《大学计算机基础》教案

第11讲 音频信号的处理

【主要讲授内容】

3.1音频信号的处理 3.1.1 Wave音频文件 3.1.2 MIDI合成音乐 3.1.3 音频处理 3.1.4 音频数据处理 3.1.5 声音文件的格式 3.1.6 语音合成与识别

【重点与难点】

1. 重点

（1）音频文件的基本编辑和效果处理 （2）音频文件格式及其转换 2．难点

（1）音频数据的压缩及编码

【教学要求】

了解音频特征及音频合成技术，知道最常用的音频制作工具，理解并掌握声音的编辑和效果处理的过程，掌握各种音频文件格式及其转换，了解音频的压缩方法和语音的合成与识别内涵。

【实施方法】

比较教学Wave音频文件和MIDI合成音乐 通过图案和音频文件的展示来表现音频特征 实际操作录音机的使用教学

【学时安排】

2学时

音频信号的处理

讲 授 内 容

复习旧课、导入新课

什么是多媒体技术？什么是多媒体计算机？

多媒体计算机中产生声音的方式主要有三种：Wave波形音频、MIDI音频和CD音频。本节将讨论波形文件与MIDI声音的特征，了解声音压缩的基本原理，学习如何使用Windows中的工具录制和编辑波形文件。

讲授新课

3.1 音频信号的处理 3.1.1 Wave音频文件

波形音频是多媒体计算机中声音最直接、最简便的表现方式，其模/

数转换（也称A/D转换）原理可如下表示：

Wave文件三个主要技术参数：

? 采样频率——波形被等分的份数，份数越多，质量越好。如11.025KHZ、

22.05KHZ、44.1KHZ

? 采样精度——每次采样信息量。如8位、16位

? 声道数——声音产生的波形数。如单声道、立体声道、5.1声道 模拟波形声音数字化后音频文件的存储量可以使用以下公式计算： 存储量= 采样频率Hz×量化位数bit÷8×声道数×时间s

Windows所使用的标准数字音频，文件扩展名为wav，记录了对实际声音进行采样的数据。缺点：文件太大，不适合长时间记录

压缩方法：ACM(Audio Compression Manager)和PCM脉冲编码调制（Pulse

Code Modulation）

3.1.2 MIDI合成音乐

合成器是利用数字信号处理器来产出音乐或声音的电子装置，存在于声卡中，可分为FM(Frequency Modulation)合成器和波表(Wavetable)合成器

MIDI产生原理：根据一定的协议标准，使用音乐符号来记录和解释乐

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音频信号的处理

谱，并组合成相应的音乐信号。MIDI文件存放指令而不是波形。 3.1.3 音频处理（演示）

1、使用录音机录音（史记简介录音.wav） 2、利用录音机给给录音配乐并添加效果

3.1.4 音频数据压缩

基本压缩原理：实施数据压缩时，需要从声音质量、数据率、计算量

三个方面进行综合考虑。

压缩编码方法： – – – – ? ? ? ? ?

基于音频数据的统计特性编码，以波形编码为例 基于音频的声学参数进行参数编码，提高压缩比 混合编码

基于人的听觉特性进行编码

3.1.5 声音文件的格式

WAV 文件 CD 格式时1分钟10MB MP3 文件 压缩比10：1~12：1 MIDI 文件 WMI 合成性质

CD中的音轨文件 CDA（见CD唱片） RA、RM、RMX 文件

– 网络上的在线音乐欣赏

– 按带宽确定数据流速率，音质可变 ? WMA 文件Windows Media Audio 3.1.6 语音合成与识别

1、语音合成技术，即计算机“说话”，包含两种可能实现的途径：一

为波形拼接的语音合成方法；二为通过能表征声道谐振特性的时变数字滤波器模拟人发声来合成语句，又称参数合成方法。

2、语音识别技术，即计算机听懂人说话，主要包括特征参数提取技术、

模式匹配准则及模型训练技术三个方面。

本节小结、巩固新课

介绍了多媒体技术的基本含义及其应用，理解计算机中音频信号的种类及其特点，掌握计算机采集、处理、存储和播放音频的原理和方法，掌握如何利用计算机进行简单的波形音频的采集、加工和特效处理，最后了解计算机语音合成与语音识别的基本原理。

【作业】

1、课后习题有关音频的部分。

2、上网查询音频信号的压缩方法有哪些？有损压缩和无损压缩。

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