第二章 音频信息的获取与处理

第二章音频信息的获取与处理

单项选择题1-9：

1、数字音频采样和量化过程所用的主要硬件是：

（a）数字编码器（b）数字解码器（c）模拟到数字的转换器（a/ d转换器）（d）数字到模拟的转换器（d/ a转换器）

答：（c）

2、音频卡是按（）分类的。

（a）采样频率（b）声道数（c）采样量化位数（d）压缩方式

答：（c）

3、两分钟双声道，16位采样位数，22.05khz采样频率声音的不压缩的数据量是：（a）5.05mb （b）10.58mb （c）10.35mb （d）10.09mb

答：（d）

4、目前音频卡具备以下（）功能。

（1）录制和回放数字音频文件（2）混音

（3）语音特征识别（4）实时解/压缩数字单频文件

（a）（1）（3）（4）、（b）（1）（2）（4）、（c）（2）（3）（4）（d）全部

答：（b）

5、以下的采样频率中哪个是目前音频卡所支持的。

（a）20khz （b）22.05 khz （c）100 khz （d）50 khz

答：（b）

6、1984年公布的音频编码标准g.721，它采用的是（）编码。

（a）均匀量化（b）自适应量化（c）自适应差分脉冲（d）线性预测

答：（c）

7、ac-3数字音频编码提供了五个声道的频率范围是：

（a）20hz到2 khz （b）100hz到1 khz

（c）20hz到20 khz （d）20hz到200 khz

答：（c））

8、midi的音乐合成器有：

（1）fm （2）波表（3）复音（4）音轨

（a）仅（1）、（b）（1）（2）、（c）（1）（2）（3）、（d）全部

答：（b）

9、下列采集的波形声音质量最好的是：

（a）单声道、8位量化、22.05 khz采样频率

（b）双声道、8位量化、44.1 khz采样频率

（c）单声道、16位量化、22.05 khz采样频率

（d）双声道、16位量化、44.1 khz采样频率

答：（d）

10、简述音频编码的分类及常用编码算法和标准。

答：音频编码分为：

（1）基于音频数据的统计特性进行编码，其典型技术是波形编码。其目标是使重建语音波形保持原波形的形状，pcm（脉冲编码调制）是最简单的编码方法。还有差值量化（dpcm）、自适应量化（apcm）和自适应预测编码（adpcm）等算法。

（2）基于音频声学参数进行参数编码，可进一步降低数据率。其目标是使重建音频保持原音频特性。常用的音频参数有共振峰、线性预测系数、滤波器组等。这种编码技术的优点是数据率低，但还原信号的质量较差，自然度低。

（3）基于人的听觉特性进行编码。从人的听觉系统出发，利用掩蔽效应设计心理学模型，从而实现更高效率的数字音频压缩。而最有代表性的是mpeg标准中的高频编码和dolby ac-3。

国际电报电话咨询委员会（ccitt）和国际标准化组织（iso）提出了一系列有关音频编码算法和国

际标准。如g.711 64kbps（a）律pcm编码标准、g7. 21采用adpcm数据率为32bps。还有g.722、g.723、g.727和g.728等。

实验13、CoolEdit数字音频处理剖析

实验13、CoolEdit数字音频处理 实验课时： 课内：2课时；课外：1课时 实验目的： 了解音频数据的特性及其获取和处理的方法，学会使用音频编辑工具CoolEdit进行音频数据的录制、编辑和播放 实验内容： 操作准备 1.在D:或E:分区创建一个以你的“完整学号+姓名”命名的文件夹（名称应类似： 198009010001文立斌），我们把这个文件夹简称为“你的文件夹” 2.以下操作步骤中所涉及的198009010001、文立斌均应替换成你的学号、姓名 3.准备好音频实验环境，个别人物需要准备麦克风、音箱（或耳机） 任务一、音频提取 1.打开CoolEditPro软件 2.如下图所示，单击工具栏最左边的按钮切换到波形编辑界面 → 3.依次执行菜单命令【文件】→【从视频文件中提取】，通过系统显示的“选择视频文件” 对话框选定“说唱脸谱.dat”文件后单击【打开】按钮，系统开始从“说唱脸谱.dat” 中提取音频 4.等待系统提取音频结束后，执行菜单命令【文件】→【另存为】，将提取到的波形保存 为类似“文立斌A.wma”（.wma格式）的文件 任务二、淡入淡出 1.打开CoolEditPro软件 2.如下图所示，单击工具栏最左边的按钮切换到波形编辑界面 → 3.依次执行菜单命令【文件】→【打开】，通过系统显示的“打开波形文件”对话框选定 “最炫民族风.mp3”文件后单击【打开】按钮打开该文件，原始波形编辑面板类似：

4.单击视窗左下角录播工具面板中的播放按钮，试听歌曲，确定演唱（人声）从何时（第 几秒）开始——大约是第23秒！ 5.如下图所示，在波形编辑面板中以鼠标拖拽的方式选定最前面23秒波形： 如果需要精确选定波形区域，您还可以借助视窗右下角的如下面板，直接输入始末时间： 6.依次执行菜单命令【效果】→【波形振幅】→【渐变】，如下图所示，在“波形振幅” 对话框中，选择“Fade in”（淡入），然后单击【确定】按钮： 7.系统进行淡入处理后的波形类似： 您应该对照一下处理前后的前23秒波形的异同 8.试听，您应该能听到淡入处理的效果（音量越来越大）才对！ 9.从4分20秒位置开始选定直到音频结束处的波形，为选定的波形添加淡出效果，处理 第2页

02 音频信息的获取与处理

第2章音频信息的获取与处理2.1数字音频基础 2.1.1模拟音频和数字音频 2.1.2音频的数字化 1. 采样频率 2. 量化数据位数(也称量化级、样本尺寸等) 图2.1声音波形的采样和量化

3. 单声道与双声道 4. 数字音频的存储 2.1.3数字音频的文件格式 1. 波形音频 2. VOC文件 3. MIDI文件 4. CMF文件 5. CD音频 2.1.4音频信号的特点 2.1.5 3D音频 1. DirectSound 3D 2. Aureal 3D 3. EAX 4. Sensaura 5. Qsound 6. IAS 2.2声卡的组成与工作原理 2.2.1声卡的功能、技术指标与分类 1. 声卡的功能 2. 声卡的技术指标 3. 声卡的分类 2.2.2声卡的组成和布局

