第三章聲音2021/5/913.1多媒體作品中的聲音

聲音同視頻、動畫一樣，都是重要的信息表達(dá)方式，由于數(shù)字化音頻在加工、存儲、傳遞方面的方便性，它正成為信息化社會人們進(jìn)行信息交流的重要手段。2021/5/92

我們知道聲音是人類社會歷史最悠久、使用頻率最高的信息媒體。為什么它會成為使用頻率最高的信息表達(dá)方式呢？因為它具有了其它信息表達(dá)方式?jīng)]有的特點。分別是：

1、方便

2、直接

3、有效3.1.1聲音表達(dá)信息的特點2021/5/93聲音的特點使它有了許多應(yīng)用聲音在電影中的應(yīng)用無聲電影和有聲電影無聲電影定義：又稱“默片”。早期電影只有畫面，影片本身不發(fā)出聲音，劇中人物的說白通過動作、姿態(tài)以及插入字幕間接表達(dá)。無聲電影時期，誕生了一大批電影藝術(shù)大師，梅里愛、格里菲斯、卓別林、愛森斯坦、勒內(nèi)·克萊爾、茂瑙等，他們在電影創(chuàng)作實踐中已經(jīng)積累和完善了一套成熟的影像蒙太奇藝術(shù)。

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為什么要產(chǎn)生有聲電影？無聲電影如此好，為什么還會產(chǎn)生有聲電影呢？就是因為聲音具有了那些特點，使得聲音、對白的魅力不需要再做更多的渲染，就可以立即吸引所有觀眾的注意力

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如何記錄自然界和社會生活中的聲音信息，一直是人類夢寐以求的理想。直到19世紀(jì)愛迪生發(fā)明了留聲機(jī)，人們才能留住聲音；到了20世紀(jì)，隨著電磁技術(shù)和激光技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步出現(xiàn)了錄音機(jī)、cd和dvd播放機(jī)等聲音播放設(shè)備。隨著音頻壓縮技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了mp3、mp4、rm、wma等聲音格式，相應(yīng)出現(xiàn)了多種播放設(shè)備，常見的有：唱片播放機(jī)、錄音機(jī)、vcd播放機(jī)、cd播放機(jī)、dvd播放機(jī)、mp3、mp4、等。2021/5/963.12聲音的數(shù)字化表示在多媒體中，聲音的獲取有兩種方式：1.將聲音數(shù)字化。2.利用MIDI設(shè)備或用計算機(jī)軟件編寫MIDI音樂。2021/5/97二進(jìn)制數(shù)計算機(jī)是一個機(jī)器，不能像我們一樣能夠讀懂各種信息，它只能讀懂二進(jìn)制數(shù)。我們通常所用數(shù)字是十進(jìn)制數(shù)，它是逢10進(jìn)位，0，1，2，3，4，5，6，7，8，9是基本符號。二進(jìn)制就是逢2進(jìn)位的進(jìn)位制，0、1是基本算符。2021/5/98幾個二進(jìn)制數(shù)0→0001→0012→0103→0114→1005→1016→1107→1118→？2021/5/991.聲音的數(shù)字化1、聲音的數(shù)字化：把聲音（聲波）轉(zhuǎn)化為可以被計算機(jī)讀懂的數(shù)字信號，就叫聲音的數(shù)字化。2、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器：聲音的數(shù)字化需要一種轉(zhuǎn)換器。這種轉(zhuǎn)換器（設(shè)備），將時間上連續(xù)的模擬音頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)橛脕肀硎韭曇舻臄?shù)據(jù)序列。2021/5/910

圖3-1和圖3-2、圖3-3分別為模擬音頻信號波形及其數(shù)字化過程的示意圖。圖中橫軸表示時間，縱軸表示電壓，曲線代表原始模擬音頻信號，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換主要有如下兩個過程。2021/5/911（1）采樣

每隔一個時間間隔在模擬音頻波形上取一個幅度值。這樣，由一個連續(xù)的模擬音頻波形，產(chǎn)生了一組離散的數(shù)值序列。其中時間間隔被稱為采樣周期。因此，單位時間采樣的次數(shù)就是采樣頻率（又稱采樣率）。2021/5/912（2）量化

