
时间上“连续” 时间上“连续”是指在一个指定的时间范围内 信号的幅值有无穷多个; 信号的幅值有无穷多个; 幅度上“连续”是指幅度的数值有无穷多个; 幅度上“连续”是指幅度的数值有无穷多个;
最后, 指令送往音乐合成器, 最后,将MIDI指令送往音乐合成pg电子器,由合 指令送往音乐合成器 成器对MIDI指令符号进行解释并产生波形, 指令符号进行解释并产生波形, 成器对 指令符号进行解释并产生波形 然后通过声音发生器送往扬声器播放出来。 然后通过声音发生器送往扬声器播放出来。
采样精度越高,位数越多, 采样精度越高,位数越多,表示的数值范 围越大,数字化后波形振幅的精度越高, 围越大,数字化后波形振幅的精度越高, 声波的还原越细腻,声音的质量越好,需 声波的还原越细腻,声音的质量越好, 要的存储空间越多;位数越少, 要的存储空间越多;位数越少,声音的质 量越低,需要的存储空间越少;通常有8 量越低,需要的存储空间越少;通常有 位、16位 位
声音是传递信息的重要媒体, 声音是传递信息的重要媒体,是 多媒体技术研究中的一个重要内 容;
机械振动或气流等外力引起周围弹性媒质 发生波动,产生声波。 发生波动,产生声波。声波传到人耳经过人 类听觉系统的感知就是声音 声音是通过空气传播的一种连续的波, 声音是通过空气传播的一种连续的波,称为 声波( 声波(sound wave) ) 声波到达人耳鼓膜时,人会感到压力的变化, 声波到达人耳鼓膜时,人会感到压力的变化, 这就是声音( 这就是声音(sound) )
MIDI是将数字式电子乐器的弹奏过程以命 是将数字式电子乐器的弹奏过程以命 令符号的形式记录下来,如什么时侯开始 令符号的形式记录下来, 什么时侯结束演奏音符、按了哪一个键、 什么时侯结束演奏音符、按了哪一个键、 力度多大、时间多长等(乐曲是如何演奏 力度多大、时间多长等( 出来的),在播放的时侯 出来的),在播放的时侯,根据记录的乐 ),在播放的时侯, 谱指令,通过音乐合成器生成音乐声波; 谱指令,通过音乐合成器生成音乐声波; 音乐合成器生成音乐声波
幅度(振幅):指声波波形的最高( ):指声波波形的最高 幅度(振幅):指声波波形的最高(低) 点与时间轴之间的距离, 点与时间轴之间的距离,反映声音信号的 大小、强弱程度 大小、
频率:信号在单位时间内变化的次数, 频率:信号在单位时间内变化的次数, HZ;多个频率声音的复合 多个频率声音的复合
人们对声音的感知不仅与声音幅度有关, 人们对声音的感知不仅与声音幅度有关, 还与声音的频率有关: 还与声音的频率有关: 可听声(audio): 20HZ ~ 20kHZ 可听声( ): 次音、亚音信号(subsonic) :20HZ 次音、亚音信号 超音信号、超声(supersonic) :20kHZ 超音信号、超声 300HZ ~ 3kHZ
MIDI电子乐器通过 电子乐器通过MIDI接口与计算机相 电子乐器通过 接口与计算机相 计算机可通过音序器软件采集MIDI电 音序器软件采集 连,计算机可通过音序器软件采集 电 子乐器发出的一系列指令; 子乐器发出的一系列指令;
数字信号:幅值被限制在有限个数值之内, 数字信号:幅值被限制在有限个数值之内, 即幅值只能取有限的几个数值
一次生成一个声波数据,称为单声道; 一次生成一个声波数据,称为单声道; 一次生成两个声波数据, 一次生成两个声波数据,称为双声道或立 体声; 体声; 立体声音质、音色好, 立体声音质、音色好,能产生逼真的空间 感,但所占空间比单声道多一倍
数据率:数字化或还原1秒钟声音(未压缩) 数据率:数字化或还原1秒钟声音(未压缩) 所需传输的数据位数。 所需传输的数据位数。 未经压缩的数字声音的数据率(b/s) =采样 未经压缩的数字声音的数据率(b/s) =采样 频率(Hz)*样本精度(bit)* (Hz)*样本精度(bit)*声道数 频率(Hz)*样本精度(bit)*声道数
量化后的数字音频信号直接存入计算机会 占用很大的存储空间-, 占用很大的存储空间 ,通过编码可以去除 信号冗余和量化噪音, 信号冗余和量化噪音,减少数据的存储量
按一定的格式把离散的量化数值加以记录, 按一定的格式把离散的量化数值加以记录, 即将量化后的信号转换成一个二进制编码 组输出; 组输出; 并在有用的数据中加入一些用于同步、 并在有用的数据中加入一些用于同步、纠 错和控制的数据; 错和控制的数据;
MIDI是乐器数字接口(musical 是乐器数字接口( 是乐器数字接口 instrument digital interface)的英文缩写 )的英文缩写, 是一个国际通用的标准接口, 是一个国际通用的标准接口,是一种技术 规范。 世纪 年代提出来的, 世纪80年代提出来的 规范。 20世纪 年代提出来的,是数字音 乐的国际标准