图2.2典型声卡的平面图1. MIDI/GAME端口 图2.3 MIDI及游戏摇杆接口

2. I/O接口 图2.4声卡的I/O端口 3. CD-ROM接口 4. 声音处理芯片 5. 功率放大芯片 6. 跳线和SB-link接口 2.2.3声卡的工作原理 图2.5声卡原理框图

2.2.4 SPDIF数字音频接口 1. SPDIF概述 2. SPDIF在多媒体声卡上应用的优势和不足2.2.5音频卡的发展和改进 1. 改善声音质量 2. 统一音频卡标准 3. 简化安装的即插即用音频卡 4. 三维环绕立体声 5. 全双工声音处理 6. 与通信技术的结合 7. 单一芯片 2.3音频编码基础和标准 2.3.1音频编码的基础 1. 时域信息的冗余度 2. 频域信息的冗余度 3. 人的听觉感知机理 4. 音频编码的分类 2.3.2音频编码标准

数字音视频处理

实验报告 课程名称数字音视频原理 实验题目MATLAB音频文件处理 专业电子信息工程 班级3班 学号09080323 学生姓名王志愿 实验成绩 指导教师吴娱 2012年3月 一、实验目的 1、掌握录制语音信号的基本过程； 2、掌握MATLAB编程对语音信号进行简单处理的方法并分析结果。 二、实验要求

上机完成实验题目，独立完成实验报告。 三、实验内容 1、问题的提出：数字语音是信号的一种，我们处理数字语音信号，也就是对一种信号的处理，那信号是什么呢？ 信号是传递信息的函数。离散时间信号（序列）——可以用图形来表示。 按信号特点的不同，信号可表示成一个或几个独立变量的函数。例如，图像信号就是空间位置（二元变量）的亮度函数。一维变量可以是时间，也可以是其他参量，习惯上将其看成时间。信号有以下几种： （1）连续时间信号：在连续时间范围内定义的信号，但信号的幅值可以是连续数值，也可以是离散数值。当幅值为连续这一特点情况下又常称为模拟信号。实际上连续时间信号与模拟信号常常通用，用以说明同一信号。 （2）离散时间信号：时间为离散变量的信号，即独立变量时间被量化了。而幅度仍是连续变化的。 （3）数字信号：时间离散而幅度量化的信号。 语音信号是基于时间轴上的一维数字信号，在这里主要是对语音信号进行频域上的分析。在信号分析中，频域往往包含了更多的信息。对于频域来说，大概有8种波形可以让我们分析：矩形方波，锯齿波，梯形波，临界阻尼指数脉冲波形，三角波，余弦波，余弦平方波，高斯波。对于各种波形，我们都可以用一种方法来分析，就是傅立叶变换：将时域的波形转化到频域来分析。 2、设计方案： 首先要对声音信号进行采集，Windows自带的录音机程序可驱动声卡来采集语音信号，并能保存成.WAV格式文件，供MATLAB相关函数直接读取、写入或播放。 利用MATLAB中的wavread命令来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。再将该向量看作一个普通的信号，对其进行FFT变换实现频谱分析，再依据实际情况对它进行滤波。对于波形图与频谱图（包括滤波前后的对比图）都可以用MATLAB画出。我们还可以通过sound/wavplay命令来对语音信号进行回放，以便在听觉上来感受声音的变化。 3、主体部分： （1）语音的录入与打开： [x,fs,bits]=wavread('d:\1.wav');%用于读取语音，采样值放在向量x中，fs 表示采样频率(Hz)，bits表示量化位数。

《音频素材的获取与加工》教学设计

《音频素材的获取与加工》教学设计 一、教材分析 (一)本节的地位 《音频素材的获取与加工》是2007年山东教育出版社《信息技术》九年级上册(必修)第2节第一课时，音频素材的获取与加工，在教材中主要处理和调整音频信息。上节课我们学习了多媒体技术，大家观看的《狮子王》动画片，相信每一位同学都有了一个深刻的感受，通过本节课的“windows调音台”的学习能够使学生初步按照自己的意愿制作多媒体音频素材。 (二)本节的作用 《音频素材的获取与加工》是一个实用性很强的知识点，既能提高学生音频信息的处理能力又可以培养学生动手能力，自主探究能力，创新能力。在教学过程中能充分激发学生的积极性和主动性，培养学生的合作能力。 二、学情分析 初三学生都接触过windows自带的录音机，及音量的控制，学生已经初步具备了自主、探究学生的能力，学生对于音频信息的加工好奇心重，求知欲强，学习积极性高。 三、教学目标分析 （一）知识与技能目标： 1、能够了解windows的“调音台”及打开方法。 2、学会设置“调音台”的属性。 3、能够使用“录音机”程序录音。 （二）过程与方法目标： 1、能够让学生熟练掌握音频的播放、采集。 2、培养学生自主探究知识的兴趣，提高发现问题和解决问题的能力 （三）情感态度与价值观目标： 通过任务，在实践探索活动中体验成功，品尝与他人合作的乐趣、学会与人合作交流，培养学生主动、愉快的学习情感。 四、教学重点、难点分析及处理思路

教学重点： 1、设置Windows“调音台”。 2、使用“录音机”程序录音。 教学难点： 使用“录音机”程序编辑出优美的声音。 五、教学策略： （一）教法：创设情境，从学生感兴趣的问题入手，以学生体验音频的相关设置为主，采用讲授法与“任务驱动”相结合的方式，展开教师引导，学生自主探究实践的教与学活动。 （二）学法：自主——探究式学习，同伴互助学习。学生已初步了解相关知识，采取开放式的互助及探究学习，更能充分调动学生学习的积极性，给学生广阔的空间。 （三）教学环境：多媒体机房，演示系统，相应的教学课件。

