第四章数字音频媒体技术

1第2章数字音频媒体技术§1电声媒体基本知识§2模拟音频媒体工作原理§3数字音频的加工与处理§4数字音频软件的应用ADOBEAUDITION32ADOBEAUDITION3Adobe是一家总部位于美国加州圣何塞的电脑软件公司3•§1电声媒体基本知识1.1电声媒体的概念1.1.1什么是电声媒体：电声媒体是指承载并传输声音信息的物质载体。1.1.2电声媒体的种类常用的电声媒体有：录音机、扩音机、CD机。1.1.3电声媒体的特性电声媒体具有超时空界限、传输速度快、及时，适用集体教学，也适用于个别学习。为此：电声媒体在教学过程中应用非常广泛，了解电声媒体的特性，学会正确使用电声媒体，对提高教育质量有较好的促进作用。古代美女-西施4•1.2声波与听觉振动的物体在此周围的弹性介质中，就会产生声波。声波所涉及的空间为声场，声波被人的听觉系统所感知便产生声音。频率范围划分：；(1)次声波0~20Hz.(2)人耳能听到的声音20Hz~20kHz.(3)超声波20kHz~1GHz(4)高超声波1GHz~10THz人耳能感受到声波的频率范围为20-20000HZ；语言的频率范围为80-800HZ；音响的频率范围为40-1600HZ5男人声：低音82—392HZ；中音123-493；高音164-698。女人声：低音82—392HZ；中音123-493；高音220-1100。中国音协音频分会规定4个声音的频段划分：低频段（150HZ以下）中低频段（150--500HZ下）中高频段（500—5KHZ以下）高频段（5KHZ以上）61.2.1声波的传播1、声速：空气中传播速度为每秒340米；水中传播速度为每秒1440米；钢铁中传播速度每秒5000米。2、声波的折射、反射；3、声波的吸收•4、混响与延时71.2.2声压级1.2.3衡量声音的标准（四大要素）1、音高(振幅)：音高是人耳对声波强弱程度的主观感觉。音高主要取决于声压，也和频率有关，1-4KHZ响度最大。2、音调(频率)：音调是人耳对调子高低的主观感觉。频率高，音调高，反而反之3、音色(相位)：音色是人在主观感觉上区别于同种音调、音高的两个声音的不同特性。4、音长：音乐起始和结束时的长度。1.2.4哈斯效应：人耳能感觉到声音来自不同方向，且能感觉到远近。8•§2模拟音频媒体工作原理2.1扩音设备•教学扩音设备是用来扩大声音的电声设备其作用是把输入的微弱信号进行放大，推动扬声器发音。•扩音教学设备系统的组成•传声器（话筒）;扬声器（喇叭）;率放大器;前置放大器;声音处理设备92.1.1传声器（话筒）5按原理分：电动式、电容式、压电式、电磁式、碳粒式和半导体式等。1、动圈式传声器1、音膜2、音圈3、环形磁铁4、有中心柱的圆形软铁5、保护罩6、输出变压器102、电容式传声器113、无线传声器（无线话筒）•是由动圈式或电容式加上发射电路、发射天线、电池仓等构成。•用驻极体材料制作的一种驻极体电容式无线传声器，可不外加极化电压，体积可做得更小，使用更方便。•无线传声器由于其具有的特点，•教学上用的较为普遍。124、传声器的性能（1）灵敏度（声、电转换效率）（2）频率响应（声波的频率范围）（3）指向特性（单向、双向、全向）（4）输出阻抗(Ω欧姆)（高阻抗、20kΩ—50kΩ抗干扰差低阻抗＜600Ω;一般为150--250）（5）动态范围（信号最小听得见、最大不失真）13指向性传声器的灵敏度随声波入射方向而变化的特性就称为传声器的指向性。145、传声器的使用（1）要注意阻抗匹配。（2）多个传声器同时使用时要注意极性一致，或者配备调音台。（3）传输线不要接近或平行于电源线、扩音机输出线。（4）要注意传声器的指向性。（5）要防震、防灰尘、防吹气、防湿。152.1.2扬声器（喇叭）5扬声器是一种将电能（电信号）转换成机械能（声波）的换能器件：按工作原理来分：电动式、压电式、静电式。按其辐射方式来分：直射（纸盆）式、反射（号筒）式。