多媒体技术应用课件

第 3 章多媒体技术应用1 1第 3 章多媒体技术应用1 本章概要u 多媒体技术的基本含义、组成多媒体技术的基本含义、组成u 音频、视频信号的处理音频、视频信号的处理 u 图像处理技术图像处理技术u 动画处理技术动画处理技术u 视频信息处理技术视频信息处理技术2 2 本章概要 多媒体技术的基本含义、组成2 多媒体技术使计算机具备了综合处理文字、多媒体技术使计算机具备了综合处理文字、多媒体技术使计算机具备了综合处理文字、多媒体技术使计算机具备了综合处理文字、声音声音声音声音、图像图像图像图像和和和和视频视频视频视频等信息的能力。它以形象丰富等信息的能力。它以形象丰富等信息的能力。它以形象丰富等信息的能力。它以形象丰富的文、声、图等信息以及方便的交互性，极大的的文、声、图等信息以及方便的交互性，极大的的文、声、图等信息以及方便的交互性，极大的的文、声、图等信息以及方便的交互性，极大的改善了人机界面，改变了人们使用计算机的方式，改善了人机界面，改变了人们使用计算机的方式，改善了人机界面，改变了人们使用计算机的方式，改善了人机界面，改变了人们使用计算机的方式，从而为计算机进入人类日常生活和生产领域打开从而为计算机进入人类日常生活和生产领域打开从而为计算机进入人类日常生活和生产领域打开从而为计算机进入人类日常生活和生产领域打开了方便之门，给人们的工作、生活和娱乐带来了了方便之门，给人们的工作、生活和娱乐带来了了方便之门，给人们的工作、生活和娱乐带来了了方便之门，给人们的工作、生活和娱乐带来了深刻的变化。深刻的变化。深刻的变化。深刻的变化。3 3 多媒体技术使计算机具备了综合处理文字、声音多媒体定义、特多媒体定义、特性性媒体媒体媒体媒体（MediumMedium）在计算机领域中有两种含义，既可理解为存在计算机领域中有两种含义，既可理解为存在计算机领域中有两种含义，既可理解为存在计算机领域中有两种含义，既可理解为存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘等；也可理储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘等；也可理储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘等；也可理储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘等；也可理解为信息的载体，如数字、文字、声音、图像、解为信息的载体，如数字、文字、声音、图像、解为信息的载体，如数字、文字、声音、图像、解为信息的载体，如数字、文字、声音、图像、动画、视频等。动画、视频等。动画、视频等。动画、视频等。多媒体技术中的多媒体技术中的多媒体技术中的多媒体技术中的“媒体媒体媒体媒体”是指后者。是指后者。是指后者。是指后者。多媒体多媒体多媒体多媒体（MultimediaMultimedia）多媒体是指能够同时获取、处理、编辑、存多媒体是指能够同时获取、处理、编辑、存多媒体是指能够同时获取、处理、编辑、存多媒体是指能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体（文字、图储和展示两个以上不同类型信息媒体（文字、图储和展示两个以上不同类型信息媒体（文字、图储和展示两个以上不同类型信息媒体（文字、图形、图像、声音、动画和影视形、图像、声音、动画和影视形、图像、声音、动画和影视形、图像、声音、动画和影视 ）的技术）的技术）的技术）的技术 。4 4多媒体定义、特性媒体（Medium）在计算机领域中有两 多媒体计算机技术多媒体计算机技术（mpc）多媒体计算机一般是指能够综合处理多媒体计算机一般是指能够综合处理多媒体计算机一般是指能够综合处理多媒体计算机一般是指能够综合处理文字、声文字、声文字、声文字、声音、图形、图像、动画和视频音、图形、图像、动画和视频音、图形、图像、动画和视频音、图形、图像、动画和视频等多种媒体信息，并等多种媒体信息，并等多种媒体信息，并等多种媒体信息，并在它们之间建立逻辑关系，使之集成为一个交互式在它们之间建立逻辑关系，使之集成为一个交互式在它们之间建立逻辑关系，使之集成为一个交互式在它们之间建立逻辑关系，使之集成为一个交互式系统的计算机。系统的计算机。系统的计算机。系统的计算机。它融高质量的视频、音频、图像等多种媒体信它融高质量的视频、音频、图像等多种媒体信它融高质量的视频、音频、图像等多种媒体信它融高质量的视频、音频、图像等多种媒体信息的处理于一身，并具有大容量的存储器，能给人息的处理于一身，并具有大容量的存储器，能给人息的处理于一身，并具有大容量的存储器，能给人息的处理于一身，并具有大容量的存储器，能给人们带来一种文、声、图、像并茂的视听感受。们带来一种文、声、图、像并茂的视听感受。们带来一种文、声、图、像并茂的视听感受。们带来一种文、声、图、像并茂的视听感受。5 5 多媒体计算机技术（mpc）多媒体计算机MPC的基本结构主机主机触摸屏触摸屏键盘键盘鼠标鼠标视频输出视频输出外部存储外部存储摄像机摄像机CD-ROM视频适配卡视频适配卡音频适配卡音频适配卡图形卡图形卡压缩卡压缩卡音频微信号输入：音频微信号输入：麦克风，唱机拾音器麦克风，唱机拾音器音频、视频输入音频、视频输入CD-ROM盘盘激光视盘激光视盘摄像机、录像机摄像机、录像机音频输出：音频输出：耳机、音箱耳机、音箱音响设备音响设备显示器显示器通信网络通信网络局域网络局域网络电话网络电话网络6 6MPC的基本结构主机触摸屏键盘鼠标视频输出音频微信号输入：音 本节要点：波形声音、MIDI声音的特征如何使用Windows中的工具录制和编辑波形声音声音压缩的基本原理各种声音文件格式语音合成与语音识别的基本原理31 音频信号的处理7 7 本节要点：31 音频信号的处理7 