数字音频处理器参数

1. 扩声系统升级改造 （1）新增2台数字音频处理器。该处理器需要和原有视频会议系统、数字会议系统、讲台话筒、现场图传背包TVU系统、无线麦克风、控制室电脑、有线电视等信号源（原调音台连接图附件1图1所示）和新增录播系统进行音频集成，实现各系统音频信号的任意路由和控制。处理器具备12进8出，12路输入通道带AEC回声消除功能，拥有AVB网络接口，支持多达128X128AVB网络，具备 Speech Sense （语音触发技术）和 Sona AEC （回声消除技术）的新型处理算法，信号处理可通过软件直观的配置和控制，如：信号路由和混音、均衡、滤波、动态处理、延迟等。 （2）新增会场前后方音箱。在大厅前方选用2只柱状线列阵音箱，铰接列阵与线性列阵技术的结合，在大厅中后场两侧柱子上壁挂两只补声音箱，以满足中后场的声压级。 整个扩声系统改造后需要符合会场声学环境要求，声音清楚无回声，声音大小符合会场扩声需求。声学特性指标按中华人民共和国国家标准GB50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》要求，列表如下： 2. 中控系统升级改造 新购一套中控系统，系统需具有双网卡功能，局域网端口用于连接主机到外部网络，ICSLAN端口连接AMX设备或其他第三方A/V设备使其独立于主要网络；同时支持IPv6和802.1X网络标准和特性；支持灵活的编程应用实现（RPM,NetLinx和Java）；具有向后和跨平台的兼容性；具有自动诊断功能，能自动检测断线或连接错误的串口和红外端口；程序文件支持从USB驱动器导入/导出。 中控系统需要和原有及新增系统高度集成，将音频、视频、灯光、升降器、大屏控制等进行集中控制管理，能完成所有原系统控制部分的操作，支持一键式的模式切换，同时可支持此项目新购系统的统一控制。原中控系统连接示意图如下图所示：

教你怎样使用数字音频处理器

怎样使用数字音频处理器现在数字音频处理器越来越多地运用到工程当中了，对于有基础有经验的人来说，处理器是一个很好用的工具，但是，对于一些经验比较欠缺的朋友来说，看着一台处理器，又是一大堆英文，不免有点无从下手。其实不用慌，我来介绍一下处理器使用步骤,以一个2进4出的处理器控制全频音箱＋超低音音箱的系统为例 1、首先是用处理器连接系统，先确定好哪个输出通道用来控制全频音箱，哪个输出通道用来控制超低音音箱，比如你用输出1、2通道控制超低音，用输出3、4通道控制全频。接好线了，就首先进入处理器的编辑（EDIT）界面来进行设置，进入编辑界面不同的产品的方法不同，具体怎么进入，去看说明书。 2、利用处理器的路由（ROUNT）功能来确定输出通道的信号来自哪个输入通道，比如你用立体声方式扩声形式，你可以选择输出通道1、3的信号来自输入A，输出通道的2、4的信号来自输入B。信号分配功能不同的产品所处的位置不同，有些是在分频模块里，有些是在增益控制模块里，这个根据说明书的指示去找。 3、根据音箱的技术特性或实际要求来对音箱的工作频段进行设置，也就是设置分频点。处理器上的分频模块一般用CROSSOVER或X-OVER表示，进入后有下限频率选择（HPF）和上限频率选择（LPF），还要滤波器模式和斜率的选择。首先先确定工作频段，比如超低音的频段是40－120赫兹，你就把超低音通道的HPF设置为40，LPF设置为120。全频音箱如果你要控制下限，就根据它的低音单元口径，设置它的HPF大约在50－100Hz,。处理器滤波器形式选择一般有三种，bessel,butterworth和linky-raily，我以前有帖子专门说明过三种滤波器的不同之处，这里不赘述。常用的是butterworth和linky-raily两种，然后是分频斜率的选择，一般你选24dB/oct就可以满足大部分的用途了。 4、这个时候你需要检查一下每个通道的初始电平是不是都在0dB位置，如果有不是0的，先把它们都调到0位置上，这个电平控制一般在GAIN功能里，DBX的处理器电平是在分频器里面的，用G表示。 5、现在就可以接通信号让系统先发出声音了，然后用极性相位仪检查一下音箱的极性是否统一，有不统一的，先检查一下线路有没有接反。如果线路没接反，而全频音箱和超低音的极性相反了，可以利用处理器输出通道的极性翻转功能（polarity或pol）把信号的极性反转，一般用Nomal或“＋”表示正极性，用INV或“－”表示负极性。 6、接下来就要借助SIA这类工具测量一下全频音箱和超低音的传输时间，一般来说是会有差异的，比如测到全频的传输时间是10ms，超低音是18ms，这个时候就要利用处理器的延时功能对全频进行延时，让全频和低音的传输时间相同。处理器的延时用DELAY或DLY表示，有些用m（米）有些用MS（毫秒）来显示延时量，SIA软件也同时提供了时间和距离的量，你可以选择你需要的数据值来进行延时 7、接下来就该进行均衡的调节了，可以配合测试工具也可以用耳朵来调，处理器的均衡用EQ来表示，一般都是参量均衡（PEQ），参量均衡有3个调节量，频率（F），带宽（Q 或OCT），增益（GAIN或G）。具体怎么调，就根据产品特性、房间特性和主观听觉来调了，这个就自己去想了。 8、均衡调好后，就要进行限幅器的设置了，处理器的限幅器用LIMIT来表示，进去以后一般有限幅电平（THRESHOLD），压缩比（RA TIO）的选项，你要做限幅就要先把压缩比RA TIO设置为无穷大（INF），然后配合功放来设置限幅电平，变成限幅器后，启动时间A TTACK和恢复时间RELEASE就不用去理了。DBX处理器的限幅器用PEAKSTOP来表示，启动后，直接设置限幅电平就可以了，至于怎么调限幅器，我有专门的帖子，自己去看。 9、都调好了就要保存数据，处理器的保存一般用STORE或SA VE表示，怎么存，就看产品说明书了。

