齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 第2章 声音的制作 任课教师：杜鹃 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 本章教学内容 2.1 音频的相关知识 2.2 常见音频格式及Windows音频属性设置 2.3 专业录音软件的使用 2.4 计算机作曲（1） 2.5 计算机作曲（2） 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 本章的教学重点、难点 v教学重点：两大基本音频的特点与比较，常见音频 文件格式的特点与使用场合，常见音频文件格式的 获得与相互转化，Windows音频属性设置，专业录 音软件Adobe Audition的使用，Cakewalk的界面与 常用操作，Cakewalk的作曲方式 v教学难点：两大基本音频的特点与比较，Windows 音频属性设置，专业录音软件Adobe Audition的使 用，Cakewalk的作曲方式 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 教学基本要求 1了解声卡的音频指标、其它音频设备，理解 常见音频文件格式的特点与使用场合，掌握 两大基本音频的特点与比较。 2掌握常见音频文件格式的获得与相互转化、 Windows音频属性设置、Windows录音机的 使用、专业录音软件Adobe Audition的使用 、Cakewalk的界面与常用操作、Cakewalk的 作曲方式。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v一、声音的数字化和音频的相关知识 v1、什么是声音 v声波的基本参数： v振幅：声音大小 v频率：音调高低 veg：看波形文件 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v2、声音的数字化 v把声音信号存储到计算机中去，必须把连续 变化的波形信号（模拟信号）转换为数字信 号，因为计算机中只能存储数字信号。 v模拟信号数字信号：要对声音信号进行采 样和量化。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v采样：就是采集声音模拟信号的样本。 v采样频率：指计算机每秒钟采集多少个声音 样本。 v奈奎斯特理论：采样频率至少是声音信号中 最高频率的两倍，才能把数字信号表示的声 音还原为原来的声音。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v人耳听觉的频率范围是20Hz20kHz。 v高于20kHz的声音称为超声。 v人发出的声音最高能够达到4kHz，我们的采 样频率的下限最少应该是这个频率的2倍。 v对于音频信号，常用采样频率：44.1KHz、 48 KHz、22 KHz、11 KHz、8 KHz 广播音质 电话音质 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v采样精度（量化率）：表示计算机度量声音波形幅 度（音量）的精度，就是通常所说的声卡的位数。 v常见的采样精度：8位、16位、32位、64位 v采样一般指均匀采样，但非均匀采样也是可能的。 非均匀采样一般不用在时间轴，但是可以用于量化 。 v声卡对声音的采样能力即声卡的音频指标：采样频 率和采样精度 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v3、信噪比 v在模拟系统中，随机的波动会在信号里产生 噪声。正确信号的能量和噪声能量的比称为 信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)。信噪比 是信号质量的衡量标准之一。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v 信噪比的常用单位是分贝(dB)，1 dB=1/10 贝尔。定义式为： SNR=10log10V2信号/V2噪声=20log10V信号/V噪声 信号的能量和电压的平方成正比。例如， 如果信号的电压是噪声电压的10倍，那么信 噪比SNR=20log10（10）=20 dB。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v注意：dB始终是用比例来定义的。在日常环 境中描述声音强度，使用我们刚刚可以听到 的1 kHz的声音作为分母。我们把周围环境中 的声音和我们能够听到的最轻的声音求能量 比，然后得到dB值，用它来衡量声音的强度 。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v4、音频滤波 v在进行采样和模/数转换前，常常需要对音频 信号作滤波以消除不需要的频率。保留哪些 频率要取决于应用。对于语音信号，一般都 保留50Hz10kHz的频率。其他频率成分通 过带通滤波器(band-pass filter)过滤掉（也叫 带限滤波器）。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v一段音乐信号通常是从20Hz20kHz（ 20Hz 是由烦躁的大象发出的低沉的声音，20kHz 是我们能听到的最大尖叫声），所以音乐的 带通滤波器将筛掉除此以外的频率。 v在一段信号中，有时尽管我们已将类似噪声 的高频信号过滤掉了，在经过数/模转换后， 那些高频信号会再次出现。为什么？怎么办 ？ 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v5、音频质量与数据率 v在模拟信号系统中，术语带宽(bandwidth)指 一个器件的响应能力或者传输能力。 v不管是模拟设备还是数字设备，带宽都是指 单位时间内通过的数据量。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v二、声卡音色的合成（两大基本音频） 声卡：是多媒体电脑的必要部件，是计算机 进行声音处理的适配器。 音频：是指数字化的声音。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 1、波形文件：是采样到计算机内的声音信号经过模 数转换后存储到计算机的声音文件。