数字音频作业及其答案.docx
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数字音频作业及其答案.docx
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数字音频作业及其答案
第一次作业:
1:
、声音可分为两种:
纯音和复合音,平时人们说话的声音属于哪一种?
语音的频次范围是多少?
音频往常包含哪几种声音信号?
其频次范围是多少?
2、请说明音频信号数字化的三个步骤?
3、如何理解“量化是信号数字化过程中重要的一步,而这一过程又是引入噪声的主要本源”这句话的含义?
经过哪些门路能够减小量化偏差?
4对双极性信号若采纳平均量化,则量化信噪比SNR与量化比特数之间的关系为:
SNR=6.02xN+1.76dB,试剖析此式对实质量化与编码的指导意义?
5:
、A/
D、D/A变换器的技术指标有哪些?
答:
1:
人们说话的声音为复合音,语言的频次范围为300HZ-3000HZ。
音频暴多语音、音乐、成效声等声音信号,频次范围为20HZ-20KHZ。
2:
1取样:
对连续信号按必定的时间间隔取样。
奈奎斯特取样定理以为,只需取样频次大于等于信号中所包含的最高频次的两倍,则能够依据其取样完整恢复出原始信号,这相当于当信号是最高频次时,每一周期起码要采纳两个点。
但这不过理论上的定理,在实质操作中,人们用混叠波形,进而使获得的信号更靠近原始信号。
2量化:
取样的失散音频要转变为计算机能够表示的数据范围,这个过程称为量化。
量化的等级取决于量化精度,也就是用多少位二进制数来表示一个音频数
据。
一般有8位,12位或16位。
量化精度越高,声音的保真度越高。
以8位的举例略微说明一下此中的原理。
若一台计算机能够接收八位二进制数据,则相当于能够接受256个十进制的数,即有256个电平数,用这些数来代表模拟信
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号的电平,能够有
256种,可是实质上采样后的某一时辰信号的电平不必定和
256个电平某一个相等,此时只好用最靠近的数字代码表示取样信号电平。
3编
码:
对音频信号取样并量化成二进制,但实质上就是对音频信号进行编码,但用不同的取样频次和不同的量化位数记录声音,在单位时间中,所需存贮空间是不同样的。
波形声音的主要参数包含:
取样频次.量化位数.声道数.压缩编码方案和数码率等,未压缩前,波形声音的码率计算公式为:
波形声音的码率=取样频次*量化位数*声道数/8。
波形声音的码率一般比较大,所以必需对变换后的数据进行压缩。
3:
量化是按四舍五入对采样的样本值进行计量的,这个过程会产生偏差可对噪声进行整形,提升采样频次等方法减小量化偏差
4:
量化比特数增添一位,则信噪比提升6dB,信噪比提升意味着声音动向范围的加宽,若采纳量化比特N=16的A/D变换器的数字声记录在磁带上能够扩展到98dB,靠近于交响乐动向范围,若将量化比特提升到N=20,可扩至人儿的
122dB动向范围。
5:
A/D的技术指标有:
分辨率、变换速率、量化偏差、偏移偏差、满刻度偏差和线性度偏差等。
D/A变换器的技术指标有:
分辨率和成即刻间。
第二次作业:
1.什么叫最小可闻阈?
什么叫遮蔽阈?
什么叫频域遮蔽?
什么叫时域遮蔽?
遮蔽效应的一般规律是什么?
2.何谓临界频带?
简述它在音频编码中的应用。
3.音频编码往常分为哪几类?
它们各有什么优弊端?
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4.声音压缩的依照是什么?
MPEG-1音频编码利用了听觉系统的什么特
性?
5.子带编码的基本思想是什么?
进行子带编码的利处是什么?
6.在MUSICAM的MPEGLayerI编码器的比特分派中,请读/写出32位“标题”:
111111001011010001011101所表示的信息。
7.什么叫做5.1声道围绕立体声?
8.MUSICAM音频比特流数据帧中的比率因子起什么作用?
9.简述杜比AC-3的音频编码原理,并比较AC-3与MPEG2(AAC)音频编码的异同。
10.如何理解AC-3的音频编码中的“指数”、“尾数”、“指数策略”?
11.MPEG-4音频编码有何特色?
MPEG-4音频编码标准拥有优秀的发展远景,主要表此刻哪些方面?