161电动式(纸盒)扬声器172压电式3音箱•封闭式音箱；倒相式音箱；迷宫式音箱。184扬声器的技术指标(1)灵敏度一定功率的信号在轴向1米处的声压级叫额定特性灵敏度，单位dB(2)额定功率(3)额定阻抗(4)额定频率范围(5)指向特性(6)谐波失真原始信号（基波）中没有谐波.195扬声器的使用•(1)正确选择扬声器•(2)电路中的功率不能超过扬声器的功率•(3)阻抗要匹配•(4)使用2个以上扬声器，相位要一致•(5)在使用立体放声系统时，两音箱分开适当的距。经验公式：•两个音箱之间距离=音箱到听众中间位置长度202.1.3扩音机(功率放大机)作用：把输入线路的音频信号进行功率放大，以推动扬声器发声。1、扩音机种类（1）按放大元件分：电子管扩音机；晶体管扩音机、集成电路扩音机、移频扩音机。数字功放。（2）有线扩音.无线扩音(调频\音频扩音)2、扩音机的结构及工作原理。3、移频扩音机的结构及工作原理。214、扩音机和扬声器匹配•（1）功率匹配•扩音机的输出功率=各扬声器的功率总和•（2）阻抗匹配•串联;并联;混合;•（3）功率选择5、扩音机的功率选择•P=10+0．02N（经验公式中P为扩音机的•功率;N为声场的座位数或人数）222.2接收机(收音机)2.2.1接收方式：调幅与调频2.2.2接收频段：长波、中波、短波和超短波。2.2.3调谐（选台）：电容式和电感式。232.3录音机2.3.1录音磁带•录音磁带是由带基和在其上面涂铺强磁性氧化金属粉末而成的磁性层这两部分组成。•（一）盒式录音磁带的种类•1、普通磁带；2、二氧化铬或含钴带；3、铁铬带；4、金属带。•（二）录音磁带的使用242.3.2磁带录音机的工作原理磁带录音机录、放音的实质是声-电-磁-电-声的转换。1、录音原理：录音过程就是把声音变成电能，电能再变成磁能，最后用磁的形式把声音保存下来的过程。2、消音原理3、放音原理：放音过程就是将磁能转变为电能，电能再变成声音的过程。252.3.3数字录音机MD-801小型磁盘录音机/放音机/编辑机便携式数字录音机262.4激光唱机•先进的激光技术、数码技术、计算机技术和各种新型元器件。•CD（COMPACGTDISC）小型唱片•（DAT）数字音频磁带录音机•DCC（DigitalCompactCassette)数字式录音磁带系统（飞利蒲公司）•MD（MiniDisc)小型激光唱片系统（索尼公司）271、CD唱机工作原理概述CD唱机主要由激光拾音器及唱盘系统、伺服系统、信号处理系统、信息存储系统与控制系统等组成。当光点打在凹坑处时，因反射光较弱，光电检测器捡拾的信号小；当光点打在无凹坑的铝膜上时，反射光较强，光电检测捡拾的信号大，这样对应着凹坑的有无就在检测器的输出产生相应高低电平的电脉冲信号，然后经过RF放大器，由其内部比较器得到“1”和“0”的串行数字信号，并加到数字信号和处理电路，进行解调、帧同步信号检出、纠错处理等，将处理后的数据加到数模转换器（D/A），就变换器成模拟的声音号输出。28292、CD的特点:性能优越、使用便捷。半永久性100次左右存储媒体寿命＞90dB22—26dB15—25dB声道隔离度＜0.001％≤0,5％≤0.2％抖晃率＞96dB＞70dB动态范围＞95dB28—55dB23—30dB信噪比＜0.03％＜1.5％1％失真度40—16000Hz30—12500Hz30—15000Hz频响CD唱机模拟盒式录音机立钵声机械唱机3033、、CDCD唱片唱片CDCD唱片是以聚碳酸树脂材料为基础唱片是以聚碳酸树脂材料为基础,,加上铝反射层和透明加上铝反射层和透明保护层保护层..直径直径12cm,12cm,厚度厚度1.2mm1.2mm的光学唱片的光学唱片..（1）信号记录方式:坑的形式记录信号,坑长为0.8—3.3微米;宽为0.5微米;深为0.11微米.相邻两圈之间距离为1.6微米.（2）存储量:74分钟双声道音频节目.