多媒体计算机中产生声音的方式主要有三种：多媒体计算机中产生声音的方式主要有三种：多媒体计算机中产生声音的方式主要有三种：多媒体计算机中产生声音的方式主要有三种：外部声音源进行录制和重放外部声音源进行录制和重放外部声音源进行录制和重放外部声音源进行录制和重放MIDIMIDIMIDIMIDI音乐音乐音乐音乐 CD-AudioCD-AudioCD-AudioCD-Audio 在在在在WindowsWindows中称为中称为中称为中称为WaveWave波形音频波形音频MIDIMIDI音频音频CDCD音频音频 不同的音频数字信息存储在计算机中时，所使用不同的音频数字信息存储在计算机中时，所使用不同的音频数字信息存储在计算机中时，所使用不同的音频数字信息存储在计算机中时，所使用的格式是不同的，常见的声音文件格式有：的格式是不同的，常见的声音文件格式有：的格式是不同的，常见的声音文件格式有：的格式是不同的，常见的声音文件格式有：WAVEWAVEWAVEWAVE文件文件文件文件、MIDIMIDIMIDIMIDI文件文件文件文件和和和和MP3MP3MP3MP3文件文件文件文件等。等。等。等。其中其中其中其中WaveWaveWaveWave是波形文件，是波形文件，是波形文件，是波形文件，MP3MP3MP3MP3是压缩格式的音频文件。是压缩格式的音频文件。是压缩格式的音频文件。是压缩格式的音频文件。8 8 多媒体计算机中产生声音的方式主要有三种：在Windo 3.1.1 Wave音频文件 1 1波形音频的特征波形音频的特征 波形音频是多媒体计算机获得声音最直接、最简波形音频是多媒体计算机获得声音最直接、最简波形音频是多媒体计算机获得声音最直接、最简波形音频是多媒体计算机获得声音最直接、最简便的方式。便的方式。便的方式。便的方式。工作原理是：工作原理是：工作原理是：工作原理是：麦克风（或立体声录音机或麦克风（或立体声录音机或麦克风（或立体声录音机或麦克风（或立体声录音机或CDCD激光激光激光激光唱盘）等作为声音信号的输入源，声卡以一定的唱盘）等作为声音信号的输入源，声卡以一定的唱盘）等作为声音信号的输入源，声卡以一定的唱盘）等作为声音信号的输入源，声卡以一定的采样采样采样采样频率频率频率频率和和和和量化级别量化级别量化级别量化级别对输入的声音进行数字化采样，将其对输入的声音进行数字化采样，将其对输入的声音进行数字化采样，将其对输入的声音进行数字化采样，将其从模拟信号转换为数字信号，以适当的格式存在硬盘从模拟信号转换为数字信号，以适当的格式存在硬盘从模拟信号转换为数字信号，以适当的格式存在硬盘从模拟信号转换为数字信号，以适当的格式存在硬盘上，由于扬声器只能接受模拟信号，记录下来的声音上，由于扬声器只能接受模拟信号，记录下来的声音上，由于扬声器只能接受模拟信号，记录下来的声音上，由于扬声器只能接受模拟信号，记录下来的声音在重放时，需要由声卡将文件中的数字信号还原成模在重放时，需要由声卡将文件中的数字信号还原成模在重放时，需要由声卡将文件中的数字信号还原成模在重放时，需要由声卡将文件中的数字信号还原成模拟信号，经混音器混合后由扬声器输出。拟信号，经混音器混合后由扬声器输出。拟信号，经混音器混合后由扬声器输出。拟信号，经混音器混合后由扬声器输出。9 9 3.1.1 Wave音频文件9工作原理如图图图图图3-1-1 3-1-1 3-1-1 3-1-1 模拟声音转换为数字声音模拟声音转换为数字声音模拟声音转换为数字声音模拟声音转换为数字声音模拟声音转换为数字声音 1010工作原理如图图3-1-1 模拟声音转换为数字声音模拟声音转采样频率：采样频率：采样频率：采样频率：是指每秒从模拟声波中选择多少个点是指每秒从模拟声波中选择多少个点是指每秒从模拟声波中选择多少个点是指每秒从模拟声波中选择多少个点 的声音样本。的声音样本。的声音样本。的声音样本。一般为：一般为：一般为：一般为：11.025kHz(11.025kHz(11.025kHz(11.025kHz(指每秒采集声音样本指每秒采集声音样本指每秒采集声音样本指每秒采集声音样本11025 11025 11025 11025 次）、次）、次）、次）、22.05kHz22.05kHz22.05kHz22.05kHz、44.1 kHz44.1 kHz44.1 kHz44.1 kHz和和和和48kHz48kHz48kHz48kHz。单位时间内的采样数单位时间内的采样数单位时间内的采样数单位时间内的采样数HzHzHzHz，（至少为波形频率的两倍），（至少为波形频率的两倍），（至少为波形频率的两倍），（至少为波形频率的两倍）.l l11.025 kHz11.025 kHz11.025 kHz11.025 kHz的采样频率获得的声音称为电话音质；的采样频率获得的声音称为电话音质；的采样频率获得的声音称为电话音质；的采样频率获得的声音称为电话音质；l l22.05 kHz 22.05 kHz 22.05 kHz 22.05 kHz 称为广播音质；称为广播音质；称为广播音质；称为广播音质；l l44.1kHz 44.1kHz 44.1kHz 44.1kHz 称为称为称为称为CDCDCDCD音质。音质。音质。音质。采样频率越高，获得的声音质量越好，相应占用的采样频率越高，获得的声音质量越好，相应占用的采样频率越高，获得的声音质量越好，相应占用的采样频率越高，获得的声音质量越好，相应占用的存储空间也就越大。存储空间也就越大。存储空间也就越大。存储空间也就越大。