1、許昌網站建設數字媒體技術導論教案課程名稱：數字媒體技術教學章節：第1章數字媒體技術概論教學目的：了解媒體、數字媒體的內涵及特性，了解數字媒體研究及應用開發的概況。教學重點：了解媒體的概念、特性及分類。掌握數字媒體的定義、傳播模式及其特性。指導數字媒體技術的研究及應用開發領域。教學難點：數字媒體特性及傳播模式教學器具：教學課件。教學課時：2學時授課教師：孫清偉教學內容：章節概要：第一章數字媒體技術概論1.1 媒體及特性1.1.1 媒體概念1.1.2 媒體特性1.2 數字媒體及特性1.2.1 數字媒體概念1.2.2 數字媒體特性1.2.3 數字媒體傳播模式1.3 數字媒體技術的研究領域1.3.1

2、數字媒體內容產業1.3.2 數字媒體技術發展趨勢1.3.3 數字媒體技術研究領域1.3.4 數字媒體應用領域主要內容許昌網站建設數字9媒體技術教案媒體概念及特性T數字媒體及特性數字媒體的研究領域媒體媒體特性媒體分類數字媒體數字媒體特性數字媒體傳播模式數字媒體內容產業數字媒體技術發展趨勢數字媒體技術研究領域數字媒體應用1.1 媒體及特性媒體，有時候也被稱媒介或媒質。媒體包括多種含義。媒體是一種工具，包括信息和信息載體兩個基本要素。一張光盤不能稱為媒體，只有記錄了信息，弁可進行信息傳播時才稱為媒體。1.1.1 媒體概念媒體的英文單詞是medium,源于拉丁文的medius,其含義是中介、中間的意思

3、，常用復數形式media。同時，媒體又是信息交流和傳播的載體。媒體包括兩層含義：(1)傳遞信息的載體，稱為媒介，是由人類發明創造的記錄和表述信息的抽象載體，也稱為邏輯載體，如文字、符號、圖形、編碼等。(2)存儲信息的實體，稱為媒質，如紙、磁盤、光盤、磁帶、半導體存儲器等。載體包括實物載體、或由人類發明創造的承載信息的實體，也稱為物理媒體。媒體分類媒體依據信息劃分具有不同表現形式。按照人的感覺，媒體可分為視覺媒體、聽覺媒體等；按照信息的表現形式，媒體可分為語言媒體、文字媒體、音樂媒體、圖形媒體、動畫媒體和視頻媒體等；按照信息的種類，媒體可分為新聞媒體、科技信息媒體、生活媒體等。媒體依據信息的載體

4、不同又有不同分類。按載體的種類不同，媒體可分為報紙、信件、電話、計算機、網絡等；按照不同應用方式，媒體可分為印刷媒體、幻燈、電影媒體、廣播電視媒體、計算機媒體、計算機多媒體、網絡媒體等。按照媒體產生的時間和歷史，媒體又可以分為新媒體和舊媒體(也有人說是傳統媒體)。按人們對載體的心理承認度，媒體又可分為時尚媒體和傳統媒體。按載體的傳播范圍，媒體又可分為個人媒體和大眾媒體。根據國際電信聯盟(ITU:InternationalTelecommunicationUnion)電信標準部推出的ITU-TI.374建議的定義，可以將媒體劃分為如下五類：感覺媒體表示媒體表現媒體存儲媒體傳輸媒體感覺媒體(Per

5、ception),是指能夠直接作用于人的感覺器官，使人產生直接感覺(視、聽、嗅、味、觸覺)的媒體，如語言、音樂、各種圖像、圖形、動畫、文本等。表示媒體(Presentation),是指為了傳送感覺媒體而人為研究出來的媒體，借助這一媒體可以更加有效地存儲感覺媒體，或者是將感覺媒體從一個地方傳送到遠處另外一個地方的媒體，如語言編碼、電報碼、條形碼、語言編碼，靜止和活動圖象編碼以及文本編碼等。顯示媒體(Display),是顯示感覺媒體的設備。顯示媒體又分為兩類，一類是輸入顯示媒體，如話筒，攝象機、光筆以及鍵盤等，另一種為輸出顯示媒體，如揚聲器、顯示器以及打印機等，指用于通信中，使電信號和感覺媒體間產

