IIS音頻總線學習-數字音頻技術

ID:140343 · 發(fā)表于 2016-9-25 10:54

一、聲音的基本概念 聲音是通過一定介質傳播的連續(xù)的波。

圖1 聲波
重要指標：

振幅：音量的大小
周期：重復出現的時間間隔
頻率：指信號每秒鐘變化的次數

聲音按頻率分類：

圖2 聲音的頻率(語音信號頻率范圍：300Hz-3kHz)
聲音的傳播攜帶了信息，它是人類傳播信息的一種主要媒體。聲音的三種類型：

波形聲音：包含了所有聲音形式
語音：不僅是波形聲音，而且還有豐富的語言內涵(抽象→提取特征→意義理解)
音樂：與語音相比，形式更規(guī)范。音樂是符號化的聲音。

二、聲音的數字化1.聲音信號的類型

模擬信號(自然界、物理)

數字信號(計算機)

2.聲音數字化過程

圖3 聲音數字化過程
3.聲音數字化過程示意圖

圖4 聲音數字化過程示意圖
4.聲音數字化三要素

采樣頻率	量化位數	聲道數
每秒鐘抽取聲波幅度樣本的次數	每個采樣點用多少二進制位表示數據范圍	使用聲音通道的個數
采樣頻率越高聲音質量越好數據量也越大	量化位數越多音質越好數據量也越大	立體聲比單聲道的表現力豐富，但數據量翻倍
11.025kHz 22.05 kHz 44.1 kHz	8位＝256 16位＝65536	單聲道立體聲

5.聲音數字化的數據量音頻數據量＝采樣頻率×量化位數×聲道數/8(字節(jié)/秒)

采樣頻率 (kHz)	量化位數 (bit)	數據量(KB/s)
采樣頻率 (kHz)	量化位數 (bit)	單聲道	立體聲
11.025	8	10.77	21.35
11.025	16	21.53	43.07
22.05	8	21.53	43.07
22.05	16	43.07	86.13
44.1	8	43.07	86.13
44.1	16	86.13	172.27

三、音頻的文件格式1.WAV文件WAV是Microsoft/IBM共同開發(fā)的PC波形文件。因未經壓縮，文件數據量很大。
特點：聲音層次豐富，還原音質好
2.MP3文件MP3(MPEG Audio layer3)是一種按MPEG標準的音頻壓縮技術制作的音頻文件。
特點：高壓縮比(11:1)，優(yōu)美音質
3.WMA文件WMA(Windows Media Audio)是Windows Media格式中的一個子集(音頻格式)。
特點：壓縮到MP3一半
4.MIDI文件MIDI(樂器數字接口)是由一組聲音或樂器符號的集合。
特點：數據量很小，缺乏重現自然音
四、數字音頻壓縮標準1.音頻壓縮方法概述

圖5
壓縮編碼技術是指用某種方法使數字化信息的編碼率降低的技術
音頻信號能壓縮的基本依據：①聲音信號中存在大量的冗余度；
②人的聽覺具有強音能抑制同時存在的弱音現象。
音頻信號壓縮編碼的分類：①無損壓縮(熵編碼)
霍夫曼編碼、算術編碼、行程編碼
②有損壓縮
波形編碼--PCM、DPCM、ADPCM 、子帶編碼、矢量量化
參數編碼--LPC
混合編碼--MPLPC、CELP
2.音頻壓縮技術標準

分類	標準	說明
電話語音質量	G.711	采樣8kHz，量化8bit，碼率64kbps
	G.721	采用ADPCM編碼，碼率32kbps
	G.723	采用ADPCM有損壓縮，碼率24kbps
	G.728	采用LD-CELP壓縮技術，碼率16kbps
調幅廣播質量	G.722	采樣16kHz，量化14bit，碼率224(64)kbps
高保真立體聲	MPEG 音頻	采樣44.1kHz，量化16bit，碼率705kbps (MPEG三個壓縮層次，384-64kbps)

五、聲卡1.聲卡的主要功能聲卡是負責錄音、播音和聲音合成的一種多媒體板卡。其功能包括：
①錄制、編輯和回放數字音頻文件
②控制和混合各聲源的音量
③記錄和回放時進行壓縮和解壓縮
④語音合成技術(朗讀文本)
⑤具有MIDI接口(樂器數字接口)

2.芯片類型

CODEC芯片(依賴CPU，價格便宜)

數字信號處理器DSP(不依賴CPU)

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