數(shù)字音頻制作課件CH2 數(shù)字音頻制作基礎(chǔ)

《數(shù)字音頻處理教程》第二章數(shù)字音頻制作基礎(chǔ)

數(shù)字音頻硬件基礎(chǔ)數(shù)字音頻基礎(chǔ)常用的音頻制作軟件2.12.2內(nèi)容導(dǎo)航CONTENTS2.32.1數(shù)字音頻基礎(chǔ)數(shù)字音頻，就是利用數(shù)字技術(shù)處理聲音的方法，是一種利用數(shù)字化的手段對(duì)聲音進(jìn)行錄制、存放、編輯、壓縮或播放的技術(shù)。在時(shí)間（或空間）和幅度上都是連續(xù)的信號(hào)稱為模擬信號(hào)。時(shí)間和幅度都用離散的數(shù)字表示的信號(hào)就稱為數(shù)字信號(hào)從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換為模數(shù)轉(zhuǎn)換，記為A/D(Analog-to-Digital)；稱從數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換為數(shù)模轉(zhuǎn)換，記為D/A2.1.2聲音信號(hào)的數(shù)字化2.1.2聲音信號(hào)的數(shù)字化將連續(xù)的模擬信號(hào)變換成離散的數(shù)字信號(hào)是由采樣、量化和編碼三個(gè)基本環(huán)節(jié)完成的。采樣（抽樣）將時(shí)間上、幅值上都連續(xù)的模擬信號(hào)在采樣脈沖的作用下,轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散(時(shí)間上有固定間隔)但幅值上仍連續(xù)的離散模擬信號(hào)量化：連續(xù)幅度的離散化編碼：用一組二進(jìn)制碼組來(lái)表示每一個(gè)有固定電平的量化值聲音信號(hào)的采樣量化編碼過(guò)程2.1.3聲音數(shù)字化的技術(shù)指標(biāo)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(yīng)該遵循奈奎斯特采樣理論：如果對(duì)某一模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，則采樣后可還原的最高信號(hào)頻率只有采樣頻率的一半，或者說(shuō)只要采樣頻率高于輸入信號(hào)最高頻率的兩倍，這樣就能把以數(shù)字表達(dá)的聲音沒(méi)有失真地還原成原來(lái)的模擬聲音，這叫做無(wú)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(hào)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(shù)指標(biāo)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(duì)模擬音頻信號(hào)的幅度軸進(jìn)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(hào)數(shù)字化以后的動(dòng)態(tài)范圍。量化位數(shù)的大小影響到聲音的質(zhì)量，位數(shù)越多，聲音的質(zhì)量越高，而需要的存儲(chǔ)空間也越多；位數(shù)越少，聲音的質(zhì)量越低，需要的存儲(chǔ)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(shù)指標(biāo)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(zhì)、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(shù)指標(biāo)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(lái)紀(jì)錄數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，其二是采用一定的算法來(lái)壓縮數(shù)字?jǐn)?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(wú)損壓縮。壓縮編碼的基本指標(biāo)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(hào)還原后失真越大。2.1.3聲音數(shù)字化的技術(shù)指標(biāo)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(hào)數(shù)字化后，其數(shù)據(jù)傳輸率與信號(hào)在計(jì)算機(jī)中的實(shí)時(shí)傳輸有著直接的關(guān)系。對(duì)于無(wú)壓縮的數(shù)字音頻來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)傳輸率可以按以下公式計(jì)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(duì)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(shù)指標(biāo)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(duì)單聲道音頻信號(hào)進(jìn)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(duì)于我們所說(shuō)的CD的音質(zhì)，即44.1kHz的采樣頻率，16位的量化位數(shù)，立體聲標(biāo)準(zhǔn)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(hào)的質(zhì)量指標(biāo)頻帶寬度動(dòng)態(tài)范圍信噪比主觀度量法音頻信號(hào)的頻帶越寬，所包含的音頻信號(hào)分量越豐富，因此音質(zhì)就越好通常以聲音信號(hào)的帶寬來(lái)衡量聲音的質(zhì)量。