数字音频技术

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     数字音频(Digital audio)技术是将多种音源(话筒、线路、光盘)的声音进行数字化录音、压缩与解压缩、混合、编辑、淡入淡出、放大、回放等处理的计算机技术。数字音频具有无损传输、复制与处理方便、精度高、可随机存取、数据文件易于保存等优点,它是多媒体课件中最常用的媒体之一。


数字音频示例(点击此图可听到声音)


  数字音频在多媒体课件中常用于表达人声、音乐、现场声、效果声等内容。例如在医学多媒体课件中可表达肺部呼吸、心跳声等教学内容。由于声音不仅可直接用于教学,而且具有帮助加强刺激、有利于记忆和增强效果的特点,因此在多媒体课件中被广泛采用。
  音频的制作包括:音频数字化采集(数字化录音);数字化的音频编辑和处理;增加各种特效;进行压缩和解压缩;按一定的格式存储等。音频的制作需要在计算机中安装专用硬件-声卡。它的作用是模/数(A/D)、数/模(D/A)转换、数字信号处理、立体声合成、模拟混音、提供MIDI接口和CD-ROM接口以及进行输出功率放大。目前常用的是量化精度为16位的声卡。PC系列微机上最常用的音频数据有下列几种文件格式:以波形文件表示的声音,文件扩展名为WAV。文件中的数据是经A/D转换后的声音数据,它一般不经压缩,因此占据较大的存储空间,播放时直接将声音数据经D/A转换为模拟信号输出,使用方便。CD-DA是标准激光唱盘上的声音,它的取样频率是44.1KHz,量化精度为16位,双声道,所以它的音质较高。以MIDI(Musical Instrument Digital Interface)文件表示的电子乐器声音,其扩展名是MID。MIDI文件含有音符、定时和多通道乐器配器。它占用存储空间较少,但制作和播放MIDI数据文件对声卡有一定的要求。音频数据的制作是在有声卡及其相应制作软件的环境中进行,其数据文件在多媒体课件开发工具软件中被调用,在有声卡的环境中播放。
  由于数字音频在多媒体课件中使用较多,具有很重要的作用,所以应制作出较高质量的音频数据,来提高整个课件的质量。下面几个问题是制作中常遇到的,应引起注意。
  (一)提高录音信噪比
  录音是制作的第一环节,它直接影响制作的质量。在录音时应选用合适的话筒、保持与声源适当的距离、保持录音现场的安静。用拾音器采集声音时,应提高换能器的性能和效率,若使用了前级放大器等外部硬件时,应提高它的信噪比。例如在医学多媒体课件中常用的声音有心跳、呼吸、胎心声、肠鸣等内容,录制时应提高信噪比,并在编辑是加以适当的处理。
  (二)选择适当的取样频率和量化精度
  数字化录音是取样频率越高、量化精度位数越多,则对原模拟音频的数字化效果越好、但数据量也越大,因此根据不同音质的信号源选择适当的取样频率和量化精度,则既可保证音质,又可尽量减少数据量,有利于数据的处理、存储和应用。通常设置取样频率时,声源为CD时设置为44.1KHz、为录音机时设置为22.05KHz、为人声话筒录音时设置为11.025KHz;设置量化精度时,CD设置为16位、录音机和话筒设为8位即可。是否采用立体声,也根据音源和应用环境而定。
  (三)声画同步问题
  在许多多媒体课件中对声画同步有较高的要求,但往往声音重放由于声卡的硬件处理而无问题,而图象、动画等媒体的显示却依赖于运行硬件环境,因而有快有慢,不能很好的做到声画同步。此时可采用有配音功能的制作软件,将音频与图象结合在一起,使其在播放时保持同步。常用的具有配音功能的软件有Premiere和Director等。