（3）唱片制作方式:A流程模板浇注化B刻录机刻录C录音机录制（4）技术指标:模/数转换的取样频率44.1kHz量化位数为16bit314、SACD与DVD--Audio（1）SACD又称超级音频,是新一代CD格式.具有多用途、大容量、高音质等特点.容量4.7GB取样频率2.8MHz量化位数16bit（2）DVD—Audio又称音频DVD,简称DVD-A.可附加文本、图形、图像等信息容量4.7GB取样频率192KHz(以2声道为例)量化位数24bit322.5MD机1、特点：MD机可放音也可录音/播放时抗震能力强/操作方便灵活/机体小巧/放唱时间长。2、原理：利用光磁薄膜（MO）的特性，光磁薄膜具有在高于居里温度（约180℃）时磁性消失，在温度下降时使其处于极性磁场中，冷却后磁光薄膜可将该磁场极性保留下来的特性。二进制的0和1将用N和S极性来表示。激光将温度加至180℃，用磁头将磁极方向（信号）写在薄膜上；放音时由激光扫描薄膜，不同的极性反射的偏转方向（信号）不同，通过特殊检波器将光信号转换为电信号。3、使用：编辑录放程序/命名/自动录音/时间追记/播放332.6MP3录放设备MP3是以MPEGLAYER3标准压缩编码的一种音频文件格式.MP3多媒体计算机系统(音频卡)MP3播放器(MP3随身听)MP3录音笔SP(时间短模式)压缩少\音质好\时间短LP(时间长模式)压缩多\音质差\时间长.342.7数字视频光盘设备•1、DVD概述DVD就是以激光为媒介，并符合一定的技术规范、标准的光存储产品的总称。主要产品有：DVD—AUDIO；DVD—VIDEODVD—ROMDVD—R（一次性刻录光盘）DVD—RW（可重复擦写刻录的光盘）DVD—RAW（大容量、可多次擦写刻录）35DVD光盘的容量•DVD光盘的技术标准(MPEG--2)•分辨率为720×480×30(NTSC)•720×576×25(PAL)•水平清晰度达500线以上结构容量存储视/音频节目时间min单面单层4.7GB133单面双层8.5GB242双面单层9.4GB266双面双层17GB484362、EVD概述•EVD是高密度数字激光视盘，是DVD的升级换代产品，也是家电和计算机技术融合的产物。功能：高清晰数字节目播放高保真和环绕声效果音响机顶盒、可视电话、上网功能分辨率：1920X108037•§3数字音频媒体简介3.1数字音频信号的基本概念：模拟音频信号与数字音频信号之间的关系•在我们的声音记录即回放中都涉及到这两种记录格式，比如我们听到的MP3音乐，它是以数字的方式记录在MP3机子里，但最后在耳机里听到还是模拟音频。再比如DVD图像、CD音乐等都如此。所以在这个过程，涉及到一个环节，即：模拟转换数字（A/D）；数字转换模拟D/A）。将这个设备称作模数转换和数模转换(A/D----D/A)。38•音频文件的格式:P1821、WAV：标准Windows声音文件，是一种波形文件。2、MIDI：乐器数字接口的音乐文件。乐器厂家制定3、mp3：标准的数字音频文件，是一种压缩文件文件格式之间可相互转换。39音频信号是（Audio）带有语音、音乐和音效的有规律的声波的频率、幅度变化信息载体。根据声波的特征，可把音频信息分类为规则音频和不规则声音。其中规则音频又可以分为语音、音乐和音效。规则音频是一种连续变化的模拟信号，可用一条连续的曲线来表示，称为声波。声音的三个要素是音调、音强和音色。声波或正弦波有三个重要参数：频率ω0、幅度An和相位ψn，这也就决定了音频信号的特征。3.1.1模拟音频—音频信号模拟数据(AnalogData)是由传感器采集得到的连续变化的值，例如温度、压力，以及目前在电话、无线电和电视广播中的声音和图像。403.1.2数字音频：音频信号(脉冲)的数字化数字数据(DigitalData)则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。(a)幅值5V，tW脉冲宽度=10ns,T周期=50ns,Q(tw/t)=20%,f=PRR=20