第6章 多媒体音频信息处理技术ppt课件.ppt

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1、第6章多媒体音频信息处理技术本章主要内容6.1音频信号及其概念6.2模拟音频的数字化6.3音频处理软件6.1.1声音处理技术历史留声机→唱片（磁带）→数字音频机械化→模拟电信号→数字电信号电声转换、音频信号的存储和重放技术、加工处理技术以及数字化音频信号的编码、压缩、传输、存储、纠错等技术，是数字音频技术的主要对象。6.1.1声音处理技术历史图用磁带记录声音的录音机6.1.2声音信号的形式声音的产生是因为发声体的振动在物理介质（气体、液体、固体）中传播的纵向压力波。传播到人的耳膜上产生有效声压。图在自然界，声波与水波一样都是一种振动波声源●声音感知的过程如下

2、：声源传播介质具有听觉的人●声音感知是作用于人耳膜上声压的客观存在。6.1.2声音信号的形式6.1.2声音信号的形式声波中复合了不同声强和频率的子声波。悦耳的交响乐；嘈杂的噪声；音频一般划分为：语音信号：人类发出的，丰富信息和内涵；非语音信号；各种物理的声音还原设备或自然界中的其它生物发出的，简单，信息量低；机场的驱鸟装置很有意思！6.1.2声音信号的形式物理上，声音可用连续的曲线描述，并且都可以分解为一组正弦函数。（傅立叶变换思想）图用声音录制软件记录的英文单词”Hello”语音的实际波形声音是振动波，它是在时间轴和幅度轴上都是连续的信号。6.1.2声音信

3、号的形式1秒钟波峰的个数频率的倒数声音的强弱6.1.2声音信号的形式频率(frequency)：单位时间内信号振动的次数或出现波峰（谷）的次数。1秒钟产生5000个波峰，则声音频率为5kHZ；周期：每隔一定时间波形就重复出现，则该时间就是周期；周期性声音：元音、鸟鸣及风声；非周期性声音：打击乐、雷电声、流水声；振幅(Amplitude)：基线到当前波峰的距离或振动的物质偏离平衡位置的最大绝对值；●人耳可以感觉到的最低声压值是20uPa；●人耳可以感觉到的最高声压值是64.5Pa；可听阈痛阈●人耳的听觉特性是指数特性。20uPa6.1.3人对声音的感知●语音信

4、号大概有20～40分贝的动态范围。●交响乐、戏剧等的动态范围可达80～90分贝。●当超过130(64.5Pa)分贝时，人耳会感到痛感。6.1.3人对声音的感知●所以，人对声音的强度的感知是有一个范围的。●同时，人对声音的强度的感知与声音频率有关。●频率:声音信号每秒钟变化的次数,单位Hz;次声波人耳可听域超声波<20Hz20～20,000Hz>20,000Hz声音深沉声音尖锐150Hz～10,000Hz100Hz～9,000Hz6.1.3人对声音的感知6.1.3人对声音的感知人类听觉：20Hz～20000Hz人声：80Hz～3400Hz语音：300Hz～30

5、00Hz传统乐器：16Hz～7000Hz钢琴：27.5Hz～4186Hz声乐：87Hz(男低音)～1318Hz(花腔女高音)●频率带宽越大，声音质量越好;电话语音200Hz～3,400Hz变好调幅广播(AM)50Hz～7,000Hz变好调频广播(FM)20Hz～15,000Hz高级音响10Hz～40,000Hz变好6.1.3人对声音的感知●音调的高低体现在声音的频率大小。男高音4000Hz以上男低音300Hz以下男中音300Hz~4000Hz6.1.3人对声音的感知●声波的振幅表示声音信号的强弱程度。音量变大振幅变大6.1.3人对声音的感知●振幅和频率都没有

6、发生改变的声音称为纯音。●由不同的振幅和频率组成的声音称为复音。6.1.3人对声音的感知●复音中的最低频率称为复音的基频。●复音中还存在一些其它频率,称为谐音。●基频和谐音合成复音，决定了特定的声音音质和音色。●语音是复合音，语音由元音和复音构成，它们共同构成汉语语音。6.1.3人对声音的感知6.1.4模拟数据与数字数据模拟数据(AnalogData)是随时间连续变化的值；数字数据(DigitalData)是模拟数据经数字化之后的离散值；模拟数据采用模拟信号传送，如无线电；数字信号采用连续变化的脉冲表示；模数转换及模数转换器(AnalogDigitalCon

7、verter)数模转换及数模转换器(DigitalAnalogConverter)6.1.4模拟数据与数字数据借助于A/D或D/A转换器，模拟信号和数字信号可以互相转换6.2模拟音频的数字化模拟信号的主要缺点精确模拟信号的产生十分困难；模拟信号受环境影响大；模拟元部件开发成本高；模拟信号的可重复性差。6.2模拟音频的数字化数字信号的主要优点：数字信号计算的精确度高；它不受环境和时间的影响；数学运算容易实现；数字运算部件的可扩展性好；6.2模拟音频的数字化模拟音频信号时间上连续；幅度上连续；数字音频信号时间上离散；幅度上离散；模拟音频信号音频信号时间离散化音频

8、信号幅度的离散化6.2模拟音频的数字化●时间轴离散化