第3章_音频处理技术

一、选择题 1、下列选项不属于多媒体组成部分的是：（ C ）。 A、视频 B、声音 C、像素 D、文字 2、声波不能在( D )中传播。 A、水 B、空气 C、墙壁 D、中空 3、下列选项不属于声音的重要指标的是:( B )。 A、频率 B、音色 C、周期 D、振幅 4、下列选项表示波的高低幅度即声音的强弱的是：（ D ）。 A、频率 B、音色 C、周期 D、振幅 5、下列选项表示两个相邻的波之间的时间长度的是：（ C ）。 A、频率 B、音色 C、周期 D、振幅 6、下列选项表示每秒中振动的次数的是：（ A ）。 A、频率 B、音色 C、周期 D、振幅 7、自然界的声音是——信号，要使计算机能处理的音频信号必须将其——， 这种转换过程即声音的数字化。 (A/D) A. 连续变化的模拟离散化 B. 离散变化的模拟连续化 C. 连续变化的数字离散化 D. 离散变化的数字连续化 8、对声音信号进行数字化处理，是对声音因信号——。 (D) A. 先量化再采样 B. 仅采样 C. 仅量化 D. 先采样再量化 9、对声音信号进行数字化处理首先需要确定的两个问题是——。 (A) A. 采样频率和量化精度 B. 压缩和解压缩 C. 录音与播放 D. 模拟与压缩 10、对声音信号进行数字化时，间隔时间相等的采样称为——采样。 (B) A. 随机 B. 均匀 C. 选择 D. 模拟 11、对声音信号进行数字化时，用多少哥二进制位来存储表示数字化声音的 数据，称为——。 (D) A. 采样 B.采样频率 C.量化 D.量化精度 12、对声音信号进行数字化时，每秒钟需要采集多少个声音样本，称为——。 （B） A. 压缩 B. 采样频率 C. 解压缩 D. 量化精 13、乃奎斯特采样理论指出，采样频率不超过声音最高频率的（B）倍 A. 1 B. 2 C.3 D.4 14、满足奈奎斯特采样理论，则经过采样后的采样信号（A） A.可以还原成原来的声音 B.不能还原成原来的声音 Ｃ.是有损压缩 D.模拟声音 15、从听觉角度看，声音不具有（C）要素 A.音调 B.响度 C.音长 D.音色 16、声音的高低叫做（），他与频率（B） A.音调无关 B.音调成正比Ｃ.音调成反比Ｄ.响度无关 17、下列表示人耳对声音音质的感觉的是（C） A.音调 B.响度 C.音色 D.音量 18、从电话，广播中分辨出是熟人的根据（A）的不同，它是由谐音的多寡，各 谐音的特性决定的 A.音色 B.响度 C.频率 D.音调

音频信号的获取与处理

《多媒体技术》实验指导书 学院通信工程系 2014年9月

实验一音频信号的获取与处理 【目的与要求】 1、了解音频数据的获取和处理方法； 2、学会使用简单的声音编辑工具进行音频数据的录制、编辑和播放； 3、了解不同的音频文件在质量上和数据量上的差异。 【实验仪器与器件】 硬件：计算机、声卡、话筒、音箱或耳机 软件：声音播放软件（如千千静听、暴风影音等）、音频处理软件cool edit pro 【实验容】 【基础知识】 1.声音媒体是较早引入计算机系统的多媒体信息之一，从早期的利用PC机置喇叭发声，发展到利用声卡在网上实现可视，声音一直是多媒体计算机中重要的媒体信息。在软件或多媒体作品中使用数字化声音是多媒体应用最基本、最常用的手段。在多媒体作品中可以通过声音直接表达信息、制造某种效果和气氛、演奏音乐等。逼真的数字声音和悦耳的音乐，拉近了计算机与人的距离，使计算机不仅能播放声音而且"听懂"人的声音是实现人机自然交流的重要方面之一。 2.数字音频和模拟音频 模拟音频和数字音频在声音的录制和播放方面有很大不同。模拟声音的录制是将代表声音波形的电信号转换到适当的媒体上，如磁带或唱片。播放时将纪录在媒

体上的信号还原为波形。模拟音频技术应用广泛，使用方便。但模拟的声音信号在多次重复转录后，会使模拟信号衰弱，造成失真。 数字音频就是将模拟的(连续的)声音波形数字化(离散化)，以便利用数字计算机进行处理，主要包括采样和量化两个方面。 3.数字音频的质量 数字音频的质量取决于采样频率和量化位数这两个重要参数。采样频率是对声音波形每秒钟进行采样的次数。人耳听觉的频率上限在2OkHz左右，根据采样理论，为了保证声音不失真，采样频率应在4OkHz左右。经常使用的采样频率有11.025kHz、22.05kHz和44.lkHz等。采样频率越高，声音失真越小、音频数据量越大。量化位数(也称量化级)是每个采样点的幅度量化时采用的二进制数的位数，常用的量化标准有8位、16位和32位。例如，8位量化级表示每个采样点可以表示256个(0-255)不同量化值，而16位量化级则可表示65536个不同量化值。量化位数越高音质越好，数据量也越大。反映数字音频质量的另一个因素是通道(或声道)个数。单声道是比较原始的声音复制形式, 每次只能生成一个声波数据。立体声(双声道)技术是每次生成两个声波数据，并在录制过程中分别分配到两个独立的声道输出，从而达到了很好的声音定位效果。四声道环绕（4.1声道）是为了适应三维音效技术而产生的，四声道环绕规定了4个发音点：前左、前右，后左、后右，并建议增加一个低音音箱，以加强对低频信号的回放处理。Dolby AC-3音效（5.1声道）是由5个全频声道和一个超重低音声道组成的环绕立体声。 在多媒体音频技术中，存储声音信息的文件有多种格式，如Wav、Midi、Mp3、Rm、VQF等等。 1）Wav格式

(完整版)数字音频处理

数字语音实验 吕佩壕 10024134 一、实验要求 1.编程实现一句话语音的短时能量曲线，并比较窗长、窗口形状（以直 角窗和和哈明窗为例）对短时平均能量的影响 ； 2. 编程分析语音信号的短时谱特性，并比较窗长、窗口形状（以直角窗 和和哈明窗为例）对语音短时谱的影响 ； 3. 运用低通滤波器、中心削波和自相关技术估计一段男性和女性语音信 号的基音周期，画出基音轨迹曲线，给出估计准确率。 二、实验原理及实验结果 1.窗口的选择 通过对发声机理的认识，语音信号可以认为是短时平稳的。在5~50ms 的范围内，语音频谱特性和一些物理特性参数基本保持不变。我们将每个短时的语音称为一个分析帧。一般帧长取10~30ms 。我们采用一个长度有限的窗函数来截取语音信号形成分析帧。通常会采用矩形窗和汉明窗。图1.1给出了这两种窗函数在窗长N=50时的时域波形。 图1.1 矩形窗和hamming 窗的时域波形 矩形窗的定义：一个N 点的矩形窗函数定义为如下： {1,00,()n N w n ≤<=其他 Hamming 窗的定义：一个N 点的hamming 窗函数定义为如下： 0.540.46cos(2),010,()n n N N w n π-≤<-??? 其他 = 这两种窗函数都有低通特性，通过分析这两种窗的频率响应幅度特性可以发 0.2 0.40.60.811.2 1.41.61.82矩形窗 sample w （n ） 0.1 0.20.30.40.50.6 0.70.80.91hanming 窗 sample w （n ）