这一系列的指令将记录到以“ 这一系列的指令将记录到以“.MID”为扩 为扩 展明的MIDI文件中,在计算机上音序器可 文件中, 展明的 文件中 文件进行编辑和修改; 对MIDI文件进行编辑和修改; 文件进行编辑和修改
音序器是一种为MIDI作曲而设计的软件或设 作曲而设计的软件或设 音序器是一种为 可用来记录、播放及MIDI事件,大多数 事件, 备,可用来记录、播放及 事件 音序器可输入输出MIDI文件。当演奏 文件。当演奏MIDI 音序器可输入输出 文件 文件时,音序器将MIDI信息从文件中取出并 文件时,音序器将 信息从文件中取出并 送至合成器中。 送至合成器中。
量化:是按“四舍五入” 量化:是按“四舍五入”或其它方法将采 样得到的数值限定在几个有限的数值中, 样得到的数值限定在几个有限的数值中, 将采样信号转换为时间离散、幅度离散的 将采样信号转换为时间离散、 数字信号; 数字信号; 样本精度( ):反映度量声 样本精度(sample precise):反映度量声 ): 音波形幅度的精度
样本: 样本:每次采样都记录下原始模拟声 波在某一时刻的状态,称之为样本; 波在某一时刻的状态,称之为样本; 将一系列的样本连接起来, 将一系列的样本连接起来,就可以描 述一段声波了 均匀采样: 均匀采样:采样的间隔时间相等
对于音乐信号。 对于音乐信号。减少数据量的方法不是降 低采样频率和采样精度,而是数据压缩; 低采样频率和采样精度,而是数据压缩;
可用合成的方式产生音乐(电子乐器 电子 可用合成的方式产生音乐(电子乐器:电子 键盘、吉他、萨克斯管、钢琴、风琴、 键盘、吉他、萨克斯管、钢琴、风琴、贝 铜管乐器、簧管乐器等) 司、铜管乐器、簧管乐器等)
例:计算一分钟未经压缩的高保真立体声数 字声音文件的大小; 字声音文件的大小;
声音的数字化过程实际上就是采样、 声音的数字化过程实际上就是采样、量化 采样 编码的过程 的过程; 和编码的过程; 数字音频的数据量很大,对计算机存储和 数字音频的数据量很大, 数据实时传输都造成一定的压力。因此, 数据实时传输都造成一定的压力。因此, 实际运用中并非都按最高音质来采样, 实际运用中并非都按最高音质来采样,而 是根据音源的质量和实际需要灵活运用; 是根据音源的质量和实际需要灵活运用; 如在录制一段语音, 就够了。 如在录制一段语音,8kHZ就够了。 就够了
除采样频率、样本精度、 除采样频率、样本精度、声道数影响声音 质量外,声音录制时环境噪声、 质量外,声音录制时环境噪声、声卡内部 噪声以及采样数据丢失等都会造成音质的 下降; 下降;
实际收听, 实际收听,音响的质量对音质的表现也起 很大作用; 很大作用;
采样频率越高,单位时间内采集的样 采样频率越高, 本数越多, 本数越多,得到的波形越接近原始波 音质越好, 形,音质越好,数字化声音的数据量 也越大
奈奎斯特采样定理: 奈奎斯特采样定理:如果采样频率高于输 出信号最高频率的两倍, 出信号最高频率的两倍,重放时就能从采 样信号序列无失真地重构原始信号( 样信号序列无失真地重构原始信号(必要 非充分条件) 非充分条件)
PCM:是一种把模拟信号转换为数字 : 信号最基本的编码方法,主要包括采 信号最基本的编码方法,主要包括采 量化和编码3个过程 个过程: 样、量化和编码 个过程:
采样: 采样:在某些特定的时刻对模拟信号 进行测量, 进行测量,即每隔一定的时间测量一 次声音信号的幅值; 次声音信号的幅值;把时间连续的模 拟信号转换成时间离散、 拟信号转换成时间离散、幅度连续的 采样信号; 采样信号;
MIDI信息实际上是一段音乐的描述 是数 信息实际上是一段音乐的描述,是数 信息实际上是一段音乐的描述 字化的乐谱,包含音符 定时以及键号、 包含音符、 字化的乐谱 包含音符、定时以及键号、通 道号、持续时间、音量和击键力度等各个 道号、持续时间、 音符的有关信息。 音符的有关信息。
音乐合成器是由数字信号处理器( 音乐合成器是由数字信号处理器(DSP)和其 和其 他集成电路芯片构成的电子设备; 他集成电路芯片构成的电子设备; 用来产生并修改正弦波形,然后通过声音产 用来产生并修改正弦波形, 生器和扬声器发出特定的声音 不同的合成器根据MIDI乐谱指令产生的音色 乐谱指令产生的音色 不同的合成器根据 和音质都可不同
MIDI电子合成音乐与 电子合成音乐与PCM原理比较 电子合成音乐与 原理比较
PCM波形编码:把音乐的波形进行数字化 波形编码: 波形编码 采样和编码(记录音乐本身) 采样和编码(记录音乐本身) 定义和产生乐曲的MIDI信息和数据组存放 信息和数据组存放 定义和产生乐曲的 文件中, 于MIDI文件中 MIDI文件本身只是一堆数 文件中 MIDI文件本身只是一堆数 字信号而已,不包含任何声音信息。 字信号而已,不包含任何声音信息。