答:
1、最小可闻阈:
等响度曲线中的0方曲线以下地区为不行闻区,他表示固然人耳处存在必定的声压,却感觉不到,所以把0方等响度曲线命名为最小可闻阈;遮蔽阈:
当出现一个强度高于原频次的另一个频次声音时的最小可闻阈;频域掩
蔽:
强纯音遮蔽在其邻近同时发生的弱纯音的特征;强音压弱音,低频音压高
频音
2、当噪声遮蔽纯音是起作用的是以纯音频次为中心频次的必定频带宽度内
噪音频次。
假如频带内的噪声功率等于在噪声中刚能响到该纯音的功率所对应的频次。
临界频次表征了人类的主要听觉特征,他是研究纯音对窄带噪声遮蔽时被发现的,在家款噪声带宽时,最先是遮蔽量大增,但带宽超出必定值后,
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遮蔽量是不同增添;这类音频编码中的主要作用在于去掉大批的冗余,压缩数码率。
3、
(1)波形编码,包含自适应变换编码和子带编码:
适应性强,算法复杂度低,编解码延时短,重修音频信号质量一般较高,但压缩比不高。
(2)参数编码:
长处压缩比高,但计算量大,重修音频信号的质量差,自然度低,不合适高保真度要求的场合。
(3)混淆编码:
在较低的数码率上获得较高的音质。
:
4、压缩编码联合人的听觉特征将对听觉没关的信号删除,充足利用声音冗
余度以进一步节俭数码率而对恢复后的声音质量无影响。
MPEG-1利用了遮蔽效应的心理声学模型
5、子带编码的基本思想:
利用声音信号频谱散布的不平均,将其切割成很多子频带,就每一个子带分别进行编码。
利处:
(1)减少了各子带信号能量散布不平均的程度,减少了动向范围。
(2)可依据每个子带信号在感知上的重要性(即利用人对声音信号的感知模型),对每个子带内的采样值分派不同的比特数。
6、同步字,算法为其余算法,layerIII,加入冗余度信息列音频数据内,比特率为256kbit/s,采样频次44.1KHZ,它含有附带信道。
个人专用,开启强度立体声,封闭MS立体声,有片反权比特流为整体,?
7、5.1声道围绕立体声:
4/10
三个前方的左声道、右声道和中置声道以及两个后方的左、右围绕声道,
这五个声道皆为全频带的(20HZ~20KHZ),另一个超低音声道,其频带范围只有
(20~120HZ)将此超低音称为0.1声道,加上前方的五个声道,就构成了杜比数字的
5.1声道。
8、1充足利用量化器的量化范围,经过比特分派和比率因子相联合,能够表示动向范围超出120db;2若一个给定的子带中的量化噪声超出了心理声学模型所供给的遮蔽阈值,那么该子带的比率因子就该将调整减少许化噪声
9、原理:
采纳知压缩编码技术,将每一声道的音频数据经过时域混迭除去(TDAC)技术滤波后,依据人耳听觉特征区分为很多最优的狭小频段,对于每个频段,
频段内噪声信号的频次与实用信号的频次特别靠近,能够使遮盖效应发挥最大作用,频段之外的所有信号能够所有被滤除去而不会损害实用信号,进行由时域变换到频域的指数变换,变换系数的指数部分经编码后构成了整个信号大概的频谱包络,利用512个采样值点和256个采样值点两种长度构成块的切换,获得较好的频次分辨力,同时也能获得较高的编码效率
比较:
杜比AC-3和MPEG-2(AAC)都是利用人耳听觉系统在频域时域中的遮蔽效应以及心理声学模型,但那不同的是MPEG-2(AAC)比AC-3有更大的灵巧性,做到了极低的数据比特率下声音达到了广播级。
10、时域的PCM取样信号从时域变换到频域,获得一系列的频次系统,每
个频次以二进制指数形式表示,即由一个指数和一个尾数构成,指数反应信号的频谱包络,用频谱包络决定分派给每个尾数,获得高的声音质量,所以需对每一个归一化尾数的比特进行精选化分派,用频谱包络(指数)决定分派给每个尾数多少比特
11、特色:
高度的灵巧性和可扩展性。
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发展远景主要表此刻:
与从前的音频编码标准对比,MPEG-4增添了很多新的对于合成内容及场景描绘等的领域的工作,增添了诸如可分级性,音调变化、可编写性及延缓等新功能。
MPEG-4将从前发展优秀但互相独立的高质量音频编码、计算机音乐及合成语音等第一次归并在一同,在诸多领域内赐予高度的灵巧性。
为了实现鉴于内
容的编码,MPEG-4音频编码也引入了音频对象的观点。
AO能够是混淆声音中的任一种基本音,比如交响乐中某一种乐器的演奏者,或许电影声音中人物的
对白。
经过不同AO的混淆和去除,用户就能获得所需要的某种基本的混淆音。
别的,MPEG-4还支持自然声音、合成声音以及自然和合成声音混淆在一同的合
成/自然混淆编码。
以算法和工具形式对音频对象进行压缩和控制。
第三次作业:
1.什么是MIDI?
它有什么特色?
2.常用的MIDI乐音合成法有哪些?
请说明它们的基来源理。
3.什么是MP3,它有哪些特色?
请说明MP3与mp3PRO的差别、联系?
4.数字音频文件的格式往常分为哪两类?
它们各有什么特色?
5.常有的非压缩格式音频文件有哪些,压缩格式音频文件有哪些?
6.数字音频物理接口有哪些?
又有哪些数字音频接口标准?