现（如图1.2）：矩形窗的主瓣宽度小（4*pi/N ），具有较高的频率分辨率，旁瓣峰值大（-13.3dB ），会导致泄漏现象；汉明窗的主瓣宽8*pi/N ，旁瓣峰值低（-42.7dB ），可以有效的克服泄漏现象，具有更平滑的低通特性。因此在语音频谱分析时常使用汉明窗，在计算短时能量和平均幅度时通常用矩形窗。表1.1对比了这两种窗函数的主瓣宽度和旁瓣峰值。 图1.2 矩形窗和Hamming 窗的频率响应 2．短时能量 由于语音信号的能量随时间变化，清音和浊音之间的能量差别相当显著。因此对语音的短时能量进行分析，可以描述语音的这种特征变化情况。定义短时能量为： 2 2 1 [()()] [()()]n n m m n N E x m w n m x m w n m ∞ =-∞ =-+= -= -∑∑ ，其中N 为窗长 特殊地，当采用矩形窗时，可简化为： 2 () n m E x m ∞ =-∞ = ∑ 图2.1和图2.2给出了不同矩形窗和hamming 窗长,对所录的语音“我是吕佩壕”的短时能量函数： （1）矩形窗（从上至下依次为“我是吕佩壕”波形图，窗长分别为32,64,128,256,512的矩形窗的短时能量函数）： 00.10.20.3 0.40.50.60.70.80.91 -80 -60-40-20 0矩形窗频率响应 归一化频率(f/fs)幅度/d B 00.10.20.3 0.40.50.60.70.80.91 -100 -50 Hamming 窗频率响应 归一化频率(f/fs) 幅度/d B

《多媒体技术》实验一 声音信号的获取与处理

实验一声音信号的获取与处理 预备知识 1．数字音频和模拟音频 模拟音频和数字音频在声音的录制和播放方面有很大不同。模拟声音的录制是将代表声音波形的电信号转换到适当的媒体上，如磁带或唱片。播放时将纪录在媒体上的信号还原为波形。数字音频就是将模拟的(连续的)声音波形数字化(离散化)，以便利用数字计算机进行处理，主要包括采样和量化两个方面。 2．数字音频的质量 数字音频的质量取决于采样频率和量化位数这两个重要参数。采样频率是对声音波形每秒钟进行采样的次数。人耳听觉的频率上限在20kHz左右，根据采样理论，为了保证声音不失真，采样频率应在4OkHz左右。经常使用的采样频率有11.025kHz、22.05kHz和44.lkHz等。采样频率越高，声音失真越小、音频数据量越大。量化数据位数(也称量化级)是每个采样点能够表示的数据范围，经常采用的有8位、12位和16位。例如，8位量化级表示每个采样点可以表示256个(0-255)不同量化值，而16位量化级则可表示65536个不同量化值。量化位数越高音质越好，数据量也越大。反映数字音频质量的另一个因素是通道(或声道)个数。单声道是比较原始的声音复制形式, 每次只能生成一个声波数据。立体声(双声道)技术是每次生成二个声波数据，并在录制过程中分别分配到两个独立的声道出输出，从而达到了很好的声音定位效果。Dolby AC-3音效（5.1声道）是由5个全频声道和一个超重低音声道组成的环绕立体声。 在多媒体音频技术中，存储声音信息的文件有多种格式，如Wav、Midi、Mp3、Rm等等。1）Wav格式 Wav格式的文件又称波形文件，是用不同的采样率对声音的模拟波形进行采样得到的一系列离散的采样点，以不同的量化位数（16位、32位或64位）把这些采样点的值转换成二进制数得到的。Wav是数字音频技术中最常用的格式，它还原的音质较好，但所需存储空间较大。 2）Midi格式 Midi是Musical Instrument Digital Interface（乐器数字接口）的缩写。它是由世界上主要电子乐器制造厂商建立起来的一个通信标准，并于1988年正式提交给MIDI制造商协会，便成为数字音乐的一个国际标准。MIDI标准规定了电子乐器与计算机连接的电缆硬件以及电子乐器之间、乐器与计算机之间传送数据的通信协议等规范。MIDI标准使不同厂家生产的电子合成乐器可以互相发送和接收音乐数据。Midi文件纪录的是一系列指令而不是数字化后的波形数据，所以它占用存储空间比Wav文件要小很多。 3）MP3格式 MP3是对MPEG Layer 3的简称，是目前最热门的音乐文件。其技术采用MPEG Layer 3标准对W A VE音频文件进行压缩而成，特点是能以较小的比特率、较大的压缩率达到近乎CD 音质。其压缩率可达1:12，每分钟CD音乐大约需要1兆的磁盘空间。 4）Rm格式 Rm是RealMedia文件的简称。Real Networks公司所制定的音频视频压缩规范称为RealMedia，是目前在Internet上相当流行的跨平台的客户/服务器结构多媒体应用标准，它采用音频/视频流和同步回放技术来实现在Intranet上全带宽地提供最优质的多媒体，同时也能够在Internet上以28.8Kbps的传输速率提供立体声和连续视频。 实验一声音信号的获取与处理 一、实验目的和要求