1111采样频率：是指每秒从模拟声波中选择多少个点 11声音采样的声音采样的声音采样的声音采样的量化量化量化量化量化：采样数据按大小存储的过程量化：采样数据按大小存储的过程量化：采样数据按大小存储的过程量化：采样数据按大小存储的过程量化级别：量化级别：量化级别：量化级别：8 8 8 8位、位、位、位、16161616位、位、位、位、32323232位等位等位等位等 声道数声道数声道数声道数 单声道和立体声单声道和立体声单声道和立体声单声道和立体声单声道：声音只能使一路喇叭发声每次生成一个单声道：声音只能使一路喇叭发声每次生成一个单声道：声音只能使一路喇叭发声每次生成一个单声道：声音只能使一路喇叭发声每次生成一个 声波数据声波数据声波数据声波数据 立体声（双声道）：声音可以使两路喇叭都发声，立体声（双声道）：声音可以使两路喇叭都发声，立体声（双声道）：声音可以使两路喇叭都发声，立体声（双声道）：声音可以使两路喇叭都发声，更能感受到空间效果每次生成两个声波数据更能感受到空间效果每次生成两个声波数据更能感受到空间效果每次生成两个声波数据更能感受到空间效果每次生成两个声波数据.1212声音采样的量化12 WaveWaveWaveWave文件所占存储容量的公式：文件所占存储容量的公式：文件所占存储容量的公式：文件所占存储容量的公式：存储量存储量存储量存储量(采样频率采样频率采样频率采样频率X X X X量化位数量化位数量化位数量化位数X X X X声道声道声道声道)X)X)X)X时间时间时间时间8 8 8 8 (单位：字节数单位：字节数单位：字节数单位：字节数)在在在在Windows“Windows“Windows“Windows“录音机录音机录音机录音机”里，用最低的里，用最低的里，用最低的里，用最低的8kHz8kHz8kHz8kHz、8 8 8 8位、位、位、位、单声道来保存，一秒钟的声音占的存储空间为单声道来保存，一秒钟的声音占的存储空间为单声道来保存，一秒钟的声音占的存储空间为单声道来保存，一秒钟的声音占的存储空间为8KB8KB8KB8KB。若用若用若用若用48kHz48kHz48kHz48kHz、16161616位、立体声来保存，一秒钟的位、立体声来保存，一秒钟的位、立体声来保存，一秒钟的位、立体声来保存，一秒钟的声音需要声音需要声音需要声音需要188KB188KB188KB188KB的存储空间。的存储空间。的存储空间。的存储空间。综上所述，要使所录制的声音音质好；其所占综上所述，要使所录制的声音音质好；其所占综上所述，要使所录制的声音音质好；其所占综上所述，要使所录制的声音音质好；其所占存储量也会相应大。存储量也会相应大。存储量也会相应大。存储量也会相应大。例例例例1313 Wave文件所占存储容量的公式：例例132 2WaveWave音频文件音频文件WindowsWindows所使用的标准数字音频是所使用的标准数字音频是所使用的标准数字音频是所使用的标准数字音频是WaveWave波形文件，记录波形文件，记录波形文件，记录波形文件，记录了对实际声音进行采样的数据。了对实际声音进行采样的数据。了对实际声音进行采样的数据。了对实际声音进行采样的数据。WaveWave音频文件的音频文件的音频文件的音频文件的主要缺点是产生的文件太大主要缺点是产生的文件太大主要缺点是产生的文件太大主要缺点是产生的文件太大，不适合长，不适合长，不适合长，不适合长时间记录。如果应用系统使用时间记录。如果应用系统使用时间记录。如果应用系统使用时间记录。如果应用系统使用CDCD音质的音质的音质的音质的WaveWave音频文件配音频文件配音频文件配音频文件配音，声音内容应尽可能简洁。音，声音内容应尽可能简洁。音，声音内容应尽可能简洁。音，声音内容应尽可能简洁。由于原始声音数据量太大，有必要采用硬件或软件的方法由于原始声音数据量太大，有必要采用硬件或软件的方法由于原始声音数据量太大，有必要采用硬件或软件的方法由于原始声音数据量太大，有必要采用硬件或软件的方法进行压缩处理，进行压缩处理，进行压缩处理，进行压缩处理，常用的软件压缩方法主要有常用的软件压缩方法主要有常用的软件压缩方法主要有常用的软件压缩方法主要有ACMACM和和和和PCMPCM等。另一方面，一般人的讲话声音使用等。另一方面，一般人的讲话声音使用等。另一方面，一般人的讲话声音使用等。另一方面，一般人的讲话声音使用8 8位量化级、位量化级、位量化级、位量化级、1111025 kHz025 kHz采样频率就能较好地还原，因此这种质量较低的采样频率就能较好地还原，因此这种质量较低的采样频率就能较好地还原，因此这种质量较低的采样频率就能较好地还原，因此这种质量较低的波形文件在应用中也不少见。波形文件在应用中也不少见。波形文件在应用中也不少见。波形文件在应用中也不少见。14142Wave音频文件143.Wave音频文件的制作工具WindowsWindows中的中的中的中的“录音机录音机录音机录音机 具有最基本的声音录具有最基本的声音录具有最基本的声音录具有最基本的声音录制和编辑功能。制和编辑功能。制和编辑功能。制和编辑功能。WindowsWindows本身所携带的本身所携带的本身所携带的本身所携带的“录音机录音机录音机录音机”软件，是软件，是软件，是软件，是WaveWave音频文件录制、播放和进音频文件录制、播放和进音频文件录制、播放和进音频文件录制、播放和进行一些简单处理的基本工行一些简单处理的基本工行一些简单处理的基本工行一些简单处理的基本工具。具。具。具。启动启动启动启动Windows“Windows“录音机录音机录音机录音机”,”,并打开一个并打开一个并打开一个并打开一个WaveWave音频音频音频音频文件后的界面，在其窗口文件后的界面，在其窗口文件后的界面，在其窗口文件后的界面，在其窗口的中间便可看到所打开声的中间便可看到所打开声的中间便可看到所打开声的中间便可看到所打开声音文件的音文件的音文件的音文件的波形波形波形波形。