12.1声音概述声音信号所携带的信息大体可以分为语音、音乐和音响三类。语音是指具有语音内涵和人类约定的特殊媒体；音乐是规范的符号化了的声音；而音响是指其他自然声音，比如动物的叫声、机器的轰鸣声、风雨雷电声等。22.1.1声音定义●声音概念●是指自然声●是机械振动在弹性介质中传播的机械波●是随时间连续变化的物理量●声音特性●振幅—波的高低幅度，表示声音的强弱●周期—两个相邻波之间的时间长度●频率—每秒钟波振动的次数，单位是Hz32.1.2声音特点●声音的传播方式声音是依靠介质比如：空气、液体、固体的振动进行传播的声源是一个振荡源，它使周围介质产生振动，并以波的形式传播人耳感觉到这种传播过来的振动，反映到大脑，就意味听到声音声音在不同的介质中传播，其传播速度和衰减速率都是不一样的42.1.2声音特点●声音的频率范围52.1.2声音特点●声音的三要素代表声音的高低，与频率有关；使●音调——高低用音频处理软件对声音的频率进行调整时，其音调也会随之发生变化声音的强度响度或音量，与声波振幅成正比；唱盘、CD盘等声音载体中的音强●音强——强弱不变，通过播放设备的音量控制可改变聆听时强度；音频处理软件可提高声源音强声音的特色，主要影响因素是复音；复音指具有不同频率和不同振幅的混合声●音色——特质音，其中最低频率是“基音”，是声音的基调，其他频率的声音为“谐音泛音”62.1.2声音特点●声音的主要性质连续性声音具有连续性。在时间轴上是连续信号，具有连续性和过程性相关性声音具有相关性。构成声音的数据，前后之间具有强烈的相关性实时性声音具有实时性。对处理声音的计算机硬件和软件提出很高要求72.2数字化音频由于音频信号是一种连续变化的模拟信号，而在多媒体计算机中，只有数字形式的信息才能被接收与处理。因此，计算机要获取与处理音频，必须首先对模拟信号进行数字化处理，然后才能对其进行剪辑、合成、制作特殊效果、增加混响、调整频率、改善频响特性等。音频（Audio）：音乐、语音和各种音响效果。声音的模拟信号采样量化编码声音的数字信号8声音的数字化过程10011011000…话筒采样量化编码声波模拟电信时间离数字信二进制码号声波散取样号流92.2.1数字音频概念声音是振动的机械波，话筒把机械振动转换成电信号，用随时间连续变化的物理量表示，称之为模拟音频。在计算机内部，所有的信息均以数字表示，代表声音信号的物理量也用一系列数字表示，称之为数字音频。模拟音频在时间上是连续的，而数字音频则是一个数据序列，在时间上不具备连续性，因此只能是断续的。当把模拟声音变成数字声音时，需要每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个电压幅度值，称之为采样。采样得到的表示声音强弱的模拟电压幅值是连续的，把无穷多个电压幅值用有限个数字表示，称之为量化。102.2.2数字音频获取●采样采样概念声波是连续信号，或称连续时间函数xt。用计算机处理这些信号时应先离散化，即按一定的时间间隔T取值，得到xnTn为整数，T称采样周期，1/T称采样频率每秒钟采样次数，xnT称采样值或离散信号采样过程按固定间隔采样声音波采样声音波形形之后的结果112.2.2数字音频获取●采样采样定理离散信号xnT是从连续信号xt上取出的一部分值，那么用xnT能奈奎斯特Nyqust采样定理：只要采样频率大于或者等于信号中所包够惟一地恢复出xt吗含的最高频率的两倍；即当信号是最高频率时，每个周期至少采样两个点，则理论上就可以完全恢复原来的信号。采样方法设连续信号xt的频谱为xf，以采样间隔T采样得到离散信号xnT语音信号频谱在高频处迅速下降，但非限带。应用时只对一定频率范围如果满足：当f≥fcfc是信号高端截止频率时，有内的信号感兴趣，就可以对经滤波限带的音频信号采样。这样，在采样T≤1/2fc或fc≤1/2T前，用一个锐截止模拟低通滤波器对音频信号进行滤波。则可由xnT完全确定xt。当fN1/2T时，称fN为奈奎斯特频率12数字化音频采样频率：将模拟声音波形转换为数字音频时，每秒钟所抽取声波幅度样本的次数。采样频率越高，经过离散数字化的声波越接近于其原始的波形，声音的质量越好。通用的采样频率有11.025kHz、2.05kHz和44.1kHz。132.2.2数字音频获取●量化量化概念通过采样得到的表示声音强弱的函数xnT是连续的，为把xnT存入计算机，就必须将采样值离散化，即量化成一个有限个幅度值的集合xnT量化原理先将整个幅度划分成为有限个小幅度量化电压幅量化阶距的集合，把落入某个阶距值之后的结果内的样值归为一类，并赋予相同的量化值。如果量化值是均匀分布的，称为均匀量化。设为量化阶距，量化器最大范围是Xmax，则：2Xmax/2B14数字化音频量化位数：每个采样点能够表示的数据范围。每个采样点能够表示的数据范围。量化位数的大