Windows中波 形文件的扩展名是.wav，它的制作和播放过程与普 通录音机录放声音磁带的过程很相似。 v特点：用于保存声音的原始素材，但占用较大的磁 盘空间。 veg：采样频率为44.1KHz、16位、单声道的声音样 本每分钟需要的存储量为5.28M，若为立体声，空 间需增1倍。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v2、MIDI是Musical Instrument Digital Interface的缩写，翻译 成电子乐器数字接口。用于音乐合成器、乐器和计算机之间 交换音乐信息的一种标准协议。 vMIDI文件存放的不是声音波形而是发音命令，系统必须根据 这些命令合成出乐曲。 v特点：体积小、易编辑，可以作背景音乐与数字电视、图形 、动画、语音等一起播放。 veg：让电脑播放MIDI和播放其它类型音频文件（WAVE、 MP3）如同给你一张乐谱让你把曲子唱出来和给你一盘磁带 让你把里面的歌放出来。或者如同让3D加速卡即时运算出 3D画面和让显卡播放VCD。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v3、合成MIDI乐音的方法：1）FM(frequency modulation)调 频合成法 v 2）波形表(Wavetable)合成法 v波形表合成法：就是把真实乐器发出的声音以数字的形式记 录下来，播放时根据命令生成各种音阶的音符。音色样本保 存在波形表中。 v波表有两种： v1）硬波表：保存在声卡的ROM芯片中。读取快，造价高。 v2）软波表：保存在波表软件中。读取稍慢，造价低. 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v4、音频的量化和传输 v数据量化以及数据转换统称为数据编码（ coding）。 v一般来讲，音频信号处理中使用脉冲编码调 制(Pulse Code Modulation,PCM)来生成量化 采样输出。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 影响播放效果的主要因素:声卡的波表合 成芯片的能力、音色库大小及质量、软波表 配置以及声卡、音箱的综合性能等。现在大 部分PCI声卡都自带波表合成芯片，而把音色 库存储于硬盘，使用时调至内存，不依赖 CPU进行合成（可模拟128种音色）。建议 最好安装软波表，它对硬件也很敏感。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 5、声卡的基本功能 1、录制语音，音频（模拟信号转成数字信号）。 2、有A/D转换功能。 3、提供不同的接口（插孔），以便不同音源输入。 4、提供混响器，以便控制和协调各个音源的输入。 5、能对音频文件进行压缩，以节省存储空间。 6、提供MIDI接口，以便在计算机中谱曲、播放、演奏。 7、提供调频合成芯片，可合成128种乐器，47种打击乐。 8、可将语音合成，以便让计算机朗读英语和讲故事。 9、提供游戏接口。 10、提供专用的IDE接口。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 v6、声卡的接口：P15、P16 v7、声卡驱动的安装：P16 v8、声卡的发展 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 *1984年，新加坡创新（Creative）公司老总沈望傅 制造了世界上第一块声卡魔音卡，电脑多媒体 时代到来。 *1996-1997 奔腾CPU的出现标志着多媒体技术的开 端 *PC音频的发展变化体现在： ISA声卡向PCI声卡过渡； 更为逼真的回放效果； 高质量的3D音效； 转向USB音频设备； 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.1 音频的相关知识 三、其他音频设备 P12 留给学生自学 作业： vP40 1 v查找、比较WAVE与MIDI格式 v实践使用常用音频设备 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 回顾与提问 1、声音模拟信号转化成数字信号的步骤是什么 ，并作简单说明。 2、常用的采样频率有哪些？ 3、声卡的音频指标有哪些？ 4、两大基本音频分别是什么，并作相应解释。 回顾上次课的主要内容。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.2 常见音频格式及Windows音频 属性设置 v一、常见音频文件格式的特点与使用场合 v1、WAVE文件（波形文件）：WAVE文件是将真实 的声音采样后，以*.WAV作为扩展名存储在计算机 中的。在录制WAVE文件时，采用不同的采样频率 、采样精度以及单或双声道组合，可以获得不同的 音质，形成的WAVE文件的大小也会因此而不同。 适用于音频原始素材的保存。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.2 常见音频格式及Windows音频 属性设置 2、CD音轨：将WAVE文件按照采样频率 44.1KHz、采样精度16位、立体声的方式录 制，然后每一WAVE文件为一个轨道的形式 刻录到只读光盘上。CD音轨的声音保真度非 常高，但是文件体积庞大，每张光盘只能保 存16-17个WAVE文件。适用于音频原始素材 的保存。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.2 常见音频格式及Windows音频 属性设置 3、MP3文件：对WAVE文件进行有损压缩，去 掉听觉不灵敏的部分，是不可逆的，扩展名 为*.MP3。对于音质的影响并不明显，文件 体积可压缩为原WAVE文件的十分之一左右 ，但需用专门的播放器播放。适用于一般聆 听和高保真聆听。 齐齐哈尔大学计控学院 多媒体实用软件教程 2.2 常见音频格式及Windows音频 属性设置 v4、MIDI是Musical Instrument Digital Interface的缩 写，翻译成电子乐器数字接口。用于音乐合成器、 乐器和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。 vMIDI文件存放的不是声音波形而是发音命令，系统 必须根据这些命令合成出乐曲。 v特点：体积小、易编辑，可以作背景音乐与数字电 视、图形