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2 声音处理技术.ppt

2 声音处理技术

April0815
2013-01-11 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《2 声音处理技术ppt》,可适用于高等教育领域

第章声音处理技术第章声音处理技术声音的相关概念声音文件的获取波形文件的处理声音的编辑声音处理技术的教学应用声音的相关概念声音的相关概念声音的记录数字声音的相关概念数字声音文件的格式声音的记录声音的记录声音的本质声音的本质是由物体的振动在空气中传播形成的机械波这种机械波有一部分(频率在Hz~kHz范围内)能被人感觉到这一部分波被称为声波。频率低于Hz的称为次声波频率高于kHz的称为超声波次声波和超声波都不能被人耳感觉到。当声波传至人耳时产生神经信号传至大脑大脑通过神经系统将其解释为声音。因此声音是声波在人耳中的感受这不仅与声波的特性有关而且与人的感受特性有关。声音的记录声音的记录声音的记录和表示声波不同时刻振动幅度的变化是最重要的信息它反映了声波的主要内容。记录声音的方法有很多最早记录声音是使用机械的方法实现的。利用传声器可以将声波在某处引起的振动幅度的变化情况转化为电流的变化。声音的记录声音的记录声音的计算机表示音频电流的大小是连续变化的这与声波振动相对应。这种用波形来记录声音的方法得到的声音称为波形声音。图音频电流的波形声音的记录声音的记录声音的计算机表示由于计算机只能用二进制表示信息不能表示连续的量对声音这种连续变化的波形信息是无法完整记录下来的因此用计算机来记录声音时必须对连续的声音进行一定的处理。处理的方法是采样和量化。)采样)采样在某些特定的时刻对模拟信号进行测量叫做采样由这些特定时刻采样得到的信号称为离散时间信号。图中的一系列带黑点的竖线表示的是采样的时间竖线端点的值表示这个时刻波形的值。只有采样得到的值会被记录下来其他值在采样后被舍弃。图声音的采样)量化)量化采样得到的值其幅度可以是无穷多个实数值中的一个这些值要用二进制数字来表示必须对每个值分配一个编码。显然对无穷多个值分配编码是不可能的。如果把信号幅度取值的数目加以限定量化后得到的值只能取有限个参考值若实际值不在这些有限个值之内则使用四舍五入或者其他规则把它近似到某个取值上去。图声音的量化数字声音的相关概念数字声音的相关概念波形声音和合成声音波形声音是计算机中表示声音的一种主要方法它不关心声音是如何产生的只关心声音在不同时刻的大小。将声音每时刻的振动位置记录下来用其大小的变化情况来表示波形声音像照相一样把声音的波形绘制出来其特点是比较逼真但需要较大的数据量。合成声音:先分析声音中有哪些成分用参数的方法来描述只需要记下一些参数即可在再现声音的时候由特定的程序或硬件依据这些参数生成声音信号。这种方法适合合成声音如合成语言或合成音乐。其特点是需要的数据量较小但声音逼真程度不及波形声音这类声音中比较成熟的有MIDI音乐。数字声音的相关概念数字声音的相关概念波形声音的质量)采样率)采样精度)采样率)采样率每秒钟采样的次数称为采样频率或采样率。采样率较高时声音信息的损失就小声音采样率超过 kHz就可以把整个音频范围的信息记录下来。采样率较低时高频频率成分会损失。一般选取 kHz的采样率来对音乐进行采样这样每秒钟可以获得个声音样本。)采样精度)采样精度采样精度也称为量化位数表示了量化时分配参考值的个数用编码位数来表示它反映度量声音波形幅度的精度。例如每个声音样本用位(字节)表示测得的声音样本值在~的范围内它的精度就是最大输入信号的。样本位数的大小影响到声音的质量位数越多量化产生的误差越小声音越接近原来的波形。采样精度(量化位数)高时需要的存储空间也越多如位的量化时每个声音样本只需要个字节表示而位量化时每个声音样本需要个字节表示。