15153.Wave音频文件的制作工具Windows中的“录音机录音机录音机 由于波形文件记录由于波形文件记录由于波形文件记录由于波形文件记录的是数字化的音频信号，的是数字化的音频信号，的是数字化的音频信号，的是数字化的音频信号，可由计算机对其进行处可由计算机对其进行处可由计算机对其进行处可由计算机对其进行处理和分析，如理和分析，如理和分析，如理和分析，如删除、插删除、插删除、插删除、插入混音等入混音等入混音等入混音等，又如，又如，又如，又如加快、加快、加快、加快、放慢声音的播放速度，放慢声音的播放速度，放慢声音的播放速度，放慢声音的播放速度，反向播放，将声音重新反向播放，将声音重新反向播放，将声音重新反向播放，将声音重新组合等，组合等，组合等，组合等，如图所示，从如图所示，从如图所示，从如图所示，从“效果效果效果效果”菜单中可以看菜单中可以看菜单中可以看菜单中可以看到有关的操作命令，使到有关的操作命令，使到有关的操作命令，使到有关的操作命令，使用这些命令后，可以从用这些命令后，可以从用这些命令后，可以从用这些命令后，可以从波形上看到声音的变化。波形上看到声音的变化。波形上看到声音的变化。波形上看到声音的变化。1616录音机 由于波形文件记录的是数字化的音频信号 在录音前，一般需要设定在录音前，一般需要设定在录音前，一般需要设定在录音前，一般需要设定录音时的采样频率和量化录音时的采样频率和量化录音时的采样频率和量化录音时的采样频率和量化位数，这可通过声音的位数，这可通过声音的位数，这可通过声音的位数，这可通过声音的“格式转换格式转换格式转换格式转换”来设置，先在来设置，先在来设置，先在来设置，先在“选自选自选自选自”下拉列表中选择下拉列表中选择下拉列表中选择下拉列表中选择“录音格式录音格式录音格式录音格式”，然后单击，然后单击，然后单击，然后单击旁边的旁边的旁边的旁边的“立即转换立即转换立即转换立即转换”按钮，按钮，按钮，按钮，出现如图所示的对话框，出现如图所示的对话框，出现如图所示的对话框，出现如图所示的对话框，用于设定不同的采样频率用于设定不同的采样频率用于设定不同的采样频率用于设定不同的采样频率和量化位数。和量化位数。和量化位数。和量化位数。另外不可忽略的是在进行录另外不可忽略的是在进行录另外不可忽略的是在进行录另外不可忽略的是在进行录音之前，还必须在系统音之前，还必须在系统音之前，还必须在系统音之前，还必须在系统“音量控制音量控制音量控制音量控制”的的的的“选项选项选项选项”属属属属性中将调节音量设置为性中将调节音量设置为性中将调节音量设置为性中将调节音量设置为“录音录音录音录音”方式。（具体操作方式。（具体操作方式。（具体操作方式。（具体操作见见见见3.1.33.1.33.1.33.1.3）有关录音有关录音1717 在录音前，一般需要设定录音时的采样频率和量化位数，这可如果想知道某个如果想知道某个如果想知道某个如果想知道某个WaveWaveWaveWave音频音频音频音频文件的数字声音指标，可文件的数字声音指标，可文件的数字声音指标，可文件的数字声音指标，可以选中该声音文件后，通以选中该声音文件后，通以选中该声音文件后，通以选中该声音文件后，通过使用过使用过使用过使用“文件文件文件文件/属性属性属性属性”命命命命令打开令打开令打开令打开“声音属性声音属性声音属性声音属性”对话对话对话对话框来可以了解。框来可以了解。框来可以了解。框来可以了解。1818如果想知道某个Wave音频文件的数字声音指标，可以选中该声音3.1.2 MIDI合成音乐MIDIMIDI（Musical Instrument Digital InterfaceMusical Instrument Digital Interface）MIDIMIDI是是是是音乐与计算机结合的产物音乐与计算机结合的产物音乐与计算机结合的产物音乐与计算机结合的产物MIDIMIDI是是是是乐器数字接口的缩写，文件扩展名是乐器数字接口的缩写，文件扩展名是乐器数字接口的缩写，文件扩展名是乐器数字接口的缩写，文件扩展名是.MID.MID，泛指泛指泛指泛指数字标准，它始建于数字标准，它始建于数字标准，它始建于数字标准，它始建于19821982年。标准的多媒体年。标准的多媒体年。标准的多媒体年。标准的多媒体PCPC平台能够平台能够平台能够平台能够通过内部合成器或连接端口的外部合成器播放通过内部合成器或连接端口的外部合成器播放通过内部合成器或连接端口的外部合成器播放通过内部合成器或连接端口的外部合成器播放MIDIMIDI文件。文件。文件。文件。MIDIMIDI文件的特点文件的特点文件的特点文件的特点：是一系列指令，而不是波形，所占存：是一系列指令，而不是波形，所占存：是一系列指令，而不是波形，所占存：是一系列指令，而不是波形，所占存储空间非常少储空间非常少储空间非常少储空间非常少多媒体多媒体多媒体多媒体PCPC平台能够通过内部合成器或连接到计算机平台能够通过内部合成器或连接到计算机平台能够通过内部合成器或连接到计算机平台能够通过内部合成器或连接到计算机MIDIMIDI端口的外部合成器播放端口的外部合成器播放端口的外部合成器播放端口的外部合成器播放MIDIMIDI文件文件文件文件 19193.1.2 MIDI合成音乐MIDI（Musical Ins1.合成器合成器合成器是利用合成器是利用合成器是利用合成器是利用DSPDSP或其他芯片来产生音乐或声音的电子装或其他芯片来产生音乐或声音的电子装或其他芯片来产生音乐或声音的电子装或其他芯片来产生音乐或声音的电子装置置置置 FMFM合成器合成器合成器合成器l l采用频率调制的原理产生声音采用频率调制的原理产生声音采用频率调制的原理产生声音采用频率调制的原理产生声音 l lFMFM合成器能发出合成器能发出合成器能发出合成器能发出128128种乐器的声音种乐器的声音种乐器的声音种乐器的声音 波表合成波表合成波表合成波表合成 l l对真实乐器声采样，制波表保存，由对真实乐器声采样，制波表保存，由对真实乐器声采样，制波表保存，由对真实乐器声采样，制波表保存，由DSPDSP查表调用处查表调用处查表调用处查表调用处理理理理l l声音效果与真实的乐器声几乎无差别声音效果与真实的乐器声几乎无差别声音效果与真实的乐器声几乎无差别声音效果与真实的乐器声几乎无差别l l声卡带有波形表声卡带有波形表声卡带有波形表声卡带有波形表ROMROM的接口的接口的接口的接口 或或或或 本身带有波形表本身带有波形表本身带有波形表本身带有波形表ROMROMl l ROM ROM的容量越大，可存储的乐器音就越多的容量越大，可存储的乐器音就越多的容量越大，可存储的乐器音就越多的容量越大，可存储的乐器音就越多软波形表软波形表软波形表软波形表l l用用用用CPUCPU来实现波表合成器的部分功能降低对声卡硬件来实现波表合成器的部分功能降低对声卡硬件来实现波表合成器的部分功能降低对声卡硬件来实现波表合成器的部分功能降低对声卡硬件要求要求要求要求20201.