多媒體應(yīng)用設(shè)計(jì)師：多媒體基礎(chǔ)知識(shí)全接觸(4)

　　第四篇 聲音(音頻)

　　1.多媒體中的音頻處理技術(shù)

　　多媒體涉及到多方面的音頻處理技術(shù)，如：音頻采集、語(yǔ)音編碼/解碼、文——語(yǔ)轉(zhuǎn)換、音樂(lè)合成、語(yǔ)音識(shí)別與理解、音頻數(shù)據(jù)傳輸、音頻——視頻同步、音頻效果與編輯等。其中數(shù)字音頻是個(gè)關(guān)鍵的概念，它指的是一個(gè)用來(lái)表示聲音強(qiáng)弱的數(shù)據(jù)序列，它是由模擬聲音經(jīng)抽樣(即每隔一個(gè)時(shí)間間隔在模擬聲音波形上取一個(gè)幅度值)量化和編碼(即把聲音數(shù)據(jù)寫(xiě)成計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)格式)后得到的。計(jì)算機(jī)數(shù)字CD、數(shù)字磁帶(DAT)中存儲(chǔ)的都是數(shù)字聲音。模擬——字轉(zhuǎn)換器把模擬聲音變成數(shù)字聲音;數(shù)字——模擬轉(zhuǎn)換器可以恢復(fù)出模擬來(lái)的聲音。

　　一般來(lái)講，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)語(yǔ)音輸出有兩種方法：一是錄音/重放，二是文——語(yǔ)轉(zhuǎn)換。第二種方法是基于聲音合成技術(shù)的一種聲音產(chǎn)生技術(shù)，它可用于語(yǔ)音合成和音樂(lè)合成。而第一種方法是最簡(jiǎn)單的音樂(lè)合成方法，曾相繼產(chǎn)生了應(yīng)用調(diào)頻(FM)音樂(lè)合成技術(shù)和波形表(wavetable)音樂(lè)合成技術(shù)。

　　2.樂(lè)器數(shù)字接口MIDI的概念

　　現(xiàn)在我們用的最多的音頻名詞之一MIDI(musical instrument digital interface)是作為“樂(lè)器數(shù)字接口”的縮寫(xiě)出現(xiàn)的，并用它來(lái)泛指數(shù)字音樂(lè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。由于它定義了計(jì)算機(jī)音樂(lè)程序、合成器及其他電子設(shè)備交換信息和電子信號(hào)的方式，所以可以解決不同電子樂(lè)器之間不兼容的問(wèn)題。另外，標(biāo)準(zhǔn)的多媒體PC平臺(tái)能夠通過(guò)內(nèi)部合成器或連接到計(jì)算機(jī)MIDI端口的外部合成器播放MIDI文件，利用MIDI文件演奏音樂(lè)，所需的存儲(chǔ)量最少。

　　至于MIDI文件，是指存放MIDI信息的標(biāo)準(zhǔn)文件格式。MIDI文件中包含音符、定時(shí)和多達(dá)16個(gè)通道的演奏定義。文件包括每個(gè)通道的演奏音符信息：鍵通道號(hào)、音長(zhǎng)、音量和力度(擊鍵時(shí)，鍵達(dá)到最低位置的速度)。由于MDDI文件是一系列指令，而不是波形，它需要的磁盤(pán)空間非常少;并且現(xiàn)裝載MIDI文件比波形文件容易的多。這樣，在設(shè)計(jì)多媒體節(jié)目時(shí)，我們可以指定什么時(shí)候播放音樂(lè)，將有很大的靈活性。在以下幾種情況下，使用MIDI文件比使用波形音頻更合適：需要播放長(zhǎng)時(shí)間高質(zhì)量音樂(lè)，如想在硬盤(pán)上存儲(chǔ)的音樂(lè)大于4分鐘，而硬盤(pán)又沒(méi)有足夠的存儲(chǔ)容量;需要以音樂(lè)作背景音響效果，同時(shí)從CD-ROM中裝載其它數(shù)據(jù)，如圖像、文字的顯示;需要以音樂(lè)作背景音響效果，同時(shí)播放波形音頻或?qū)崿F(xiàn)文一語(yǔ)轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)音樂(lè)和語(yǔ)音的同時(shí)輸出。

　　3.常見(jiàn)的聲音文件格式

　　再接下來(lái)我們介紹七種目前最為流行的多媒體聲音文件效果讓你認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)：

　　· WAVE，擴(kuò)展名為WAV：該格式記錄聲音的波形，故只要采樣率高、采樣字節(jié)長(zhǎng)、機(jī)器速度快，利用該格式記錄的聲音文件能夠和原聲基本一致，質(zhì)量非常高，但這樣做的代價(jià)就是文件太大。

　　· MOD，擴(kuò)展名MOD、ST3、XT、S3M、FAR、669等：該格式的文件里存放樂(lè)譜和樂(lè)曲使用的各種音色樣本，具有回放效果明確，音色種類(lèi)無(wú)限等優(yōu)點(diǎn)。但它也有一些致命弱點(diǎn)，以至于現(xiàn)在已經(jīng)逐漸淘汰，目前只有MOD迷及一些游戲程序中尚在使用。