根據(jù)聲音的頻帶寬度，通常把聲音的質(zhì)量分成5個(gè)等級(jí)，由低到高分別是電話、調(diào)幅廣播、調(diào)頻廣播、激光唱盤(pán)和數(shù)字錄音帶的聲音聲音質(zhì)量和數(shù)據(jù)率幾種音頻業(yè)務(wù)的頻帶寬度2.1.4音頻信號(hào)的質(zhì)量指標(biāo)頻帶寬度動(dòng)態(tài)范圍信噪比主觀度量法動(dòng)態(tài)范圍是最大音量與最小音量之間的聲音級(jí)差。動(dòng)態(tài)范圍越大，信號(hào)強(qiáng)度的相對(duì)變化范圍越大，音響效果越好幾種音頻業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)范圍2.1.4音頻信號(hào)的質(zhì)量指標(biāo)頻帶寬度動(dòng)態(tài)范圍信噪比主觀度量法信噪比（SNR，SignaltoNoiseRatio）是正確信號(hào)能量與噪聲能量之比的簡(jiǎn)稱。SNR的單位為分貝(dB)信噪比是衡量信號(hào)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一，也是一個(gè)最常用的技術(shù)指標(biāo)。對(duì)音頻設(shè)備而言，信噪比越大，聲音質(zhì)量越好。在設(shè)計(jì)任何一個(gè)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(zhì)量。2.1.4音頻信號(hào)的質(zhì)量指標(biāo)頻帶寬度動(dòng)態(tài)范圍信噪比主觀度量法人的感覺(jué)機(jī)理對(duì)聲音的度量最有決定意義。感覺(jué)上的、主觀上的測(cè)試是評(píng)價(jià)聲音質(zhì)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(zhì)量的方法，召集若干實(shí)驗(yàn)者，由他們對(duì)聲音質(zhì)量的好壞進(jìn)行評(píng)分，求出平均值作為對(duì)聲音質(zhì)量的評(píng)價(jià)。所得的分?jǐn)?shù)稱為主觀平均分(meanopinionscore，MOS)數(shù)字音頻硬件基礎(chǔ)數(shù)字音頻基礎(chǔ)常用的音頻制作軟件2.12.2內(nèi)容導(dǎo)航CONTENTS2.32.2數(shù)字音頻硬件基礎(chǔ)話筒調(diào)音臺(tái)監(jiān)聽(tīng)設(shè)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(hào)，并將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的基本設(shè)備。話筒的分類(lèi)可以按用途分為錄音（廣播）及演出用話筒、通訊用話筒和專(zhuān)業(yè)測(cè)量用話筒；按照換能方式來(lái)劃分，話筒可以分為電動(dòng)式（包括動(dòng)圈式和帶式）、電容式（包括駐極體式）、電磁式、壓電式等。當(dāng)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(wú)線等角度來(lái)劃分動(dòng)圈話筒電容話筒2.2數(shù)字音頻硬件基礎(chǔ)話筒調(diào)音臺(tái)監(jiān)聽(tīng)設(shè)備數(shù)字音頻工作站錄音棚調(diào)音臺(tái)又稱調(diào)音控制臺(tái)，是現(xiàn)代電臺(tái)廣播、舞臺(tái)擴(kuò)音、音響節(jié)目制作等系統(tǒng)中進(jìn)行播送和錄制節(jié)目經(jīng)常使用的重要設(shè)備，相當(dāng)于聲音制作的調(diào)控中心。調(diào)音臺(tái)由輸入部分，輸出部分以及監(jiān)聽(tīng)部分組成。調(diào)音臺(tái)2.2數(shù)字音頻硬件基礎(chǔ)話筒調(diào)音臺(tái)監(jiān)聽(tīng)設(shè)備數(shù)字音頻工作站錄音棚音染就是將聲音本質(zhì)、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(tīng)設(shè)備是用于聽(tīng)音室、錄音室等制作音頻節(jié)目時(shí)的監(jiān)聽(tīng)使用，它具有失真小、頻響寬而平直、聲音結(jié)像清晰、對(duì)信號(hào)很少修飾等特性，最能真實(shí)地重現(xiàn)聲音的原來(lái)面貌常見(jiàn)的監(jiān)聽(tīng)設(shè)備有監(jiān)聽(tīng)功放、監(jiān)聽(tīng)音箱和監(jiān)聽(tīng)耳機(jī)。監(jiān)聽(tīng)音箱的本質(zhì)就是盡量杜絕音箱對(duì)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(zhuān)業(yè)的監(jiān)聽(tīng)耳機(jī)和平時(shí)用的耳機(jī)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(chǔ)話筒調(diào)音臺(tái)監(jiān)聽(tīng)設(shè)備數(shù)字音頻工作站錄音棚監(jiān)聽(tīng)音箱監(jiān)聽(tīng)功放2.2數(shù)字音頻硬件基礎(chǔ)話筒調(diào)音臺(tái)監(jiān)聽(tīng)設(shè)備數(shù)字音頻工作站錄音棚數(shù)字音頻工作站（DigitalAudioWorkstation，簡(jiǎn)稱DAW）是一種用來(lái)處理、交換音頻信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。