第2章 声音的制作.ppt
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1、第2章 声音的制作,任课教师:杜鹃,本章教学内容,2.1 音频的相关知识 2.2 常见音频格式及Windows音频属性设置 2.3 专业录音软件的使用 2.4 计算机作曲(1) 2.5 计算机作曲(2),本章的教学重点、难点,教学重点:两大基本音频的特点与比较,常见音频文件格式的特点与使用场合,常见音频文件格式的获得与相互转化,Windows音频属性设置,专业录音软件Adobe Audition的使用,Cakewalk的界面与常用操作,Cakewalk的作曲方式 教学难点:两大基本音频的特点与比较,Windows音频属性设置,专业录音软件Adobe Audition的使用,Cakewalk的作
2、曲方式,教学基本要求,1了解声卡的音频指标、其它音频设备,理解常见音频文件格式的特点与使用场合,掌握两大基本音频的特点与比较。 2掌握常见音频文件格式的获得与相互转化、Windows音频属性设置、Windows录音机的使用、专业录音软件Adobe Audition的使用、Cakewalk的界面与常用操作、Cakewalk的作曲方式。,2.1 音频的相关知识,一、声音的数字化和音频的相关知识 1、什么是声音 声波的基本参数: 振幅:声音大小 频率:音调高低 eg:看波形文件,2.1 音频的相关知识,2、声音的数字化 把声音信号存储到计算机中去,必须把连续变化的波形信号(模拟信号)转换为数字信号,
3、因为计算机中只能存储数字信号。 模拟信号数字信号:要对声音信号进行采样和量化。,2.1 音频的相关知识,采样:就是采集声音模拟信号的样本。 采样频率:指计算机每秒钟采集多少个声音样本。 奈奎斯特理论:采样频率至少是声音信号中最高频率的两倍,才能把数字信号表示的声音还原为原来的声音。,2.1 音频的相关知识,人耳听觉的频率范围是20Hz20kHz。 高于20kHz的声音称为超声。 人发出的声音最高能够达到4kHz,我们的采样频率的下限最少应该是这个频率的2倍。 对于音频信号,常用采样频率:44.1KHz、48 KHz、22 KHz、11 KHz、8 KHz广播音质 电话音质,2.1 音频的相关知
4、识,采样精度(量化率):表示计算机度量声音波形幅度(音量)的精度,就是通常所说的声卡的位数。 常见的采样精度:8位、16位、32位、64位 采样一般指均匀采样,但非均匀采样也是可能的。非均匀采样一般不用在时间轴,但是可以用于量化。 声卡对声音的采样能力即声卡的音频指标:采样频率和采样精度,2.1 音频的相关知识,3、信噪比 在模拟系统中,随机的波动会在信号里产生噪声。正确信号的能量和噪声能量的比称为信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)。信噪比是信号质量的衡量标准之一。,2.1 音频的相关知识,信噪比的常用单位是分贝(dB),1 dB=1/10贝尔。定义式为:SNR=10
5、log10V2信号/V2噪声=20log10V信号/V噪声信号的能量和电压的平方成正比。例如,如果信号的电压是噪声电压的10倍,那么信噪比SNR=20log10(10)=20 dB。,2.1 音频的相关知识,注意:dB始终是用比例来定义的。在日常环境中描述声音强度,使用我们刚刚可以听到的1 kHz的声音作为分母。我们把周围环境中的声音和我们能够听到的最轻的声音求能量比,然后得到dB值,用它来衡量声音的强度。,2.1 音频的相关知识,4、音频滤波 在进行采样和模/数转换前,常常需要对音频信号作滤波以消除不需要的频率。保留哪些频率要取决于应用。对于语音信号,一般都保留50Hz10kHz的频率。其他
6、频率成分通过带通滤波器(band-pass filter)过滤掉(也叫带限滤波器)。,2.1 音频的相关知识,一段音乐信号通常是从20Hz20kHz( 20Hz是由烦躁的大象发出的低沉的声音,20kHz是我们能听到的最大尖叫声),所以音乐的带通滤波器将筛掉除此以外的频率。 在一段信号中,有时尽管我们已将类似噪声的高频信号过滤掉了,在经过数/模转换后,那些高频信号会再次出现。为什么?怎么办?,2.1 音频的相关知识,5、音频质量与数据率 在模拟信号系统中,术语带宽(bandwidth)指一个器件的响应能力或者传输能力。 不管是模拟设备还是数字设备,带宽都是指单位时间内通过的数据量。,2.1 音频
7、的相关知识,二、声卡音色的合成(两大基本音频)声卡:是多媒体电脑的必要部件,是计算机进行声音处理的适配器。音频:是指数字化的声音。,2.1 音频的相关知识,1、波形文件:是采样到计算机内的声音信号经过模数转换后存储到计算机的声音文件。Windows中波形文件的扩展名是.wav,它的制作和播放过程与普通录音机录放声音磁带的过程很相似。 特点:用于保存声音的原始素材,但占用较大的磁盘空间。 eg:采样频率为44.1KHz、16位、单声道的声音样本每分钟需要的存储量为5.28M,若为立体声,空间需增1倍。,2.1 音频的相关知识,2、MIDI是Musical Instrument Digital I