数字声音的相关概念数字声音的相关概念声道)单声道)立体声)环绕立体声图声道环绕声放声系统的含义是:声音播放现场的前面有个声道每个声道的信号输出到左、中、右个主音箱上声音播放现场的后面有个左环绕声声道和右环绕声声道“”是指低频音效声道用于过滤频率小于 kHz的超重低音声音信号。图立体声放声系统数字声音的相关概念数字声音的相关概念MIDI声音MIDI是MusicalInstrumentDigitalInterface(电子乐器数字接口)的简写是用于在音乐合成器、乐器和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。MIDI是乐器和计算机使用的标准语言是一套指令(即命令的约定)它指示乐器即MIDI设备要做什么怎么做如演奏音符、加大音量、生成音响效果等。MIDI不是声音信号在MIDI电缆上传送的不是声音而是发给MIDI设备或其他装置让它产生声音或执行某个动作的指令。数字声音文件的格式数字声音文件的格式WAV文件WAV文件也叫波形声音文件该格式文件直接记录声音的波形不作压缩。在Windows平台下WAV是被支持得最好的音频格式所有音频软件都能完美支持由于本身可以达到较高的音质要求因此WAV也是音乐编辑创作的首选格式适合保存音乐素材。WAV作为一种中介的格式常常使用在其他编码的相互转换之中。数字声音文件的格式数字声音文件的格式MP格式MP是目前最为普及的音频压缩格式各种与MP相关的软件产品层出不穷而且更多的硬件产品也开始支持MP有些DVD播放机能够支持MP还有更多便携的MP播放器等。数字声音文件的格式数字声音文件的格式WMA格式WMA是微软开发针对网络的音频格式。WMA在较低的带宽下(如只有kbps的码率)可以达到接近CD的音质。WMA支持防复制功能可以限制播放时间和播放次数甚至播放的机器等。WMA支持流技术即一边读一边播放因此WMA可以很轻松地实现在线广播Windows对WMA有较好的支持。数字声音文件的格式数字声音文件的格式RA格式RA也是针对网络的音频格式。RA就是RealAudio格式大部分音乐网站的在线试听都是采用了RealAudio这种格式完全针对的就是网络上的应用支持非常丰富的功能。这种格式可以根据听众的带宽来控制自己的码率在保证流畅的前提下尽可能提高音质。RA不但支持边读边放还能实现只在线播放而不提供下载的欣赏方式。数字声音文件的格式数字声音文件的格式MID和RMI格式MID和RMI两种格式都是MIDI的文件格式。MID格式是支持MIDI标准的数字音乐文件格式由一个文件头和MIDI的数据构成文件头描述了文件的类型和所表达音乐的一些全局的信息如音轨等MIDI数据部分表示的是音乐的具体内容。RMI也是支持MIDI标准的数字音乐文件格式与MID格式不同的是它在MID格式的前面又增加了一个文件头后面的部分几乎和MID的一样。声音文件的获取声音文件的获取声卡的结构和工作原理声卡的插孔计算机录音操作声卡的结构和工作原理声卡的结构和工作原理声卡从结构上可分为独立声卡、集成声卡和外置声卡等几种。目前一般应用的都是集成声卡即集成在计算机的主板上。专业的声音处理需要使用高品质的独立声卡插到计算机主板上的空闲插槽上。声卡采用大规模集成电路将音频处理的各类电路以专用芯片形式集成在声卡上。声卡的插孔声卡的插孔声卡上一般都有与其他设备连接的插孔用于与其他设备的连接。()MIC:话筒输入端口插入话筒用于语音输入。()LINEIN:用于采集来自各种模拟音频信号的输入端口其输入信号电平比 MIC强度大。()SPEAKEROUT:耳机或扬声器输出端口常用于连接无源音箱或耳机。()LINEOUT:一个用于标准音响系统或放大器重放声音的输出端口有些声卡没有这一插孔。图所示的声卡插孔中就没有这一插孔因此只能看到插孔。计算机录音操作计算机录音操作硬件连接:只要将话筒插头插入到声卡MIC孔就行了录音通道选择录音音量控制录音软件调用(录音机、cooledit)录音压缩保存等。