將模擬音頻信號的電壓幅值范圍劃分為個級數(shù)，每個級數(shù)對應(yīng)一個二進(jìn)制數(shù)字，將各個采樣結(jié)果提升或下降到級數(shù)值，形成一組二進(jìn)制數(shù)字序列。其中，N被稱為量化位數(shù)（單位名稱為比特bit），被稱為量化級。2021/5/913

經(jīng)過上述的采樣和量化，就可以將模擬音頻信號轉(zhuǎn)化為一組用來表示聲音的二進(jìn)制數(shù)字序列----數(shù)字音頻。采樣頻率和量化位數(shù)的增加會使數(shù)字音頻的質(zhì)量更有保證。但同時也會使數(shù)字音頻所占用的空間更大。因此，只要數(shù)字化的效果達(dá)到人的聽覺就可以了。典型的采樣頻率為5kHz到100kHz，量化位數(shù)為8bit或16bit。常見的音頻文件所占磁盤的存儲量計算公式為（單位：比特）：存儲量＝采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)×?xí)r間2021/5/914例題如果CD音質(zhì)的采樣頻率為44.1kHz，量化位數(shù)為16bit，那么，一首4分鐘CD雙聲道立體聲音樂的數(shù)據(jù)長度是多少？解：數(shù)據(jù)長度=44.1×1000×16×2×4×60=338688000（bit）這里有一些知識是：8bit=1byte1kb=1024b；1mb=1024kb數(shù)據(jù)長度=338688000÷8÷1024÷1024≈40.374Mb2021/5/915

數(shù)字音頻的數(shù)據(jù)量是相當(dāng)大的。我們需要借助編碼技術(shù)將數(shù)字音頻序列按一定的格式記錄下來。這樣就減少了數(shù)據(jù)量，更方便，順利地利用信息技術(shù)存儲、處理和傳輸數(shù)字音頻。數(shù)字音頻的常用編碼有波形編碼、參數(shù)編碼和混合編碼。（3)編碼2021/5/9161.波形編碼（適應(yīng)性強(qiáng)、音頻質(zhì)量好，但文件長度較大）2.參數(shù)編碼（壓縮率很高、但計算量大，保真度低）3.混合編碼（提高壓縮率的同時得到較高的音質(zhì)。）如MP3格式2021/5/917

多種編碼帶來多種格式的音頻文件，如mp3，rm，wma，wav等等。播放器對音頻格式的兼容性以及具體工作的要求，約束我們要用不同的音頻格式，因此經(jīng)常需要對音頻格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2021/5/918采樣——量化——編碼

簡而言之，聲音的數(shù)字化就是以下三個過程：2021/5/919MIDI音樂

“MIDI”，是英文musicalinstrumentdigitalinterface(樂器的數(shù)字化接口）的縮寫。整個MIDI系統(tǒng)包括合成器，電腦音樂軟件，音源，電腦，MIDI連線，調(diào)音臺，數(shù)碼錄音機(jī)等周邊設(shè)備。電腦可以將來源于鍵盤樂器的聲音信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息存入電腦。

MIDI本身意思只是音樂設(shè)備數(shù)字接口。這種接口技術(shù)的作用就是使電子樂器與電子樂器，電子樂器與電腦之間通過一種通用的通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，這種協(xié)議自然就是MIDI協(xié)議了。

MIDI的主要設(shè)備及其作用如表3-2所示。

2021/5/9202021/5/9212021/5/922MIDI音樂是利用電子樂器演奏樂曲，通過MIDI接口將演奏的樂曲、鍵名、力度、時值等信息（MIDI信號）輸入電腦，音序器對音樂信息進(jìn)行記錄、存儲、編輯，再由MIDI軟件進(jìn)行整理、加工，其中記錄著所要演奏的樂曲信息。最后再由合成器解釋MIDI中的音樂信息，將其與音源中的樣本合成，并通過揚(yáng)聲器還原為樂器聲音。

2021/5/9232021/5/9243.1.3數(shù)字化聲音與我們的生活在計算機(jī)的發(fā)展過程中，人們一直努力探索了利用計算機(jī)進(jìn)行聲音處理，尤其多媒體計算機(jī)產(chǎn)生以后，數(shù)字化聲音的應(yīng)用得到了空前的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。在我們的日常生活中，