6、生轉換用的媒體。存儲媒體(Storage),用于存儲表示媒體，也即存放感覺媒體數字化后的代碼的媒體稱為存儲媒體。例如磁盤、光盤、磁帶、紙張等。簡而言之，是指用于存放某種媒體的載體。傳輸媒體(Transmission)，傳輸媒體是指傳輸信號的物理載體，例如同軸電纜、光纖、雙絞線以及電磁波等都是傳輸媒體。1.1.2 媒體特性現在的媒體信息一般是集數據、文字、圖形與圖像等為一體的綜合媒體信息，其主要特性為：多樣性、集成性、交互性、信息接收方便性、信息使用方便性。1.2 數字媒體及特性1.2.1 數字媒體概念計算機存儲、處理和傳播的信息媒體為數字媒體(digitalmedia)。數字媒體包括兩個方面。

7、(1)信息，內容采用二進制表示；(2)媒介，能存儲、傳播二進制信息。數字媒體是數字化的內容作品以現代網絡為主要傳播載體，通過完善的服務體系，分發到終端和用戶進行消費的全過程。(我國的數字媒體概念)數字媒體是指最終以二進制數的形式記錄、處理、傳播、獲取的信息媒體。這些媒體包括數字化的文字、圖形、圖像、聲音、視頻影像和動畫及其編碼等邏輯媒體和存儲、傳輸、顯示邏輯媒體的物理媒體。但常常指邏輯媒體。從微觀上來講，數字媒介就是以數字的形式存在的內容，存儲、傳輸、接收數字媒體內容的設備。從宏觀上來講，數字媒介就是數字內容、設備和介質。1.2.2 數字媒體特性(1)數字化我們過去熟悉的媒體幾乎都是以模擬的方

8、式進行存儲和傳播的，而數字媒體卻是以比特的形式通過計算機進行存儲、處理和傳播。比特只是一種存在的狀態：開或關、真或假、高或低、黑或白，總之簡記為0或1。比特易于復制，可以快速傳播和重復使用，不同媒體之間可以相互混合。比特可以用來表現文字、圖像、動畫、影視、語音及音樂等信息。(2)交互性交互性能的實現，在模擬域中是相當困難的，而在數字域中卻容易得多。因此，具有計算機的“人機交互作用”是數字媒體的一個顯著特點。數字媒體就是以網絡或者信息終端為介質的互動傳播媒介。(3)趣味性互聯網、IPTV、數字游戲、數字電視、移動流媒體等為人們提供了寬廣的娛樂空間，媒體的趣味性真正體現出來。如觀眾可以參與電視互動

9、節目，觀看體育賽事的時候可以選擇多個視角，從浩瀚的數字內容庫里搜索弁觀看電影和電視節目，分享圖片和家庭錄像，瀏覽好品質內容。(4)集成性媒體技術是結合文字、圖形、影像、聲音、動畫等各種媒體的一種應用，弁且是建立在數字化處理的基礎上的。它不同于一般傳統文件，是一個利用電腦技術的應用來整合各種媒體的系統。媒體依其屬性的不同可分成文字、音頻及視頻；其中，文字可分為文字及數字，音頻(Audio)可分為音樂及語音，視頻(Video)可分為靜止圖像、動畫及影片等；其中包含的技術非常廣，大致有電腦技術、超文本技術、光盤儲存技術及影像繪圖技術等。而計算機多媒體的應用領域也比傳統多媒體更加廣闊，如CAI、有聲圖

10、書、商情咨詢等，都是計算機多媒體的應用范圍。(5)技術與藝術的融合信息技術與人文藝術、左腦與右腦之間都有著明顯差異，但數字媒體傳播卻可以在這些領域之間架起橋梁。計算機的發展與普及已經使信息技術離開了純粹技術的需要，數字媒體傳播需要信息技術與人文藝術的融合。例如，在開發多媒體產品時，技術專家要負責技術規劃，藝術家/設計師要負責所有可視內容，清楚觀眾的欣賞要求。1.2.3 數字媒體傳播模式數字媒體是利用數字電視技術、網絡技術，通過互聯網、寬帶局域網、無線通信網和衛星等渠道，以電視、電腦和手機為終端，向用戶提供視頻、音頻、語音數據服務、連線游戲、遠程教育等集成信息和娛樂服務的一種傳播形式。(1)大眾