使用CoolEditPro录制声音使用CoolEditPro录制声音CoolEditPro的声音处理和混合编辑分别在“波形编辑窗”模式和“多轨操作窗”模式两个不同的窗口界面下实现。在“波形编辑窗”模式下窗口只显示一个波形声音其菜单命令主要是声音的处理命令。在“多轨操作窗”模式下可同时显示多个声音轨道其菜单命令主要是针对编辑操作的命令。两个窗口模式的切换可通过“查看”菜单下的“波形编辑窗”和“多轨操作窗”两个命令来实现。声音的录制可在“波形编辑窗”模式中进行也可在“多轨操作窗”模式中进行。【案例】利用“波形编辑窗”模式录制声音的操作【案例】利用“波形编辑窗”模式录制声音的操作()启动CoolEditPro软件。()新建文件。选择“文件”→“新建”命令弹出“新建波形”对话框。如果录制的声音用于制作CD或者MP可选择采样率为声道为立体声采样精度为位这样录制的参数即为CD标准。利用“波形编辑窗”模式录制声音的操作利用“波形编辑窗”模式录制声音的操作()开启电平监视器观察录音电平。选择“选项”→“录音电平”命令可见窗口底部的录音电平监视窗口中出现闪动的光带在电平监视窗口下侧有一个电平刻度表示输入电平的大小其单位是dB。输入声音信号可看到此光带会向右侧闪动表明两个声道输入信号的强度变化。在录制时注意观察电平的动态范围若信号太小则会出现信噪比太低、录制声音太小、噪声相对较大的现象。若信号太强如超过dB则会出现失真。通过“录音控制”窗口中的录音音量控制滑块可改变输入信号的强度最好将信号控制在dB附近以留出余地防止信号突然过大出现失真。利用“波形编辑窗”模式录制声音的操作利用“波形编辑窗”模式录制声音的操作()开始录音。()结束录音。录音完成后单击“停止”按钮即可停止录音。()文件保存。保存文件时可选择需要的格式如选择MP格式可将文件压缩保存为MP格式。波形文件的处理波形文件的处理()音量偏小。一是传声器的灵敏度不够录制的时候即使将音量调到最大声音仍然不够大二是录音时为了留出余地以保证讲话者声音突然变大时声音也不超过规定的最大值()声音间隙出现意外的噪声。在录音时可能会出现脚步声、翻书的声音等。()录制语音时出现口误。这是很难避免的如果整个声音重新录制会浪费很多时间。()出现持续噪声。这种噪声通常是设备自身产生的是系统无法克服的。不同的设备都会或多或少地存在。()过长的停顿。一般在录音的开始或结束时会有一段空白无声的时间在中间也会出现较长的停顿。()声音不清晰。有些传声器低音很重影响声音的清晰度。波形文件的处理波形文件的处理音量调整和标准化选择“效果”→“波型振幅”→“渐变”命令选择“效果”→“波型振幅”→“音量标准化”命声音的剪切选择波形的操作是:把光标移到波形中选择区的起点按下鼠标左键拖动到终点释放即可。被选择的区域会反色显示。选择“编辑”→“剪切”命令静音静音是让选择区域的声音大小变为零即波形变为一条与水平中心线重合的线段。这种方法比较适合两段声音间隙出现的干扰。选择“效果”→“静音”命令即可波形文件的处理波形文件的处理降噪先进行“噪声采样”再使用“降噪器”声音的均衡处理声音的播放速度调整变速或变调案例:《中国鲜红的太阳永不落》的结尾只有一句“中国中国鲜红的太阳永不落”现要将歌曲用于合唱将伴奏对应结尾的一句重复一次并在结尾处使速度渐慢。补充补充回声:房间回声模拟一个声源在房间某处发声通过多个墙面、天花板和地板反射以后在另一处拾取声音得到的效果。回声与房间回声效果是不一样的。回声模拟的只有一堵墙的反射效果并且发声点离反射的墙面有相当的距离听起来能够把原声和反射声区分开来。多重延时:可设置多个反射声并对每个反射声的滞后时间、反馈量进行调整。合唱效果:合唱是将一个声音变成多份每份声音通过频率的微小改变使之与原来的声音听起来不一样然后经过不同时间的延时后叠加使这些声音不够整齐最终的感觉是多人合唱的效果。声道重混缩(部分消人声)实验声音获取与处理实验实验声音获取与处理实验.