数字音频处理器参数

数字音频处理器参数 Prepared on 24 November 2020

1. 扩声系统升级改造 （1）新增2台数字音频处理器。该处理器需要和原有视频会议系统、数字会议系统、讲台话筒、现场图传背包TVU系统、无线麦克风、控制室电脑、有线电视等信号源（原调音台连接图附件1图1所示）和新增录播系统进行音频集成，实现各系统音频信号的任意路由和控制。处理器具备12进8出，12路输入通道带AEC回声消除功能，拥有AVB网络接口，支持多达128X128AVB网络，具备 Speech Sense（语音触发技术）和 Sona AEC （回声消除技术）的新型处理算法，信号处理可通过软件直观的配置和控制，如：信号路由和混音、均衡、滤波、动态处理、延迟等。 （2）新增会场前后方音箱。在大厅前方选用2只柱状线列阵音箱，铰接列阵与线性列阵技术的结合，在大厅中后场两侧柱子上壁挂两只补声音箱，以满足中后场的声压级。 整个扩声系统改造后需要符合会场声学环境要求，声音清楚无回声，声音大小符合会场扩声需求。声学特性指标按中华人民共和国国家标准GB50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》要求，列表如下： 2. 中控系统升级改造 新购一套中控系统，系统需具有双网卡功能，局域网端口用于连接主机到外部网络，ICSLAN端口连接AMX设备或其他第三方A/V设备使其独立于主要网络；同时支持IPv6和网络标准和特性；支持灵活的编程应用实现 （RPM,NetLinx和Java）；具有向后和跨平台的兼容性；具有自动诊断功能，能自动检测断线或连接错误的串口和红外端口；程序文件支持从USB驱动器导入/导出。 中控系统需要和原有及新增系统高度集成，将音频、视频、灯光、升降器、大屏控制等进行集中控制管理，能完成所有原系统控制部分的操作，支持一键式的模式切换，同时可支持此项目新购系统的统一控制。原中控系统连接示意图如下图所示： 3. 录播系统升级改造

第二章 模拟音频和数字音频

第二章模拟音频和数字音频 人耳是声音的主要感觉器官，人们从自然界中获得的声音信号和通过传声器得到的声音电信号等在时间和幅度上都是连续变化的，时间上连续、而且幅度随时间连续变化的信号称为模拟信号(例如声波就是模拟信号，音响系统中传输的电流、电压信号也是模拟信号)，记录和重放信号的音源就是模拟音源，例如磁带／录音座、L P／L P电唱机等；时间和幅度上不连续或是离散的，只有0和l两种变化的信号称为数字信号，记录和重放数字信号的音源叫做数字音源，例如C D／C D机、D V D／D V D播放机等。究竟模拟音频与数字音频有什么不同呢?数字音频究竟有些什么优点呢?这些都是下面要介绍的。 模拟音频信号记录 录音泛指把声能转变为其他形式的能量而加以存储，录音时采用的存储媒介主要是磁性材料，如磁带、磁盘等，也可以是感光材料，如光盘等。由此录音技术也可分为磁记录和光记录两种。另外，近年来半导体内存件发展很快，成为一种新型的记录和存储设备。 在本节中将重点介绍磁带录音技术。 一、磁带录音装置的基本结构 磁带录音装置一般由磁头、机械传动(称为“机芯”)机构和电路三部分组成。 二、模拟录音载体---磁带 三、录音和放音的基本原理 1．消音原理 磁带在录音前，必须将原有的声音信号(剩磁)抹去，称之为消音或消磁。 2．录音与录音偏磁原理 录音是将声音电信号以剩磁的形式保存在磁带上。 3.放音原理 放音是将磁带上保存的剩磁信号还原成相应的声音电信号. 第二节数字音频基础 传统的信号都是以模拟手段进行处理的，称为模拟信号处理。所谓模拟音频是指用电信号(电压、电流)来模仿声音物理量的变化。因为声音是在时间和幅度上都连续变化的信号，所以模拟电信号在时间和幅度上也是连续变化的，故称之为模拟音频信号。 模拟音频信号处理有很多弊端，如抗干扰能力差，容易受机械振动、模拟电路的影响产生失真，远距离传输受环境影响较大等。 数字信号是以数字化形式对模拟信号进行处理，它在时间和幅度上都是离散的。 随着大规模集成电路以及计算机技术的飞速发展，加之数字信号处理理论和技术的成熟和完善，数字信号处理已逐渐取代了模拟信号处理。因为数字音频信号抗干扰性强， 无噪声积累可做到多代复制和长距离传输无失真! 数字音频信号的优点主要有以下几个方面： ①精度高：模拟信号处理的精度主要由元器件决定，很难达到0.001。而数字信号处理的精度主要决定于字长，14 位字长就可达到0.0001的精度。 ②灵活性高：数字信号处理系统的性能主要决定于乘法器的系数，而系数存放于内存中，因而只需改变存储的系 数就可得到不同的系统，比改变模拟系统方便得多。

完整版音频视频采集与处理知识点整理

---稽山中学信息技术学业水平考试复习资料音频与视频音频、视频采集与处理相关知识点 知识条目： 单元知识点考试要求试题类型 1．音频的数字化和存储容量的计算b 2．声音素材的采集 C 3.声音素材的制作C 选择题、音频、视频采集填空题 必考+加试与处理 4.C 声音的格式转换 5.视频的数字化和存储容量的计算b 6.C 视频素材的采集和处理 : 知识点整理音频数字化及存储量的计算1. 数字化音频是指通过采样和量化把模拟音频信号转换成由二进制数码“0”或“1”组成的数字化音频文件。 采样频率是指将单位时间的音频波形分隔成的点数，单位为赫兹（HZ）。采样频率决定了声音采集的质量，采样频率越高，声音的质量越好，存储容量越大。 量化位数是指将采样得到的点实现用二进制编码表示。量化位数越大，其量化值越接近采样值，即精度越高，所以存储量也越大。 常见的wave文件所占存储量的计算公式： 8时间（秒）、量化位数*声道数*存储量（字节）＝采样频率*2.声音素材的采集 声音素材的获取途径：成品声音文件的使用、声音素材的截取等。 声音文件的录制分硬件设备和软件录制两个部分。硬件设备主要需要声卡、话筒等。常用的声音录制与编辑软件有：GoldWave、录音机、Cool Edit、Wave Edit等。 3.声音的基本处理 通过GoldWave软件的状态栏，观察打开声音文件的采样频率、量化位数、声道数、声音长度、文件格式等信息。利用GoldWave软件可以对音频文件进行删除、剪裁、设置静音、淡入、淡出、音量调整、合成等操作。 （1）用GoldWave软件进行声音素材的处理： ①打开的音频文件在状态栏显示的参数信息：

