用的音頻制作軟件專用軟件音頻處理類MIDI音序類音源類音頻格式轉換軟件EaseAudioConverterEaseAudioConverter適用于音頻文件的壓縮與解壓縮，它可以將任何中壓縮格式轉換成WAVE格式，或者是將WAVE格式的文件轉換成任何一種壓縮格式。SuperVideotoAudioConverterSuperVideotoAudioConverter是一款從視頻中提取音頻的工具，它支持從AVI、MPEG、VOB、