資源簡介

(共45張PPT)
復習
字符
編碼
字符編碼概念
計算機處理漢字的編碼過程
含義：字符轉換成二進制
組成：字符集和編碼方式等
常見字符編碼方案
作用：便于不同系統交換信息
英文：ASCII編碼
通用：unicode字符集與編碼方案(UTF-8等)
中文：GB2312-1980、GBK、GB18030-2005
輸入：輸入碼（拼音、五筆等）
輸出：字型碼（點陣&矢量）
處理：機內碼（基于交換碼計算而得）
數據編碼——聲音編碼
微信語音
真實說話聲音
微信語音 vs 真實聲音
振幅反映響度的強弱
時間
振幅
頻率反映音調的高低
人耳能聽到聲波頻率范圍是20-20000Hz
聲音的表示
失真、噪音
傳輸中易受干擾
連續變化
聲音的表示
多次傳輸失真嚴重、不易保存
聲音的表示
時間
振幅
連續變化
一、聲音數字化的實現過程
圖像
數字化
振幅
時間
聲音
數字化
一、聲音數字化的實現過程
以相等的時間間隔(通常為1秒)測得多少個聲音模擬信號的值。
用多少個采樣點表示
時間
1s
2s
3s
4s
5s
1
2
3
4
5
聲音采樣
振
幅
1. 聲音采樣
時間
1s
2s
3s
4s
5s
1
2
3
4
5
聲音采樣
采樣點越多還是越少質量更好？
振
幅
1. 聲音采樣
時間
1s
2s
3s
4s
5s
1
2
3
4
10
5
6
7
8
9
聲音采樣
采樣點越多還是越少質量更好？
振
幅
1. 聲音采樣
每秒采集1次
每秒采集2次
1. 聲音采樣
時間
1s
2s
3s
4s
5s
1
2
3
4
10
5
6
7
8
9
聲音采樣
采樣頻率：每秒采樣聲音的次數，單位為赫茲 (Hz)。
振幅
采樣頻率越高聲音還原度越好；但記錄數據越多，存儲容量越高。
1. 聲音采樣
時間
1s
2s
3s
4s
5s
1
2
3
4
10
5
6
7
8
9
聲音采樣
振幅
高保真音樂的采樣頻率至少為44.1kHz，即每秒采集44100次。
1. 聲音采樣
利用GoldWave打開或者在線版音頻處理軟件（https://www./edit）。
打開原始音頻，將其原始采樣頻率44100Hz改為5500Hz，比較不同采樣頻率的音頻質量。
體驗活動：44100Hz與5500Hz
1. 聲音采樣
體驗活動：44100Hz與5500Hz
時間
1s
2s
3s
4s
5s
2
1
4
5
1
3
5
7
5
2
聲音量化
將采樣點的值分級量化，變換到最接近的數字。
振
幅
用有限個數近似表示原來連續變化的值。
0
1
2
3
4
5
6
7
量
化
值
2.12
2. 聲音量化
時間
1s
2s
3s
4s
5s
2
1
4
5
1
3
5
7
5
2
聲音量化
0
1
2
3
4
5
6
7
2.12
分級越多還是越少質量會更好？
量
化
值
2. 聲音量化
時間
1s
2s
3s
4s
5s
5
2
9
10
2
7
11
15
11
5
12
14
0
2
4
6
8
11
9
5
3
1
10
13
15
7
量
化
值
分級越多還是越少質量會更好？
聲音量化
2. 聲音量化
1s
2s
3s
4s
5s
2
1
4
5
1
3
5
7
5
2
量
化
值
0
1
2
3
4
5
6
7
12
14
時間
1s
2s
3s
4s
5s
5
2
9
10
2
7
11
15
11
5
0
2
4
6
8
11
9
5
3
1
10
13
15
7
量
化
值
3位
二進制
4位
二進制
10
11
5
5
幾位
二進制
2. 聲音量化
12
14
時間
1s
2s
3s
4s
5s
5
2
9
10
2
7
11
15
11
5
0
2
4
6
8
量化值
11
9
5
3
1
10
13
15
7
聲音量化
量化位數：表示量化值的二進制位數。