实验四 数字音频处理实验报告

云南大学软件学院 实验报告 序号：姓名：学号：指导教师：刘春花，刘宇成绩： 实验四数字音频处理 一、实验目的 1、熟悉并掌握MATLAB工具的使用； 2、实现音频文件的生成、读取、播放和转换的基本操作。 二、实验环境 MATLAB 6.5以上版本、WIN XP或WIN2000计算机 三、实验内容 1、用matlab 产生音乐。在matlab命令窗口执行下列命令，并回答问题 cf = 220; sf = 22050; d = 0.5; n = sf * d; t = (1:n)/sf; s0 = sin(2*pi*cf*t); sound(s0, sf); 1）信号的频率是多少? 采样频率是多少？采样间隔是多少？一共有

多少个采样点？声音有多少秒？ 频率:220 采样频率:22050 采样间隔: (1:n)/sf采样点: sin(2*pi*cf*t) 时长：0.5s 2）请解释sound(s, sf)函数的参数和实现的功能。如果把 sound(s0,sf)改为sound(s0,2*sf)听起来会有什么不同，为什么？时间更短,因为频率发生改变，变成了原来的2倍 3）执行sound1.m，听一听，能否在此程序基础上做修改，实现一小段音乐旋律，时间不少于10秒。并保存为为wav文件。 文件。获取相应参数，填空wav ）读取1、2． 执行语句： [B, fs, nbits]=wavread('C:\TEMP\hootie.wav'); % loads the clip size(B); % the size of B sound(B,fs) % plays the sound. 采样频率：44100

音频信号处理

一、问题的提出：数字语音是信号的一种，我们处理数字语音信号，也就是对一种信号的处理，那信号是什么呢？信号是传递信息的函数。 一、问题的提出： 数字语音是信号的一种，我们处理数字语音信号，也就是对一种信号的处理，那信号是什么呢？ 信号是传递信息的函数。离散时间信号%26mdash;%26mdash;序列%26mdash;%26mdash;可以用图形来表示。 按信号特点的不同，信号可表示成一个或几个独立变量的函数。例如，图像信号就是空间位置（二元变量）的亮度函数。一维变量可以是时间，也可以是其他参量，习惯上将其看成时间。信号有以下几种： （1）连续时间信号：在连续时间范围内定义的信号，但信号的幅值可以是连续数值，也可以是离散数值。当幅值为连续这一特点情况下又常称为模拟信号。实际上连续时间信号与模拟信号常常通用，用以说明同一信号。 （2）离时间信号：时间为离散变量的信号，即独立变量时间被量化了。而幅度仍是连续变化的。 （3）数字信号：时间离散而幅度量化的信号。 语音信号是基于时间轴上的一维数字信号，在这里主要是对语音信号进行频域上的分析。在信号分析中，频域往往包含了更多的信息。对于频域来说，大概有8种波形可以让我们分析：矩形方波，锯齿波，梯形波，临界阻尼指数脉冲波形，三角波，余旋波，余旋平方波，高斯波。对于各种波形，我们都可以用一种方法来分析，就是傅立叶变换：将时域的波形转化到频域来分析。 于是，本课题就从频域的角度对信号进行分析，并通过分析频谱来设计出合适的滤波器。当然，这些过程的实现都是在MATLAB软件上进行的，MATLAB软件在数字信号处理上发挥了相当大的优势。 二、设计方案： 利用MATLAB中的wavread命令来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。再将该向量看作一个普通的信号，对其进行FFT变换实现频谱分析，再依据实际情况对它进行滤波。对于波形图与频谱图（包括滤波前后的对比图）都可以用 MATLAB画出。我们还可以通过sound命令来对语音信号进行回放，以便在听觉上来感受声音的变化。 选择设计此方案，是对数字信号处理的一次实践。在数字信号处理的课程学习过程中，我们过多的是理论学习，几乎没有进行实践方面的运用。这个课题正好是对数字语音处理的一次有利实践，而且语音处理也可以说是信号处理在实际应用中很大众化的一方面。 这个方案用到的软件也是在数字信号处理中非常通用的一个软件%26mdash;%26mdash;MATLAB软件。所以这个课题的设计过程也是一次数字信号处理在MATLAB中应用的学习过程。课题用到了较多的MATLAB语句，而由于课题研究范围所限，真正与数字信号有关的命令函数却并不多。 三、主体部分： （一）、语音的录入与打开： [y,fs,bits]=wavread('Blip',[N1 N2]);用于读取语音，采样值放在向量y中，fs表示采样频率(Hz)，bits表示采样位数。[N1 N2]表示读取从N1点到N2点的值（若只有一个N的点则表示读取前N点

基于Labview的声音信息采集与处理

实验四基于LabVIEW的声音数据采集 一、背景知识 在虚拟仪器系统中，信号的输入环节一般采用数据采集卡实现。商用的数据采集卡具有完整的数据采集电路和计算机借口电路，但一般比较昂贵，计算机自带声卡是一个优秀的数据采集系统，它具有A/D和D/A转换功能，不仅价格低廉，而且兼容性好、性能稳定、通用性强，软件特别是驱动程序升级方便。如被测对象的频率在音频范围内，同时对采样频率要求不是太高，则可考虑利用声卡构建一个数据采集系统。 1.从数据采集的角度看声卡 1.1声卡的作用 从数据采集的角度来看，声卡是一种音频范围内的数据采集卡，是计算机与外部的模拟量环境联系的重要途径。声卡的主要功能包括录制与播放、编辑和处理、MIDI接口三个部分。 1.2声卡的硬件结构 图1是一个声卡的硬件结构示意图。一般声卡有4~5个对外接口。 图1 声卡的硬件结构示意图 声卡一般有Line In 和Mic In 两个信号输入，其中Line In为双通道输入，Mic In仅作为单通道输入。后者可以接入较弱信号，幅值大约为0.02~0.2V。 声音传感器（采用通用的麦克风）信号可通过这个插孔连接到声卡。若由Mic In 输入，由于有前置放大器，容易引入噪声且会导致信号过负荷，故推荐使用Line In ，其噪声干扰小且动态特性良好，可接入幅值约不超过1.5V的信号。 另外，输出接口有2个，分别是Wave Out和SPK Out。Wave Out（或Line