8、nterface的缩写,翻译成电子乐器数字接口。用于音乐合成器、乐器和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。 MIDI文件存放的不是声音波形而是发音命令,系统必须根据这些命令合成出乐曲。 特点:体积小、易编辑,可以作背景音乐与数字电视、图形、动画、语音等一起播放。 eg:让电脑播放MIDI和播放其它类型音频文件(WAVE、MP3)如同给你一张乐谱让你把曲子唱出来和给你一盘磁带让你把里面的歌放出来。或者如同让3D加速卡即时运算出3D画面和让显卡播放VCD。,2.1 音频的相关知识,3、合成MIDI乐音的方法:1)FM(frequency modulation)调频合成法2)波形表(Wavetab
9、le)合成法 波形表合成法:就是把真实乐器发出的声音以数字的形式记录下来,播放时根据命令生成各种音阶的音符。音色样本保存在波形表中。 波表有两种: 1)硬波表:保存在声卡的ROM芯片中。读取快,造价高。 2)软波表:保存在波表软件中。读取稍慢,造价低.,2.1 音频的相关知识,4、音频的量化和传输 数据量化以及数据转换统称为数据编码(coding)。 一般来讲,音频信号处理中使用脉冲编码调制(Pulse Code Modulation,PCM)来生成量化采样输出。,2.1 音频的相关知识,影响播放效果的主要因素:声卡的波表合成芯片的能力、音色库大小及质量、软波表配置以及声卡、音箱的综合性能等。
10、现在大部分PCI声卡都自带波表合成芯片,而把音色库存储于硬盘,使用时调至内存,不依赖CPU进行合成(可模拟128种音色)。建议最好安装软波表,它对硬件也很敏感。,2.1 音频的相关知识,5、声卡的基本功能 1、录制语音,音频(模拟信号转成数字信号)。 2、有A/D转换功能。 3、提供不同的接口(插孔),以便不同音源输入。 4、提供混响器,以便控制和协调各个音源的输入。 5、能对音频文件进行压缩,以节省存储空间。 6、提供MIDI接口,以便在计算机中谱曲、播放、演奏。 7、提供调频合成芯片,可合成128种乐器,47种打击乐。 8、可将语音合成,以便让计算机朗读英语和讲故事。 9、提供游戏接口。
11、10、提供专用的IDE接口。,2.1 音频的相关知识,6、声卡的接口:P15、P16 7、声卡驱动的安装:P16 8、声卡的发展,2.1 音频的相关知识,*1984年,新加坡创新(Creative)公司老总沈望傅制造了世界上第一块声卡魔音卡,电脑多媒体时代到来。*1996-1997 奔腾CPU的出现标志着多媒体技术的开端*PC音频的发展变化体现在: ISA声卡向PCI声卡过渡; 更为逼真的回放效果; 高质量的3D音效; 转向USB音频设备;,2.1 音频的相关知识,三、其他音频设备 P12 留给学生自学 作业: P40 1 查找、比较WAVE与MIDI格式 实践使用常用音频设备,回顾与提问,1
12、、声音模拟信号转化成数字信号的步骤是什么,并作简单说明。 2、常用的采样频率有哪些? 3、声卡的音频指标有哪些? 4、两大基本音频分别是什么,并作相应解释。 回顾上次课的主要内容。,2.2 常见音频格式及Windows音频 属性设置,一、常见音频文件格式的特点与使用场合 1、WAVE文件(波形文件):WAVE文件是将真实的声音采样后,以*.WAV作为扩展名存储在计算机中的。在录制WAVE文件时,采用不同的采样频率、采样精度以及单或双声道组合,可以获得不同的音质,形成的WAVE文件的大小也会因此而不同。适用于音频原始素材的保存。,2.2 常见音频格式及Windows音频 属性设置,2、CD音轨:
13、将WAVE文件按照采样频率44.1KHz、采样精度16位、立体声的方式录制,然后每一WAVE文件为一个轨道的形式刻录到只读光盘上。CD音轨的声音保真度非常高,但是文件体积庞大,每张光盘只能保存16-17个WAVE文件。适用于音频原始素材的保存。,2.2 常见音频格式及Windows音频 属性设置,3、MP3文件:对WAVE文件进行有损压缩,去掉听觉不灵敏的部分,是不可逆的,扩展名为*.MP3。对于音质的影响并不明显,文件体积可压缩为原WAVE文件的十分之一左右,但需用专门的播放器播放。适用于一般聆听和高保真聆听。,2.2 常见音频格式及Windows音频 属性设置,4、MIDI是Musical
14、 Instrument Digital Interface的缩写,翻译成电子乐器数字接口。用于音乐合成器、乐器和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。 MIDI文件存放的不是声音波形而是发音命令,系统必须根据这些命令合成出乐曲。 特点:体积小、易编辑,可以作背景音乐与数字电视、图形、动画、语音等一起播放。,2.2 常见音频格式及Windows音频 属性设置,5、WMA(Windows Media Audio):是以减少数据流量但保持音质的方法达到比MP3压缩率更高的目的。微软声称,在只有64kbps的码率情况下,WMA可以达到接近CD的音质。 特点:1)1:18左右的压缩比2)防拷贝保护(时间
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