11、傳播模式傳統的大眾傳播媒體，是一對多的傳播過程，由一個媒介出發達到大量的受眾，如圖1-1所示。無論何種媒體信息，如文本、圖像或聲音、視頻，通過編碼后都轉換成比特。信號就是比特流。反饋圖1-1施拉姆的大眾傳播模式實際的音頻和視頻信息都是連續變化的模擬信息。編碼的過程實際上是根據一定的協議或格式把這種模擬信息轉換成比特流的過程。8個比特組成一個字節，也稱一個碼字。譯碼是編碼的逆過程，它是根據相同的協議把比特流轉換成媒體信息，同時去掉比特流在傳播過程中混入的噪聲的過程。比特流實際上包括信息碼和控制碼兩部分。從傳播學的角度分析，編碼是把信息轉換成可供傳播的符號或代碼；譯碼就是指從傳播符號中提取信息。(

12、2)媒體信息傳播模式1949年，信息論創始人、貝爾實驗室的數學家香農與韋弗一起提出了傳播的數學模式，如圖1-2所示。一個完整的信息傳播過程應包括信息來源(source)、編碼器(encoder)、信息(message)、通道(channel)、解碼器(decoder)、接收器(receiver)。其中，“通道”就是香農對媒介的定義，技術上定義為銅線、同軸電纜等。解碼編碼目的受眾(傳播者)反饋圖1-2香農一韋弗的傳播過程模式(3)數字媒體傳輸模式數字媒體系統完全遵循信息論的通信模式。從通信技術上看，它主要由計算機和網絡構成,如圖1-3所示。它在傳播應用方面比傳統的大眾傳播更有獨特的優勢。在數字媒

13、體傳播模式中，信源和信宿都是計算機。因此，信源和信宿的位置是可以隨時互換的。這與傳統的大眾傳播如報紙、廣播電視等相比，發生了深刻的變化和革命。圖1-3數字媒體傳播模式數字媒體傳播的理想信道是具有足夠帶寬的、可以傳輸比特流的高速網絡信道。網絡可能由電話線、光纜或衛星通信構成。圖6描述的是兩點之間的傳播過程，實際上數字媒體可以是多點之間的傳播，如圖1-4所示。圖1-4網絡上的多點傳播模式(4)超媒體傳播模式范德比爾大學的兩位工商管理教授一一霍夫曼與納瓦克(Donna L.Hoffman and ThomasP.Novak)提出了超媒體的概念?；舴蚵J為以計算機為媒介的超媒體傳播方式延伸成多人的互動

14、溝通模式；傳播者( F-Firm )與消費者(C-Consumer)之間的信息傳遞是雙向互動的、非線性的、多途徑的過程，如圖 1-5所示F C / 谷圖1-5超媒體傳播模式超媒體整合全球互聯網環境平臺的電子媒體，包括存取該網絡所需的各項軟硬件。此媒體可達到個人或企業二者彼此以互動方式存取媒體內容，弁透過媒體進行溝通。超媒體傳播理論是學者們第一次從傳播學的角度研究互聯網等新型媒介，得到了國際網絡傳播學研究者的重視。1.3 數字媒體技術的研究領域1.3.1 數字媒體內容產業互聯網和數字技術的快速發展正在顛覆傳統媒體，使得人們獲取信息、瀏覽信息、以及對信息反饋的方式都在發生相當大的變化，如圖1-6所

15、示。網絡使用者媒體消費行為調查結果數字媒體產業價值鏈數字媒體新趨勢將在未來幾年內成為不容忽視的重大經濟驅動力，目前主要呈現出幾大發展趨勢。數字媒體產業價值鏈的延伸，是在3C融合基礎上，傳媒業、通信業和廣電業相互滲透所形成的新的產業形態，如圖1-7所示。數字媒體產業價值鏈(1)內容創建內容創建是數字媒體價值鏈過程中的第一個階段。數字媒體對象的創建有多種手段，可掃描儀等設備可將電視 例如應用視頻;可以從某些數字媒體對創建階段的產品的存在包括存儲管理，查詢管以從非數字化的媒體對象中采集，例如利用視頻采集卡、音頻采集卡、信號、聲音、圖片等采集為數字媒體；可以從已有的數字媒體對象中截取,編輯軟件可以截取

16、數字視頻中的某些片斷或數字聲音中的某一部分象中分離，例如將數字視頻分解為靜態的圖片或單獨的數字聲音等。形式一般是在存儲介質中的各種格式的媒體文件。數字媒體產業價值鏈(2)內容管理在數字媒體價值鏈中，數字媒體的內容管理是非常重要的一個階段,理，目錄、索引等等，在這個階段，數字媒體攜帶的信息需要被格式化地表示出來，它的使用也將在管理階段被規范。目前對數字媒體的管理大都是各個應用程序中根據應用的需要單獨設計、單獨完成的。許昌網站建設(3)內容發行信息發布環節的主要作用是將信息送到用戶端。例如，對數字媒體對象的買賣交易、在線銷售等。和管理階段一樣，目前對數字媒體的發布也是每個應用程序單獨設計、單獨完成