音頻工作站由硬件和軟件組成。硬件部分包括計(jì)算機(jī)控制部分，專(zhuān)業(yè)的音頻信號(hào)處理卡，數(shù)字信號(hào)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(shí)現(xiàn)對(duì)音頻的編輯處理以及混音功能從專(zhuān)業(yè)的角度上，音頻工作站應(yīng)該能夠同時(shí)播放至少8個(gè)音頻軌；具有快捷、精細(xì)的音頻剪輯功能；具有完善的混音功能。配備專(zhuān)業(yè)的音頻卡。專(zhuān)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(diǎn)，而且專(zhuān)業(yè)級(jí)的音頻卡還提供專(zhuān)業(yè)的音頻接口。2.2數(shù)字音頻硬件基礎(chǔ)話筒調(diào)音臺(tái)監(jiān)聽(tīng)設(shè)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(xué)條件而建造的專(zhuān)用錄音場(chǎng)所，是錄制電影、歌曲、音樂(lè)等的錄音場(chǎng)所，錄音室的聲學(xué)特性對(duì)于錄音制作及其制品的質(zhì)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(chǔ)數(shù)字音頻基礎(chǔ)常用的音頻制作軟件2.12.2內(nèi)容導(dǎo)航CONTENTS2.32.3常用的音頻制作軟件專(zhuān)用軟件音頻處理類(lèi)MIDI音序類(lèi)音源類(lèi)音頻格式轉(zhuǎn)換軟件專(zhuān)用軟件一般來(lái)說(shuō)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(zhuān)業(yè)級(jí)工作站中出現(xiàn)，他們的功能強(qiáng)大，有獨(dú)立開(kāi)發(fā)的DSP處理系統(tǒng)，與硬件板卡的結(jié)合更加徹底、全面，性能也更加優(yōu)秀。ProTools是目前最為專(zhuān)業(yè)的音頻制作工具，是錄音行業(yè)的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。2.3常用的音頻制作軟件專(zhuān)用軟件音頻處理類(lèi)MIDI音序類(lèi)音源類(lèi)音頻格式轉(zhuǎn)換軟件音頻處理類(lèi)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(gè)專(zhuān)業(yè)音頻編輯和混合環(huán)境，其前身為CoolEditSamplitude2496一般都簡(jiǎn)稱為SAM2496，是由德國(guó)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(dòng)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(kāi)發(fā)的一款單軌錄音軟件單軌錄音，顧名思義就是指同時(shí)只能進(jìn)行一個(gè)聲部（音軌）的錄制。2.3常用的音頻制作軟件專(zhuān)用軟件音頻處理類(lèi)MIDI音序類(lèi)音源類(lèi)音頻格式轉(zhuǎn)換軟件音序軟件的主要功能是將演奏者實(shí)時(shí)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(lái)，然后對(duì)記錄下來(lái)的信息進(jìn)行修改編輯，并發(fā)送給音源，音源即可自動(dòng)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(guó)Steinberg公司，Cubase定位面向個(gè)人工作室。Nuendo已經(jīng)成為專(zhuān)業(yè)圈中使用最廣泛的專(zhuān)業(yè)音樂(lè)制作軟件。它的功能極其強(qiáng)大，是一個(gè)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(píng)果公司推出的一套音樂(lè)制作軟件套裝2.3常用的音頻制作軟件專(zhuān)用軟件音頻處理類(lèi)MIDI音序類(lèi)音源類(lèi)音頻格式轉(zhuǎn)換軟件音源類(lèi)是目前發(fā)展速度最快、產(chǎn)品最多的一類(lèi)軟件。從軟件運(yùn)行狀態(tài)劃分，可分為:以插件運(yùn)行方式和獨(dú)立運(yùn)行方式兩類(lèi)。從音色來(lái)源劃分，分為采樣類(lèi)的和軟波表類(lèi)兩類(lèi)，采樣類(lèi)的音色軟件是將真實(shí)樂(lè)器的各種音色及技法原封不動(dòng)記錄下來(lái)，供客戶恰當(dāng)應(yīng)用。如ViennaSymphonic、EastWest等，波表類(lèi)的音色則是“計(jì)算”出來(lái)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(lè)器的樂(lè)器特點(diǎn)劃分，可分為電子、管弦、打擊、民樂(lè)、鍵盤(pán)等組別，也可分為綜合類(lèi)和單一型兩類(lèi)2.3常用的音頻制作軟件專(zhuān)用軟件音頻處理類(lèi)MIDI音序類(lèi)音源類(lèi)音頻格式轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成WAVE格式，或者是將WAVE格式的文件轉(zhuǎn)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、