　　· MPEG-3，擴(kuò)展名MP3：現(xiàn)在最流行的聲音文件格式，因其壓縮率大，在網(wǎng)絡(luò)可視電話通信方面應(yīng)用廣泛，但和CD唱片相比，音質(zhì)不能令人非常滿意。

　　· Real Audio，擴(kuò)展名RA：這種格式真可謂是網(wǎng)絡(luò)的靈魂，強(qiáng)大的壓縮量和極小的失真使其在眾多格式中脫穎而出。和MP3相同，它也是為了解決網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬資源而設(shè)計(jì)的，因此主要目標(biāo)是壓縮比和容錯(cuò)性，其次才是音質(zhì)。

　　· Creative Musical Format，擴(kuò)展名CMF：Creative公司的專用音樂(lè)格式，和MIDI差不多，只是音色、效果上有些特色，專用于FM聲卡，但其兼容性也很差。

　　· CD Audio音樂(lè)CD，擴(kuò)展名CDA：唱片采用的格式，又叫“紅皮書(shū)”格式，記錄的是波形流，絕對(duì)的純正、HIFI。但缺點(diǎn)是無(wú)法編輯，文件長(zhǎng)度太大。

　　· MIDI，擴(kuò)展名MID：目前最成熟的音樂(lè)格式，實(shí)際上已經(jīng)成為一種產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其科學(xué)性、兼容性、復(fù)雜程度等各方面當(dāng)然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)本文前面介紹的所有標(biāo)準(zhǔn)(除交響樂(lè)CD、Unplug CD外，其它CD往往都是利用MIDI制作出來(lái)的)，它的General MIDI就是最常見(jiàn)的通行標(biāo)準(zhǔn)。作為音樂(lè)工業(yè)的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，MIDI能指揮各音樂(lè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，而且具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式，能夠模仿原始樂(lè)器的各種演奏技巧甚至無(wú)法演奏的效果，而且文件的長(zhǎng)度非常小。

　　總之，如果有專業(yè)的音源設(shè)備，那么要聽(tīng)同一首曲子的HIFI程度依次是：

　　原聲樂(lè)器演奏 > MIDI > CD唱片 > MOD > 所謂聲卡上的MIDI > CMF，而MP3及RA要看它的節(jié)目源是采用MIDI、CD還是MOD了。

　　另外，在多媒體材料中，存儲(chǔ)聲音信息的文件格式也是需要認(rèn)識(shí)的，共有：

　　WAV文件、VOC文件、MIDI文件、RMI文件、PCM文件以及AIF文件等若干種。

　　· WAV文件：Microsoft公司的音頻文件格式，它來(lái)源于對(duì)聲音模擬波形的采樣。用不同的采樣頻率對(duì)聲音的模擬波形進(jìn)行采樣可以得到一系列離散的采樣點(diǎn)，以不同的量化位數(shù)(8位或16位)把這些采樣點(diǎn)的值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，然后存入磁盤(pán)，這就產(chǎn)生了聲音的WAV文件，即波形文件。Microsoft Sound System軟件Sound Finder可以轉(zhuǎn)換AIF SND和VOD文件到WAV格式。

　　· VOC文件：Creative公司波形音頻文件格式，也是聲霸卡(sound blaster)使用的音頻文件格式。每個(gè)VOC文件由文件頭塊(header block)和音頻數(shù)據(jù)塊(data block)組成。文件頭包含一個(gè)標(biāo)識(shí)版本號(hào)和一個(gè)指向數(shù)據(jù)塊起始的指針。數(shù)據(jù)塊分成各種類(lèi)型的子塊。如聲音數(shù)據(jù)靜音標(biāo)識(shí)ASCII碼文件重復(fù)的結(jié)果重復(fù)以及終止標(biāo)志，擴(kuò)展塊等。

　　· MIDI文件：Musical Instrument Digital Interface(樂(lè)器數(shù)字接口)的縮寫(xiě)。它是由世界上主要電子樂(lè)器制造廠商建立起來(lái)的一個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)定計(jì)算機(jī)音樂(lè)程序 電子合成器和其它電子設(shè)備之間交換信息與控制信號(hào)的方法。MIDI文件中包含音符定時(shí)和多達(dá)16個(gè)通道的樂(lè)器定義，每個(gè)音符包括鍵通道號(hào)持續(xù)時(shí)間音量和力度等信息。所以MIDI文件記錄的不是樂(lè)曲本身，而是一些描述樂(lè)曲演奏過(guò)程中的指令。

　　· RMI文件：Microsoft公司的MIDI文件格式，它可以包括圖片標(biāo)記和文本。

　　· PCM文件：模擬音頻信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D變換)直接形成的二進(jìn)制序列，該文件沒(méi)有附加的文件頭和文件結(jié)束標(biāo)志。在聲霸卡提供的軟件中，可以利用VOC-HDR程序，為PCM格式的音頻文件加上文件頭，而形成VOC格式。Windows的Convert工具可以把PCM音頻格式的文件轉(zhuǎn)換成Microsoft的WAV格式的文件。

　　· AIF文件：Apple計(jì)算機(jī)的音頻文件格式。Windows的Convert工具同樣可以把AIF格式的文件換成Microsoft的WAV格式的文件。

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