17、。(4)應用開發應用開發是將內容展現給用戶的應用，包括音樂點播服務、視頻點播服務、游戲服務等。將制作出來的數字媒體內容，經過一定的資源整合和優化配置，形成新的應用提供能力。弁向數字媒體的運營平臺合作，共同向客戶提供服務。數字媒體產業價值鏈(5)運營接入運營接入是提供具體將數字媒體應用提供和傳播給客戶的運營平臺和傳輸通道。采用一系列先進的網絡技術手段，實施內容產品管理、帶寬管理、網絡使用的授權管理、安全認證服務等。(6)價值鏈集成價值鏈集成指面向客戶銷售和交易數字媒體時，存在著最后對價值鏈的集成環節，以提供給最終客戶更高性價比、內涵豐富的各種服務集成產品，為整個價值鏈創造更多價值。價值鏈的集成包

18、括商務集成和技術集成。(7)媒體應用客戶利用各種接收裝置來獲取數字媒體的內容，如PC、STB機頂盒、零售顯示屏、無線網關、信息站、媒體網關等等。數字媒體的最終使用者既是價值鏈的起點、價值鏈的歸宿，也是價值鏈的源泉。1.3.2 數字媒體技術發展趨勢數字媒體內容產業將內容制作技術以及平臺、音視頻內容搜索技術、數字版權保護技術、數字媒體人機交互與終端技術、數字媒體資源管理平臺與服務、數字媒體產品交易平臺等六個方向定義為發展重點。其中，前四個屬于技術與平臺類，后兩個屬于技術與服務類。數字媒體技術六個重點發展方向內容制作技術以及平臺：應以高質量和高效率制作為導向，研究開發國際先進的數字媒體內容制作軟件或

19、功能插件。音視頻內容搜索技術：海量數字內容檢索技術使數字內容能夠得到有效的制作、管理與充分的利用。數字版權保護技術：為了保障數字媒體產業的持續、健康發展，必須采取一套有效的數字版權保護機制。這是數字媒體服務產業發展的核心問題之一。數字媒體人機交互與終端技術：如何將數字媒體用最好的體驗手段展現給用戶，是數字媒體產業最后能否得到市場接受的重要環節。數字媒體資源管理平臺與服務：對紛繁復雜的海量數字內容素材、音視頻作品及最終產品，需要建立基于內容描述的資源集成、存儲、管理、數字保護、高效的多媒體內容檢索與信息復用機制等服務。數字媒體產品交易平臺與服務：在統一的數字媒體運營與監管標準與規范制約下，通過貫

20、穿數字媒體產品制作、傳播與消費全過程的版權受控形成自主創新的數字媒體交易與服務體系。1.3.3 數字媒體技術研究領域數字媒體涉及的技術范圍很廣，技術很新、研究內容很深，是多種學科和多種技術交叉的領域。主要技術范疇包括：(1)數字媒體表示與操作，包括數字聲音及處理、數字圖像及處理、數字視頻及處理、數字動畫技術等。(2)數字媒體壓縮，包括通用壓縮編碼、專門壓縮編碼(聲音、圖像、視頻)技術等。(3)數字媒體存儲與管理，包括光盤存儲(CD技術、DVD技術等)、媒體數據管理、數字媒體版權保護等。(4)數字媒體傳輸，包括流媒體技術、P2P技術等。數字媒體的技術范疇規劃了數字媒體技術的研究領域，其主要的研究

21、方向包括：(1)數字聲音處理包括音頻及其傳統技術(記錄、編輯技術)、音頻的數字化技術(采樣、量化、編碼)數字音頻的編輯技術、話音編碼技術(如PCM、DA、ADM)o數字音頻技術可應用于個人娛樂、專業制作、數字廣播等。(2)數字圖像處理包括數字圖像的計算機表示方法(位圖、矢量圖等)、數字圖像的獲取技術、圖像的編輯與創意設計。常用的圖像處理軟件有Photoshop等。數字圖像處理技術可應用于家庭娛樂、數字排版、工業設計、企業徽標設計、漫畫創作、動畫原形設計、數字繪畫創作。(3)數字視頻處理包括數字視頻及其基本編輯技術、后期特效處理技術。常用的視頻處理軟件有Premiere等。數字視頻處理技術可應用