合成器合成器是利用DSP或其他芯片来产生音乐或声音的电 2.MIDI 2.MIDI音乐产生原理音乐产生原理 MIDIMIDI标准规定了装置间连接的电缆、硬件标准和通信协标准规定了装置间连接的电缆、硬件标准和通信协标准规定了装置间连接的电缆、硬件标准和通信协标准规定了装置间连接的电缆、硬件标准和通信协议议议议MIDIMIDI指令信息指令信息指令信息指令信息 ：l l由由由由音符序列音符序列音符序列音符序列、定时定时定时定时和多达和多达和多达和多达1616个通道的个通道的个通道的个通道的演奏音符定义演奏音符定义演奏音符定义演奏音符定义组组组组成，演奏音符定义由成，演奏音符定义由成，演奏音符定义由成，演奏音符定义由键号键号键号键号、通道号通道号通道号通道号、音长音长音长音长、音量音量音量音量和和和和力力力力度度度度组成组成组成组成建立建立建立建立MIDIMIDI文件：设备演奏时输入或软件编辑产生文件：设备演奏时输入或软件编辑产生文件：设备演奏时输入或软件编辑产生文件：设备演奏时输入或软件编辑产生 MIDI MIDI文件的特点：是指令不是波形，文件小文件的特点：是指令不是波形，文件小文件的特点：是指令不是波形，文件小文件的特点：是指令不是波形，文件小 端口端口端口端口 ：MIDI InMIDI In（输入口）输入口）输入口）输入口）、MIDI OutMIDI Out（输出输出输出输出 口）口）口）口）、MIDI ThruMIDI Thru（转送口）转送口）转送口）转送口）2121 2.MIDI音乐产生原理 21由于由于由于由于MIDIMIDI文件是一系列指令，而不是波形，所以文件是一系列指令，而不是波形，所以文件是一系列指令，而不是波形，所以文件是一系列指令，而不是波形，所以所占的存储空间非常少，利用所占的存储空间非常少，利用所占的存储空间非常少，利用所占的存储空间非常少，利用MIDIMIDI文件演奏音乐，文件演奏音乐，文件演奏音乐，文件演奏音乐，所需的存储量很少。所需的存储量很少。所需的存储量很少。所需的存储量很少。一个一个一个一个8 8位，位，位，位，222205kHz05kHz的波形文件，记录的波形文件，记录的波形文件，记录的波形文件，记录1 18 8秒钟的声音需要秒钟的声音需要秒钟的声音需要秒钟的声音需要3163168KB8KB空间，而演奏空间，而演奏空间，而演奏空间，而演奏2 2分分分分钟乐曲的钟乐曲的钟乐曲的钟乐曲的MIDIMIDI文件，其存储空间不到文件，其存储空间不到文件，其存储空间不到文件，其存储空间不到8KB8KB。另外，预先装载另外，预先装载另外，预先装载另外，预先装载MIDIMIDI文件比波形文件容易得多。文件比波形文件容易得多。文件比波形文件容易得多。文件比波形文件容易得多。这样，在设计多媒体节目时，音乐的设置就变得这样，在设计多媒体节目时，音乐的设置就变得这样，在设计多媒体节目时，音乐的设置就变得这样，在设计多媒体节目时，音乐的设置就变得十分灵活。十分灵活。十分灵活。十分灵活。例2222由于MIDI文件是一系列指令，而不是波形，所以所占的存储空间 在以下这些情况时，使用在以下这些情况时，使用在以下这些情况时，使用在以下这些情况时，使用MIDIMIDI合成音乐将比波形合成音乐将比波形合成音乐将比波形合成音乐将比波形音频更合适：音频更合适：音频更合适：音频更合适：需要播放长时间高质量的音乐。需要播放长时间高质量的音乐。需要播放长时间高质量的音乐。需要播放长时间高质量的音乐。需要以音乐作为背景音响效果，同时从需要以音乐作为背景音响效果，同时从需要以音乐作为背景音响效果，同时从需要以音乐作为背景音响效果，同时从CD-ROMCD-ROM中装载其他数据，如图像、文字的显示等。中装载其他数据，如图像、文字的显示等。中装载其他数据，如图像、文字的显示等。中装载其他数据，如图像、文字的显示等。需要以音乐作为背景音响效果，同时播放波形音需要以音乐作为背景音响效果，同时播放波形音需要以音乐作为背景音响效果，同时播放波形音需要以音乐作为背景音响效果，同时播放波形音频，如音乐与语音同时输出。频，如音乐与语音同时输出。频，如音乐与语音同时输出。频，如音乐与语音同时输出。2323 在以下这些情况时，使用MIDI合成音乐将比波形音频更合WindowsWindows中的媒体播放器可直接播放中的媒体播放器可直接播放中的媒体播放器可直接播放中的媒体播放器可直接播放MIDIMIDI音乐音乐音乐音乐视听视听视听视听2424Windows中的媒体播放器可直接播放MIDI音乐视听视听23.1.3 音频处理音频处理声音的处理声音的处理声音的处理声音的处理包括包括包括包括录音、剪辑、去除杂音、混音、录音、剪辑、去除杂音、混音、录音、剪辑、去除杂音、混音、录音、剪辑、去除杂音、混音、合成等等。合成等等。合成等等。合成等等。一般一般一般一般声音处理的软件有声音处理的软件有声音处理的软件有声音处理的软件有UleadUlead、AudioEditor AudioEditor、CreativeCreative录音大师、录音大师、录音大师、录音大师、CakeWalkCakeWalk等。等。等。等。WindowsWindows中的中的中的中的“录音机录音机录音机录音机 具有最基本的声音具有最基本的声音具有最基本的声音具有最基本的声音录制和编辑功能。