实验目的()掌握利用多媒体计算机及声音处理软件录制语音的操作。()对录制声音文件的音质进行处理。()根据特定需要修饰声音。()能将不同的声音素材进行混合编辑。()能利用声音软件实现不同声音格式的转换。.实验设备与环境多媒体计算机、话筒、音箱、CoolEditPro软件。实验声音获取与处理实验实验声音获取与处理实验.实验任务用计算机录制一段朗读的语音然后对录音效果进行处理并将其保存为数字声音文件。.实验步骤()朗诵一首诗用计算机录制成数字化声音文件。()对声音文件进行降噪减少录音设备和环境引起的噪声。()对声音文件的音量进行调整使音量标准化。()对声音文件前后的空白部分进行剪切对录音中的停顿进行调整。()对声音文件进行修饰通过均衡处理提高声音的清晰度。()将声音文件分别以MP和WAV格式保存在实验中作为实验素材使用。声音的编辑声音的编辑复习节内容:音量调整和标准化选择“效果”→“波型振幅”→“渐变”命令选择“效果”→“波型振幅”→“音量标准化”命声音的剪切选择波形的操作是:把光标移到波形中选择区的起点按下鼠标左键拖动到终点释放即可。被选择的区域会反色显示。选择“编辑”→“剪切”命令声音的编辑声音的编辑复习节内容:静音静音是让选择区域的声音大小变为零即波形变为一条与水平中心线重合的线段。这种方法比较适合两段声音间隙出现的干扰。选择“效果”→“静音”命令即可降噪先进行“噪声采样”再使用“降噪器”声音的编辑声音的编辑复习节内容:声音的播放速度调整变速或变调案例:《中国鲜红的太阳永不落》的结尾只有一句“中国中国鲜红的太阳永不落”现要将歌曲用于合唱将伴奏对应结尾的一句重复一次并在结尾处使速度渐慢。以上工作都是在“波形编辑界面”进行的声音的编辑声音的编辑CoolEditPro软件也提供了声音的编辑功能。编辑工作是在“多轨操作窗”模式下进行的。界面介绍:MSR轨道录音声音的编辑声音的编辑编辑操作的基本过程:先在不同的轨道上插入不同的声音文件然后根据需要可以左右移动波形以改变插入声音文件开始播放的时刻可以将文件切分成一些声音片断并在同一轨道或不同的轨道上拼接可以剪掉不要的声音。在波形上还可以编辑包络即用一些包络线来确定某一声音的音量变化情况和声像等变化情况。当这些波形编辑好以后经过试听如果符合要求则可混缩为一个波形文件保存。声音的编辑声音的编辑声音文件的添加方法一:插入音频文件MIDI文件视频中的波形文件方法二:文件打开波形波形的分割选择“编辑”→“分割”命令即可。若想恢复被剪切的部分选择“查看”→“开启节点拖拉”命令按下鼠标左键即可拖动边界若想复制某段波形按住ctrl,右键拖动即可。声音的编辑声音的编辑波形的移动在任一波形上或者一个被分割的波形片断上按下鼠标右键时可拖动波形以改变其位置可以在同一音轨上左右移动以改变声音片断的播放位置还可以将波形拖到其他音轨上去。波形的包络化编辑选择“查看”→“音量包络”命令同时选择“查看”→“开启包络编辑”命令案例配乐诗朗诵《海燕》混缩到文件选择“编辑”→“混缩到文件”→“全部波形”命令案例舞曲联奏的编辑案例舞曲联奏的编辑在声音编辑中常常会遇到将几首音乐连接成较长音乐的情况如给一篇较长的散文朗读配音或是将几首歌曲连接成一首较长的舞曲。对于前者因为朗诵的音乐中间是可以中断的所以组接音乐时可以在“波形编辑窗”模式下编辑也可以在“多轨操作窗”模式下完成编辑过程比较简单对于后者则要复杂得多因为舞曲要求中间不能中断要求节奏一致在两个曲子中间转换时不能太突然所以这类编辑要在“多轨操作窗”模式下进行。案例舞曲联奏的编辑案例舞曲联奏的编辑这里选择三首歌曲作为素材分别是《女驸马》、《拉瓦人民唱新歌》和《为了谁》。选择的原因主要是因为这三首曲子风格完全不同为使衔接自然需要做一些处理。将《女驸马》放在第一轨道《拉瓦人民唱新歌》放在第二轨道《为了谁》放在第三轨道在时间上前后依次错开案例舞曲联奏的编辑案例舞曲联奏的编辑调整素材音色先分别试听三首曲子比较三首曲子的音色差别。