请画出IEC958
(AES/EBU)音频接口数据格式,并加以详尽说明。
答案:
1:
MIDI是MIDI协会设计的音乐文件标准时当前最常用的格式、MIDI文件
记录的是指令而非数据,所以站有空间小;特色:
1非数据文件,而是指令;2
所需储存空间小;3声音质量取决于声音的输出设施,不会产生数据消耗问题
2:
常用的MIDI乐音合成法有:
频次调制(FM)合成法;波形表合成法。
原理:
6/10
FM合成法:
数字式频次调制合成音乐,使用数学模型描绘音乐波形,找到生成基波和睦波的方法,而且将其用数字的方法合成乐音是此中心。
波形合成法:
;早先录制各样典型乐器音符,利用采样的方法将其数字化,而后将数字化的样本乐音做成一张波形表,用他们取代频次合成中产生基本乐音的方法,而后经过合成和包络办理生成需要的乐音。
3:
MP3是MPEG-1标准音频层III;特色:
MP3的压缩码联合了MUSICAM和ASPEC两种算法,利用了人体听觉系统遮蔽效应中的频域遮蔽效应。
MP3与MP3PRO的差别与联系:
MP3与MP3PRO的音质同样,MP3PRO部分编码与MP3同样,可是MP3PRO比MP3pro对比将压缩率提升了两倍。
4:
数字音频文件的格式往常分为两大类:
波形音频文件和MIDI文件。
波形音频文件是经过声音录入设施录制的原始声音,直接记录了原始真切声音信息的数据文件,往常文件较大。
MIDI文件是一种音乐演奏指令序列,相当于曲谱,可利用声音输出设施或
与计算机相连的电子乐器进行演奏,其文件记录的是一系列指令而不是数字化后的波形数据,所以它占用储存空间比较小。
5:
常有的非压缩格式音频文件有:
wave和MIDI;压缩格式音频文件有REAL和MP3。
6:
数字音频物理接口有:
SCSI、AT
A、US
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B、IEEE1394;音频接口标准:
AES/EBU数字音频接口,CCIR数字音频接口,IEC数字音频接口,SPDIF数字音频接口,MADI多信道数字音频接口,MIDI音乐设施数字接口。
见P126。
第四次作业
1.什么是数字域频次平衡?
它有哪些种类及其特色?
2.请描绘CD盘的构造,以及CD激光唱机的工作原理。
3.请说明双声道旋转磁头式(R-DAT)数字磁带录音机的磁带种类,以及磁迹规格。
4.请说明磁光盘的记录读出原理。
5.请说明调音台的功能及构造。
6.请说明多声道固定磁头式(S-DAT)数字磁带录音机的磁带格式。
答案:
1、数字域频次平衡:
经过某种手段调整复合信号总所含有的频次重量幅度,以致某些频次重量的幅度增大或降低。
种类:
1、斜坡型:
频次平衡随频次变化表现单一指开或衰减,可在较宽的频次段对低频或高频进行赔偿,但不合适对窄频进行音色的调整;
2、峰谷型、平衡特征相像谐振峰,仅对某些频次点赔偿量最强,偏离流点频次的双侧,频次表现降落或上涨趋向,其赔偿量的上涨若,而衰减若山谷;
3、图式型:
在20HZ~200KHZ整个音频范围内,依照1/3或2/3倍频程安排多个固定频点推行峰谷型赔偿;4:
参量型:
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它是在峰谷型赔偿基础上增添了峰点双侧频次范围的幅变改变。
2、CD盘是由透明塑料、信息坑、反射光的金属膜以及保护层共同构成。
形状是圆形的外半径为60mm,信息坑用来储存信息;内径25mm,凹槽圆孔半径为5mm。
工作原理:
由半导体激光器产生780~630mm范围内的一束波长红光,经光学系统聚焦成光点。
照耀到数字音频光盘上的有无信号坑处,将产生强度不同的反射光。
经光电变换器件的变换可将储存在光盘上的数字音频信号变换为脉冲信号,再经数字信号办理,输出音频模拟信号,也可直接以数字音频信号输出。
3、磁带种类:
外形尺寸为73mmx54mmx10.5mm,比模拟机带盒的长边短,短边也短,容量大,能连续记录2小时;磁迹规格:
地区型信号配置,共分为上面沿地区、上副边沿地区、上ATF地区、主地区、下ATF地区、下副地区、下面缘地区等七个地区。
4、将磁性体加温到居里温度时,矫顽力将变至最小,用外面的弱磁场(偏磁场)很简单地改变磁性体内磁单元的磁化方向,以信号极性形成的磁单元的磁化方向与四周不同的一系列细小区段来进行信号记录储存;再对数据进行读取时,恰好与记录的数据过程相反。
5、功能:
调音台是一种将多路不同电平的音频信号经必需的办理,如动向、频次平衡、噪声克制、时间成效;依照节目要求声音素材应有的电平值加以混淆、分派,送入记录载体赐予记录或送至重放系统回放的一个控制、办理设施。
构造:
调音台是由通道输入组件、母线输入组件、输出总控组件、振荡器等单元以及各样按键、电平监测和输入输出插座面板构成。
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6、多声道固定磁头式数字磁带录音机是开盘系统,与模拟开盘外形相仿。
数字音频数据以特定格式、记录在平行磁带运动方向的多条磁迹上,此中特定格式有DASH和PD两种格式,DASH格式的磁带带速与采样频次、声道数相关。
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- 数字音频 作业 及其 答案