录制和编辑功能。录制和编辑功能。录制和编辑功能。(见见见见3.1.1 3.)3.1.1 3.)25253.1.3 音频处理声音的处理包括录音、剪辑、去除杂音、3.1.4 3.1.4 音频数据压缩音频数据压缩1 1基本压缩原理基本压缩原理基本压缩原理基本压缩原理 由于音频信号中存在着冗余，所以在计算机由于音频信号中存在着冗余，所以在计算机由于音频信号中存在着冗余，所以在计算机由于音频信号中存在着冗余，所以在计算机系统的音频数据的存储和传输中，系统的音频数据的存储和传输中，系统的音频数据的存储和传输中，系统的音频数据的存储和传输中，数据压缩数据压缩数据压缩数据压缩是必是必是必是必须的，要在声音质量、数据率、计算量三个方面须的，要在声音质量、数据率、计算量三个方面须的，要在声音质量、数据率、计算量三个方面须的，要在声音质量、数据率、计算量三个方面进行综合考虑。进行综合考虑。进行综合考虑。进行综合考虑。为了减少数据率，专家们致力于压缩编码的为了减少数据率，专家们致力于压缩编码的为了减少数据率，专家们致力于压缩编码的为了减少数据率，专家们致力于压缩编码的研究，国际电报电话咨询委员会研究，国际电报电话咨询委员会研究，国际电报电话咨询委员会研究，国际电报电话咨询委员会(CCITT)(CCITT)先后提出先后提出先后提出先后提出了一系列语音压缩编码的建议。了一系列语音压缩编码的建议。了一系列语音压缩编码的建议。了一系列语音压缩编码的建议。26263.1.4 音频数据压缩1基本压缩原理26音频信号的编码方法通常有：音频信号的编码方法通常有：基于音频数据的统计特性进行编码，其典型技术基于音频数据的统计特性进行编码，其典型技术基于音频数据的统计特性进行编码，其典型技术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是波形编码，其目标是使重建语音波形保持原波是波形编码，其目标是使重建语音波形保持原波是波形编码，其目标是使重建语音波形保持原波形的形状。形的形状。形的形状。形的形状。基于音频的声学参数进行参数编码，可进一步提基于音频的声学参数进行参数编码，可进一步提基于音频的声学参数进行参数编码，可进一步提基于音频的声学参数进行参数编码，可进一步提高压缩比，其目标是使重建音频保持原音频的特高压缩比，其目标是使重建音频保持原音频的特高压缩比，其目标是使重建音频保持原音频的特高压缩比，其目标是使重建音频保持原音频的特性。性。性。性。将上述两种编码结合起来，就是混合编码的方法。将上述两种编码结合起来，就是混合编码的方法。将上述两种编码结合起来，就是混合编码的方法。将上述两种编码结合起来，就是混合编码的方法。基于人的听觉特性进行编码，从人的听觉特性出基于人的听觉特性进行编码，从人的听觉特性出基于人的听觉特性进行编码，从人的听觉特性出基于人的听觉特性进行编码，从人的听觉特性出发，利用掩蔽效应，设计声学心理模型。发，利用掩蔽效应，设计声学心理模型。发，利用掩蔽效应，设计声学心理模型。发，利用掩蔽效应，设计声学心理模型。从而实现更高效率的数字音频的压缩。其中从而实现更高效率的数字音频的压缩。其中以以MPEG标准中的高频编码最有影响。标准中的高频编码最有影响。2727音频信号的编码方法通常有：27 2 2MP3MP3音乐音乐音乐音乐 MP3MP3是是是是 MPEG layer 3 MPEG layer 3 的缩写的缩写的缩写的缩写 MPEG(Moving Picture Expert Group)MPEG(Moving Picture Expert Group)，运动运动运动运动图像专家组图像专家组图像专家组图像专家组，是国际标准化组织成员，专门制定，是国际标准化组织成员，专门制定，是国际标准化组织成员，专门制定，是国际标准化组织成员，专门制定MPEGMPEG压缩标准中的音频部分，也就是压缩标准中的音频部分，也就是压缩标准中的音频部分，也就是压缩标准中的音频部分，也就是MPEGMPEG音音音音频层。频层。频层。频层。MP3 MP3是是是是MPEGMPEG音频压缩算法中压缩与解压缩计算音频压缩算法中压缩与解压缩计算音频压缩算法中压缩与解压缩计算音频压缩算法中压缩与解压缩计算方式的一种，用来处理高压缩率的声音信息。它方式的一种，用来处理高压缩率的声音信息。它方式的一种，用来处理高压缩率的声音信息。它方式的一种，用来处理高压缩率的声音信息。它所生成的声音文件音质接近所生成的声音文件音质接近所生成的声音文件音质接近所生成的声音文件音质接近CDCD，而文件大小却只，而文件大小却只，而文件大小却只，而文件大小却只有约其十二分之一。因此原本一张光盘上只能储有约其十二分之一。因此原本一张光盘上只能储有约其十二分之一。因此原本一张光盘上只能储有约其十二分之一。因此原本一张光盘上只能储存十几首存十几首存十几首存十几首CDCD格式的乐曲，若以格式的乐曲，若以格式的乐曲，若以格式的乐曲，若以MP3MP3格式进行存储，格式进行存储，格式进行存储，格式进行存储，则可储存则可储存则可储存则可储存100100多首。多首。多首。多首。282828那么那么MP3为什么会有这样神奇的效果呢为什么会有这样神奇的效果呢?原理原理原理原理:一方面一方面一方面一方面通过先进的编码技术，让未经压缩的原始声音通过先进的编码技术，让未经压缩的原始声音通过先进的编码技术，让未经压缩的原始声音通过先进的编码技术，让未经压缩的原始声音重新编码压缩；重新编码压缩；重新编码压缩；重新编码压缩；另一方面另一方面另一方面另一方面利用人耳的特点进行数据的缩减，利用人耳的特点进行数据的缩减，利用人耳的特点进行数据的缩减，利用人耳的特点进行数据的缩减，由于人的耳朵对于超过由于人的耳朵对于超过由于人的耳朵对于超过由于人的耳朵对于超过15kHz15kHz的声音就不是很灵敏了，所的声音就不是很灵敏了，所的声音就不是很灵敏了，所的声音就不是很灵敏了，所以将一些高频的声音信息删掉不会对声音效果有很大影响，以将一些高频的声音信息删掉不会对声音效果有很大影响，以将一些高频的声音信息删掉不会对声音效果有很大影响，以将一些高频的声音信息删掉不会对声音效果有很大影响，这样缩小声音存储所需占用的空间。