第一首戏曲一般音色会亮一些第三首是流行歌曲曲子音色可能会浑厚一些。以第二首曲子为标准分别调整第一首和第三首。音色调整可使用各音轨左侧的简单均衡器进行调整单击轨道左侧上端的EQ标签出现“低”、“Mid”和“高”三个参数栏将光标移到某个参数栏中按下鼠标左键横向拖动可改变参数注意音色变化。对第一轨道的戏曲将“高”一栏的参数适当调低“低”一栏的参数适当调高第三轨道的流行音乐则刚好相反。案例舞曲联奏的编辑案例舞曲联奏的编辑调整素材节奏三首曲子原来的节奏是不相同的这在舞曲中是不允许的因为舞曲的节奏会影响到舞蹈的节奏很难想象在两首曲子交换时舞蹈者能够及时调整他们的舞步。调整节奏就是调整曲子的播放速度这个操作需要在“波形编辑窗”模式下进行。在要调整节奏的曲子上双击模式自动切换到“波形编辑窗”模式。选择“效果”→“变速变调”→“变速器”命令弹出“变速”对话框这里需要使整首曲子的节奏加快或减慢因此需要在“恒定速度”选项卡中向左或右调节滑块使曲子的整体节奏发生改变。案例舞曲联奏的编辑案例舞曲联奏的编辑设置交叉过渡开启包络编辑使前一首曲子淡出后一首曲子淡入包络线呈交叉状混缩到文件保存文件声音处理技术的教学应用声音处理技术的教学应用声音是教学中应用的重要媒体。声音在教学中的应用可以分为个方面:首先在语言学习或音乐学习中声音本身是要学习的内容其次声音是交流的工具通过语言教师与学生间进行教学内容的传递和交流另外在某些特定的学科中声音还携带了很重要的信息如医学领域医生要通过听肺的声音判断身体器官的病变情况这些领域的教学也离不开声音的支持。声音处理技术的教学应用声音处理技术的教学应用在多媒体教学中运用声音需要进行声音素材的采集、声音的处理、声音的编辑等操作这些操作都有一些技术要求。常见的操作有以下几种。录音电平控制录音电平控制就是录制时输入声音的大小控制。声音太小会使录制的噪声很大声音太大会引起失真。在语言录制中这一点更加重要。由于人讲话时的声音动态会很大为防止语音过大引起的失真语言录音时应留有一定的余地。即输入音量不要太大录制完成后要在后期通过音量标准化操作来调整音量大小。声音处理技术的教学应用声音处理技术的教学应用声音的均衡操作均衡操作主要用来调整声音的音色对语言调音而言可以通过衰减低频来达到提高清晰度的效果。一般人使用话筒录音时气流很容易吹到话筒上从而形成噗噗的声音还容易出现很重的喉音这时可以通过将低频大幅衰减的方法去掉这些声音这些操作也是在均衡器里完成的。声音处理技术的教学应用声音处理技术的教学应用声音的动态调整动态指的是声音大小变化的范围。如果一个人讲话的声音时而激昂时而低沉则声音大小的差别很大为保证大的声音不失真小的声音会很小由于人耳的特殊效应会感觉不到小声音的存在。通过动态调整可以使大的声音被压缩到一定的程度小的声音可以提升到一定的程度以减小声音的大小差别。声音处理技术的教学应用声音处理技术的教学应用声音的编辑将语言、音乐、音效等素材混合编辑在一起是常见的操作编辑时可以调整各素材的开始位置和混合时的比例最终输出满足教学需要的材料。实验二声音合成实验实验二声音合成实验实验任务:利用CoolEditPro软件给实验的朗诵录音文件配上合适的音乐制作成配乐朗诵作品。实验步骤:()在CoolEditPro“多轨操作窗”模式下分别导入朗诵、音效和音乐的声音文件(课前准备)到不同的轨道中。()调整朗诵声音波形的位置必要时可以将朗诵的波形切成不同的段落并调整段落的位置以配合音乐的节奏。()调整音乐的音量包络使音乐的大小能根据朗诵的需要发生一定的变化。()将编辑的结果混缩为波形文件并保存为压缩的MP格式。实验结果提交方法实验结果提交方法分宿舍集中提交。压缩打包后以附件发送到邮箱:每位同学的作品以“学号姓名”命名并保存为mp格式。

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