Out）给出的信号没有经过放大，需要外接功率放大器，例如可以接到有源音箱；SPK Out给出的信号是通过功率放大的信号，可以直接接到喇叭上。这些接口可以用来作为双通道信号发生器的输出。 1.3声卡的工作原理 声音的本质是一种波，表现为振幅、频率、相位等物理量的连续性变化。声卡作为语音信号与计算机的通用接口，其主要功能就是将所获取的模拟音频信号转换为数字信号，经过DSP音效芯片的处理，将该数字信号转换为模拟信号输出。输入时，麦克风或线路输入（Line In）获取的音频信号通过A/D 转换器转换成数字信号，送到计算机进行播放、录音等各种处理；输出时，计算机通过总线将数字化的声音信号以PCM（脉冲编码调制）方式送到D/A 转换器，变成模拟的音频信号，进而通过功率放大器或线路输出（Line Out）送到音箱等设备转换为声波。 1.4声卡的配置及硬件连接 使用声卡采集数据之前，首先要检查Line In 和Mic In的设置。如图2，打开“音量控制”面板，在“选项”的下拉菜单中选择“属性”，得到如图3的对话框，在此对话框上选择“录音”，并配置列表中的选项即可。可以通过控制线路输入的音量来调节输入的信号的幅度。 图2 音量控制面板

Biamp_Nexia数字音频处理器介绍

Biamp Nexia音频处理器介绍 编者案：传统扩音都是由调音台、音频处理、功放和音箱组成，设备众多，总投资不菲。而非专业音频的用户往往不会操作，刚调好的一个声场，几个月后已经是惨不忍睹。在数字化的今天，我们迎来数字媒体矩阵时代，调音台及各种音频处理设备被数字媒体矩阵取代，其计算机操作与集中控制联动，更加符合现代数字音视频集成工程应用的需要。 1.前言 Biamp Nexia 于1976年在美国俄勒冈州注册,最早是生产高品质的音乐器材,紧随着专业音频技术的发展,逐步转型生产专业音频处理设备。1996年生产出第一台Audia数字媒体矩阵，2003年推出智能话筒混音器、单声道/立体声线路混音器，功率放大器系列，同年推出专门针对中小型多媒体会议系统的NEXIA系列小型媒体矩阵(PM CS SP)。当远程会议走入人们视线时,Biamp也在2006年生产了专门针对远程会议的Nexia TC&VC.基于他们生产音乐器材的背景和对声音的热爱,他们对声音有很高的要求,同时也把这样的要求应用到所有产品中，而且把高品质声音作为产品生产的第一位。应用围很广,涉及政府、学校、公交、以及视频会议系统、体育场馆扩声工程，并享有很高的赞誉。在国际信息化产业联盟ICIA公布的最佳系统集成固定安装类产品大奖中,BIAMP公司的产品被权威期刊评为“最佳DSP处理大奖”。2003年进入中国市场，市场份额逐年上升; 你的远见可以成为现实

Nexia系列产品根据工程中遇到的现实问题而量身定做的。很多客户往往预算紧，但对声音质量的要求却毫不妥协，并且希望联网遥控。通过创新的数字信号处理技术，Nexia以小巧的外形提供了远胜于模拟系统的解决方案。 通过标配的Nexlink接口，最多可以4台Nexia设备级联成系统，彼此交换数字音频信号，并共享DSP资源。再配合VS8这样人性化的线控面板，一个灵活而实用的数字音频系统就展现在你的面前。高雅、简洁而且功能强大，在每天的日常实用中稳定地发挥效能。 Nexia软件：易于使用、精于设计。 界面直观、操作简单、功能强大，Nexia软件允许您以搭积木的方式进行系统设计。所有的设计操作都在同一个界面下完成，无需反复在不同页面间切换。令设计、修改，甚至推翻重来这一切工作都变得快捷而充满乐趣。为使工程项目进展更快，所有Nexia产品出厂时都包含了标准的音频系统设计，通电就能使用!如果您有特殊需求，也可以对工厂置的系统设计进行修改，实现您的梦想! 线控组件：人性外观，简洁有效。

matlab处理音频信号

Matlab处理音频信号 一、问题的提出：数字语音是信号的一种，我们处理数字语音信号，也就是对一种信号的处理，那信号是什么呢？信号是传递信息的函数。 一、问题的提出： 数字语音是信号的一种，我们处理数字语音信号，也就是对一种信号的处理，那信号是什么呢？ 信号是传递信息的函数。离散时间信号%26mdash;%26mdash;序 列%26mdash;%26mdash;可以用图形来表示。 按信号特点的不同，信号可表示成一个或几个独立变量的函数。例如，图像信号就是空间位置（二元变量）的亮度函数。一维变量可以是时间，也可以是其他参量，习惯上将其看成时间。信号有以下几种： （1）连续时间信号：在连续时间范围内定义的信号，但信号的幅值可以是连续数值，也可以是离散数值。当幅值为连续这一特点情况下又常称为模拟信号。实际上连续时间信号与模拟信号常常通用，用以说明同一信号。 （2）离时间信号：时间为离散变量的信号，即独立变量时间被量化了。而幅度仍是连续变化的。 （3）数字信号：时间离散而幅度量化的信号。 语音信号是基于时间轴上的一维数字信号，在这里主要是对语音信号进行频域上的分析。在信号分析中，频域往往包含了更多的信息。对于频域来说，大概有8种波形可以让我们分析：矩形方波，锯齿波，梯形波，临界阻尼指数脉冲波形，三角波，余旋波，余旋平方波，高斯波。对于各种波形，我们都可以用一种方法来分析，就是傅立叶变换：将时域的波形转化到频域来分析。 于是，本课题就从频域的角度对信号进行分析，并通过分析频谱来设计出合适的滤波器。当然，这些过程的实现都是在MATLAB软件上进行的，MATLAB软件在数字信号处理上发挥了相当大的优势。 二、设计方案： 利用MATLAB中的wavread命令来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。再将该向量看作一个普通的信号，对其进行FFT变换实现频谱分析，再依据实际情况对它进行滤波。对于波形图与频谱图（包括滤波前后的对比图）都可以用