这样缩小声音存储所需占用的空间。这样缩小声音存储所需占用的空间。这样缩小声音存储所需占用的空间。MP3 MP3格式的声音仍属于声波的一种，它是将原有的声格式的声音仍属于声波的一种，它是将原有的声格式的声音仍属于声波的一种，它是将原有的声格式的声音仍属于声波的一种，它是将原有的声波经过压缩形成波经过压缩形成波经过压缩形成波经过压缩形成MP3MP3的文件格式。的文件格式。的文件格式。的文件格式。所以一张所以一张所以一张所以一张MP3MP3音乐光盘可以将十几张的音乐光盘可以将十几张的音乐光盘可以将十几张的音乐光盘可以将十几张的CDCD音乐放到里音乐放到里音乐放到里音乐放到里面。若以一张音乐面。若以一张音乐面。若以一张音乐面。若以一张音乐CDCD专辑可以播放专辑可以播放专辑可以播放专辑可以播放6060分钟来算，一张分钟来算，一张分钟来算，一张分钟来算，一张MP3MP3音乐光盘将可以放十几小时的音乐，简直就像一个小音乐光盘将可以放十几小时的音乐，简直就像一个小音乐光盘将可以放十几小时的音乐，简直就像一个小音乐光盘将可以放十几小时的音乐，简直就像一个小型的音乐收藏柜一样。型的音乐收藏柜一样。型的音乐收藏柜一样。型的音乐收藏柜一样。2929那么MP3为什么会有这样神奇的效果呢?原理:29三个层次音频的压缩比和压缩后所产生声音的三个层次音频的压缩比和压缩后所产生声音的三个层次音频的压缩比和压缩后所产生声音的三个层次音频的压缩比和压缩后所产生声音的数据质量数据质量数据质量数据质量MPEG音频标准音频标准压缩比压缩比立体声信号立体声信号数据质量数据质量kb/sMPEG layer 14:1384MPEG layer 26:18:1192256MPEG layer 310:112:11121283030三个层次音频的压缩比和压缩后所产生声音的数据质量MPEG音 虽然虽然虽然虽然MP3MP3的好处很多，但由于采用压缩格式，在音质上毕竟的好处很多，但由于采用压缩格式，在音质上毕竟的好处很多，但由于采用压缩格式，在音质上毕竟的好处很多，但由于采用压缩格式，在音质上毕竟还是有一定损失的。还是有一定损失的。还是有一定损失的。还是有一定损失的。音频信号的压缩方法通常分为音频信号的压缩方法通常分为音频信号的压缩方法通常分为音频信号的压缩方法通常分为 音频信号压缩音频信号压缩音频信号压缩音频信号压缩无损压缩无损压缩无损压缩无损压缩有损压缩有损压缩有损压缩有损压缩 霍夫曼编码霍夫曼编码霍夫曼编码霍夫曼编码游程长度编码游程长度编码游程长度编码游程长度编码混合编码混合编码混合编码混合编码参数编码参数编码参数编码参数编码波形编码波形编码波形编码波形编码3131 虽然MP3的好处很多，但由于采用压缩格式，在音质上毕3.1.5 声音文件的格式声音文件的格式 在计算机中，声音文件也称为在计算机中，声音文件也称为音频文件音频文件。根据获得的途径和存储的方式不同，声音根据获得的途径和存储的方式不同，声音文件也有多种文件格式，不同格式的声音文件也有多种文件格式，不同格式的声音文件具有不同的存储特点。文件具有不同的存储特点。常见的声音文件格式有常见的声音文件格式有:WAV、MID、MP3 CD格式、格式、RM格式、格式、WMA格式格式32323.1.5 声音文件的格式 在计算机中，声音文件也称1 1WAVWAV格式格式格式格式 WAVWAV格式的音频文件是格式的音频文件是格式的音频文件是格式的音频文件是WindowsWindows中最常用的波形声音文中最常用的波形声音文中最常用的波形声音文中最常用的波形声音文件格式，符合件格式，符合件格式，符合件格式，符合RIFF(resource interchange file formatRIFF(resource interchange file format，资源交换文件格式资源交换文件格式资源交换文件格式资源交换文件格式)文件规范。文件规范。文件规范。文件规范。WAV WAV格式支持多种压缩算法。格式支持多种压缩算法。格式支持多种压缩算法。格式支持多种压缩算法。由于由于由于由于WAVWAV格式一般存放的是未经压缩处理的音频数据，所格式一般存放的是未经压缩处理的音频数据，所格式一般存放的是未经压缩处理的音频数据，所格式一般存放的是未经压缩处理的音频数据，所以体积相对较大以体积相对较大以体积相对较大以体积相对较大(1(1分钟需要分钟需要分钟需要分钟需要10MB)10MB)，不适合于在网络上，不适合于在网络上，不适合于在网络上，不适合于在网络上传播。传播。传播。传播。2 2MP3MP3格式格式 MP3MP3格式诞生于格式诞生于格式诞生于格式诞生于2020世纪世纪世纪世纪8080年代的德国，年代的德国，年代的德国，年代的德国，MPEGMPEG压缩是一压缩是一压缩是一压缩是一种有损压缩，种有损压缩，种有损压缩，种有损压缩，MPEG3MPEG3音频编码具有音频编码具有音频编码具有音频编码具有1010：112112：1 1的高压的高压的高压的高压缩率，同时基本保持低音频部分不失真，但是牺牲了声缩率，同时基本保持低音频部分不失真，但是牺牲了声缩率，同时基本保持低音频部分不失真，但是牺牲了声缩率，同时基本保持低音频部分不失真，但是牺牲了声音文件中音文件中音文件中音文件中12kHz12kHz到到到到16kHz16kHz高音频部分的质量来换取文件的高音频部分的质量来换取文件的高音频部分的质量来换取文件的高音频部分的质量来换取文件的尺寸。尺寸。尺寸。尺寸。由于由于由于由于MP3MP3文件尺寸小、音质好，因而为发展提供了良好文件尺寸小、音质好，因而为发展提供了良好文件尺寸小、音质好，因而为发展提供了良好文件尺寸小、音质好，因而为发展提供了良好的条件。