22、于個人、家庭影像記錄、電視節目制作、網絡新聞。(4)數字動畫設計包括動畫的基本原理、動畫設計基礎(包括環節：構思、劇本、情節鏈圖片、模板與角色、背景、配樂)、數字二維動畫技術、數字三維動畫技術、數字動畫的設計與創意。常用的動畫設計軟件有3DMAX、Flash等。數字動畫可應用于少兒電視節目制作、動畫電影制作、電視節目后期特效包裝、建筑和裝潢設計、工業計算機輔助設計、教學課件制作等。(5)數字游戲設計包括游戲設計相關軟件技術(DirectX、OpenGL、Director等)、游戲設計與創意。(6)數字媒體壓縮包括數字媒體壓縮技術及分類、通用的數據壓縮技術(行程編碼、字典編碼、嫡編碼等)、數字媒

23、體壓縮標準，如用于聲音的MP3、MP4、用于圖像的JPEG、用于運動圖像的MPEG。(7)數字媒體存儲包括內存儲器、外存儲器、光盤存儲器等。(8)數字媒體管理與保護包括數字媒體的數據管理、媒體存儲模型及應用、數字媒體版權保護概念及框架、數字版權保護技術，如加密技術、數字水印技術、權利描述語言等。(9)數字媒體傳輸技術包括流媒體傳輸技術、P2P技術、IPTV技術等。等等。1.3.4 數字媒體應用領域數字媒體有著廣泛的應用和開發領域，包括教育培訓、電子商務、信息發布、游戲娛樂、電子出版、創意設計等。下面的內容介紹了數字媒體在一些領域內的應用。數字媒體應用領域一一教育培訓在教育培訓方面，可以開發遠程

24、教育系統、網絡多媒體資源、制作數字電視節目等。數字媒體因能夠實現圖文弁茂、人機交互、反饋，從而能有效地激發受眾的學習興趣。用戶可以根據自己的特點和需要來有針對性地選擇學習內容，主動參與。以互聯網為基礎的遠程教學，極大地沖擊著傳統的教育模式，把集中式教育發展成為使用計算機的分布式教學。學生可以不受地域限制，接受遠程教師的多媒體交互指導。因此，教學突破了時空的限制，并且能夠及時交流信息，共享資源。數字媒體應用領域一一電子商務在電子商務領域，開發網上電子商城，實現網上交易。網絡為商家提供了推銷自己的機會。通過網絡電子廣告、電子商務網站，能將商品信息迅速傳遞給顧客，顧客可以訂購自己喜愛的商品。目前，國

25、際上比較流行的電子商務網站有網上拍賣電子灣eBAY、網絡書店amazon,國內的電子商務網站有卓越網()、阿里巴巴()、淘寶網()等。數字媒體應用領域一一信息發布在信息發布方面，組織機構或個人都可以成為信息發布的主體。各公司、企業、學校及政府部門都可以建立自己的信息網站，通過媒體資料展示自我和提供信息。超文本鏈接使大范圍發布信息成為可能。討論區、BBS可以讓任何人發布信息，實時交流。如清華大學的BBS水木清華站()擁有廣泛的國內外用戶。另外，博客、播客等形式提供了展示自我和發布個人信息的舞臺。數字媒體應用領域一一個人娛樂在個人娛樂方面，開發娛樂網站，利用IPTV、數字游戲、影視點播、移動流媒體

26、等為人們提供娛樂。隨著數據壓縮技術的改進，數字電影從低質量的VCD上升為高質量的DVDo通過數字電視，不僅可以看電視、錄像，實現視頻點播，而且微機、互聯網、聯網電話、電子郵箱、電腦游戲、家居購物和理財都可以使用。另外，數碼相機、數碼攝像機及DVD光碟的發展，也推動了數字電視的發展。電腦游戲已成為流行的娛樂方式，特別是網絡在線游戲因其新穎、開放、交互性好和娛樂性強等特點，受到越來越多人的青睞。數字媒體應用領域一一電子出版在電子出版方面，開發多媒體教材，出版網上電子雜志、電子書籍等。實現編輯、制作、處理輸出數字化，通過網上書店，實現發行的數字化。電子出版是數字媒體和信息高速公路應用的產物。我國新聞