量化位數越多，聲音越接近原始信號，音頻的質量越好；但所占存儲容量也越大。
2. 聲音量化
樣本序號 1 2 3 4 5
量化值（十進制） 5 2 9 10 7
二進制編碼 0101 0010 1001 1010 0111
樣本序號 6 7 8 9 10
量化值（十進制） 11 15 11 5 2
二進制編碼 1011 1111 1011 0101 0010
2. 聲音量化
聲音編碼
確立編碼規則，優化數據排列。
未壓縮、無損壓縮與有損壓縮
01010010
1001……
3. 聲音編碼
聲音編碼
確立編碼規則，優化數據排列。
未壓縮、無損壓縮與有損壓縮
WAV
聲音質量高
所占存儲容量較大
3. 聲音編碼
AAAEEEEEEEEEE
聲音編碼
無損壓縮：還原壓縮數據后
與壓縮前相同
優化數據
排列方式
A03E10
確立編碼規則，優化數據排列。
未壓縮、無損壓縮與有損壓縮
3. 聲音編碼
聲音編碼
APE
確立編碼規則，優化數據排列。
未壓縮、無損壓縮與有損壓縮
無損壓縮：還原壓縮數據后
與壓縮前相同
3. 聲音編碼
聲音編碼
確立編碼規則，優化數據排列。
未壓縮、無損壓縮與有損壓縮
3. 聲音編碼
聲音編碼
有損壓縮：損失信息，提高壓縮
比例，減少存儲容量
確立編碼規則，優化數據排列。
未壓縮、無損壓縮與有損壓縮
MP3
AMR
3. 聲音編碼
聲音編碼
確立編碼規則，優化數據排列。
未壓縮、無損壓縮與有損壓縮
生成音頻文件格式
類型 音頻格式文件
無壓縮 WAV
無損壓縮 APE
有損壓縮 MP3、AMR
3. 聲音編碼
將原始音頻另存為MP3格式，保存后查看兩者的大小。
注：文件大小查看方式——【點擊文件】-【右鍵】-【屬性】）
體驗活動：WAV與MP3
體驗活動：WAV與MP3
模擬
信號
聲音量化
聲音編碼
聲音采樣
數字
信號
一、聲音數字化的實現過程
不一樣？
影響因素？
微信語音 vs 真實聲音
模擬
信號
聲音采樣
聲音量化
聲音編碼
數字
信號
采集模擬值
分級量化
確定編碼規則
數據壓縮
(文件格式)
量化位數
采樣頻率
還有嗎？
二、影響音頻質量的因素
接收聲音信息的差異
聲道數
聲音錄制時的音源數量或回放時相應的揚聲器數量
二、影響音頻質量的因素
聲道數
聲音錄制時的音源數量或回放時相應的揚聲器數量
單聲道、雙聲道、環繞聲
單聲道
雙聲道
環繞聲
二、影響音頻質量的因素
= 采樣頻率×量化位數×聲道數
× 時間（秒）/8（字節）
音頻文件存儲容量
例：一首100s的雙聲道音頻，采樣頻率為44.1kHz，量化位數為16，計算該音頻所占的存儲容量。
44100×16×100×2 /8 = 17640000B ≈ 17MB
未壓縮
三、音頻文件存儲容量的計算
語音信息
交流
四、數字音頻的價值
移動支付
語音播報
四、數字音頻的價值
地圖
語音導航
四、數字音頻的價值
語音控制
智能家居
四、數字音頻的價值
記錄、保留
與再生文化
四、數字音頻的價值
聲音
編碼
聲音數字化的過程
音頻文件
計算與格式
采樣：確定采樣點
編碼：確定編碼規則
量化：確定量化值
采樣頻率
壓縮方式（文件格式）
音頻質量影響因素
音頻文件存儲容量的計算
常見音頻文件格式
量化位數
聲道數
五、小結
Q1. 聲音編碼的實現需要經歷哪三個過程？
Q2. 對于同一個原始音頻，聲音編碼時參數分別為采樣率10kHz、量化位數4位和采樣率44.1kHz、量化位數16位，哪一種音頻質量更好？
Q3. 無損壓縮后的數據可否還原成壓縮前的樣子？
六、練習
采樣、量化和編碼
采樣率44.1kHz、量化位數16位
可以。
謝謝！

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