直到现在，这种格式仍风靡全球，其作为主流的条件。直到现在，这种格式仍风靡全球，其作为主流的条件。直到现在，这种格式仍风靡全球，其作为主流的条件。直到现在，这种格式仍风靡全球，其作为主流音频格式的地位难以被撼动。音频格式的地位难以被撼动。音频格式的地位难以被撼动。音频格式的地位难以被撼动。33331WAV格式333 3MIDIMIDI文件文件文件文件MIDI(musical instrument digital interface)MIDI(musical instrument digital interface)MIDIMIDI文件的文件的文件的文件的优点优点优点优点是短小，一个是短小，一个是短小，一个是短小，一个6 6分多种、包含分多种、包含分多种、包含分多种、包含1616个乐器的文个乐器的文个乐器的文个乐器的文件也只是件也只是件也只是件也只是8080多多多多KBKB；缺点缺点缺点缺点是播放效果因软、硬件而异。是播放效果因软、硬件而异。是播放效果因软、硬件而异。是播放效果因软、硬件而异。MIDIMIDI文件主要用于原始乐器作品、流行歌曲的业余表演、文件主要用于原始乐器作品、流行歌曲的业余表演、文件主要用于原始乐器作品、流行歌曲的业余表演、文件主要用于原始乐器作品、流行歌曲的业余表演、游戏音轨以及电子贺卡等。游戏音轨以及电子贺卡等。游戏音轨以及电子贺卡等。游戏音轨以及电子贺卡等。4 4CDCD格式格式 “*“*CDACDA格式，这就是格式，这就是格式，这就是格式，这就是CDCD音轨了，它是当今世界上音轨了，它是当今世界上音轨了，它是当今世界上音轨了，它是当今世界上音质最好的数码音频格式。标准音质最好的数码音频格式。标准音质最好的数码音频格式。标准音质最好的数码音频格式。标准CDCD格式具有格式具有格式具有格式具有44441kHz1kHz的采样频率，速率的采样频率，速率的采样频率，速率的采样频率，速率88k88k秒，秒，秒，秒，1616位量化位数。位量化位数。位量化位数。位量化位数。CDCD音轨近音轨近音轨近音轨近似无损，因此它的声音基本上是忠于原声的。似无损，因此它的声音基本上是忠于原声的。似无损，因此它的声音基本上是忠于原声的。似无损，因此它的声音基本上是忠于原声的。34343MIDI文件345 5RealAudioRealAudio格式格式格式格式RealAudio RealAudio 主要适用于在网络上的在线音乐欣赏。主要适用于在网络上的在线音乐欣赏。主要适用于在网络上的在线音乐欣赏。主要适用于在网络上的在线音乐欣赏。RealReal文件的格式主要有：文件的格式主要有：文件的格式主要有：文件的格式主要有：RA(RealAudio)RA(RealAudio)、RM(RealMediaRM(RealMedia，RealAudio G2)RealAudio G2)和和和和RMX(ReRMX(RealAudio Secured)alAudio Secured)等。这些格式的特点是可以随网络等。这些格式的特点是可以随网络等。这些格式的特点是可以随网络等。这些格式的特点是可以随网络带宽的不同而改变声音的质量，在保证大多数人听到流带宽的不同而改变声音的质量，在保证大多数人听到流带宽的不同而改变声音的质量，在保证大多数人听到流带宽的不同而改变声音的质量，在保证大多数人听到流畅声音的前提下，令带宽较富裕的听众获得较好的音质。畅声音的前提下，令带宽较富裕的听众获得较好的音质。畅声音的前提下，令带宽较富裕的听众获得较好的音质。畅声音的前提下，令带宽较富裕的听众获得较好的音质。6 6WMAWMA格式格式格式格式 WMA(Windows Media Audio)WMA(Windows Media Audio)格式是微软开发的，格式是微软开发的，格式是微软开发的，格式是微软开发的，音质要强于音质要强于音质要强于音质要强于MP3MP3格式，更远胜于格式，更远胜于格式，更远胜于格式，更远胜于RARA格式，它和日本格式，它和日本格式，它和日本格式，它和日本YAMAHAYAMAHA公司开发的公司开发的公司开发的公司开发的VQFVQF格式一样，是以减少数据流格式一样，是以减少数据流格式一样，是以减少数据流格式一样，是以减少数据流量但保持音质的方法来达到比量但保持音质的方法来达到比量但保持音质的方法来达到比量但保持音质的方法来达到比MP3MP3压缩率更高的目的，压缩率更高的目的，压缩率更高的目的，压缩率更高的目的，WMAWMA的压缩率一般可以达到的压缩率一般可以达到的压缩率一般可以达到的压缩率一般可以达到1 1：1818左右。左右。左右。左右。WMAWMA支持音频流技术，适合在网络上在线播放支持音频流技术，适合在网络上在线播放支持音频流技术，适合在网络上在线播放支持音频流技术，适合在网络上在线播放.35355RealAudio格式353.1.6 语音合成与识别语音合成与识别 语音处理就是利用计算机对语音进行处理语音处理就是利用计算机对语音进行处理的技术。的技术。它包括两方面的内容：它包括两方面的内容：l l一是使人们能用语音来代替键盘输入和编辑文一是使人们能用语音来代替键盘输入和编辑文一是使人们能用语音来代替键盘输入和编辑文一是使人们能用语音来代替键盘输入和编辑文字，也就是使计算机具有字，也就是使计算机具有字，也就是使计算机具有字，也就是使计算机具有“听懂听懂听懂听懂”语音的能力语音的能力语音的能力语音的能力;这就是这就是这就是这就是语音识别技术语音识别技术语音识别技术语音识别技术；l l二是要赋予计算机二是要赋予计算机二是要赋予计算机二是要赋予计算机“讲话讲话讲话讲话”的能力，可以用语的能力，可以用语的能力，可以用语的能力，可以用语音输出结果，这就是音输出结果，这就是音输出结果，这就是音输出结果，这就是语音合成技术语音合成技术语音合成技术语音合成技术。36363.1.6 语音合成与识别 语音处理就是利用计算机对