27、出版署對電子出版物曾有以下界定：“電子出版物系指以數字代碼方式將圖、文、聲、像等信息存儲在磁、光、電介質上，通過計算機或類似設備閱讀使用，弁可復制發行的大眾傳播媒體。”目前，電子出版物基本上可以分為兩大類：封裝型的電子書刊和電子網絡出版物。前者以光盤等為主要載體，后者以多媒體數據庫和Internet為基礎。電子出版物的內容可以包括教育、學術研究、醫療資料、科技知識、文學參考、地理文物、百科全書、字典詞典、檢索目錄、休閑娛樂等。目前，許多國內外報刊雜志都有相應的網絡電子版，如中國青年報()等。許昌網站建設數字13媒體技術教案許昌網站建設表1-1電子出版與傳統出版的比較比較方面出版物、出版形式內容

28、編輯制作介質發行方式閱讀方式1傳統出版物有紙印刷文字、圖片電子照排紙張傳統傳統電子出版物光盤出版多媒體信息多媒體制作光盤傳統多媒體計算機電子出版物網絡出版多媒體信息多媒體制作硬磁盤Internet網絡多媒體計算機數字媒體應用領域一一創意設計創意設計方面，包括工業設計，企業徽標設計，漫畫創作、動畫原形設計、數字繪畫創作，游戲設計等。創意設計是多媒體活潑性的重要來源，好的創意不僅使應用系統獨具特色，也大大提高了系統的可用性和可視性。精彩的創意將為整個多媒體系統注入生命與色彩。多媒體應用程序之所以有巨大的誘惑力，主要是其豐富多彩的多種媒體的同步表現形式和直觀靈活的交互功能。數字媒體應用領域一一虛擬現

29、實虛擬現實(VirtualReality,VR)綜合了計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等領域的最新成果，用以生成一個具有逼真的三維視覺、聽覺、觸覺及嗅覺的模擬現實環境即虛擬環境，是就可與之交互作在那里完全模是由計算機硬件、軟件以及各種傳感器所構成的三維信息的人工環境,可實現的和不可實現的物理上的、功能上的事物和環境，用戶投入這種環境中,用。例如，美國在訓練航天飛行員時，總是讓他們進入到一個特定的環境中，擬太空的情況，讓飛行員接觸太空環境的各種聲音、景像，以便能夠在遇到實際情況時能做出正確的判斷。沉浸(immersion)、交互(interaction)和構想(imaginatio

30、n)是虛擬現實的基本特征。虛擬現實在娛樂、醫療、工程和建筑、教育和培訓、軍事模擬、科學和金融可視化等方面獲得了應用，有很大的發展空間。練習與思考：數字媒體技術導論劉清堂等北京清華大學出版社2008.3第13頁一、填空題二、簡答題數字媒體技術導論教案課程名稱：數字媒體技術教學章節：第2章數字音頻技術基礎教學目的：了解音頻的三個特性及概念、了解常用的聲音記錄設備及錄制編輯軟件，知道數字音頻的文件格式及特性。掌握音頻數字化的過程及編輯軟件的操作和應用。教學重點：音頻的三個特性及概念，聲音記錄設備及錄制編輯軟件，數字音頻的文件格式及特性。教學難點：音頻數字化的過程及數字音頻質量和參數的關系教學器具：教

31、學課件。教學課時：4學時授課教師：孫清偉教學內容：章節概要：第二章數字音頻技術基礎2.1 音頻技術及特性2.2 音頻數字化2.3 數字音頻質量及格式2.4 數字音頻的編輯技術2.5 數字音頻技術應用主要內容：E音頻的概念及特性模擬音頻記錄設備及特性廠，什么是數字音頻1. 音頻的數字化過程音頻數據率及質量I .聲音文件格式. 音頻的編輯方式意數字音頻處理設備/音頻編輯軟件簡介數字音頻編輯實例模擬音頻處理設備音頻的數字化數字音頻質量及格式,數字音頻)數字音頻的編輯技術上數字音頻技術的應用學習目標：(1)知道音頻的三個特性及其相關概念。(2)說出幾種聲音記錄設備。(3)了解模擬音頻處理技術涉及到的設

32、備及各自主要功能(4)掌握音頻數字化的過程(5)能夠列舉幾種常見數字音頻格式，弁進行簡單的比較。(6)了解幾款常見的數字音頻編輯軟件，弁知道其基本性能。(7)熟練掌握一款數字音頻編輯軟件的操作方法。1.1.1 音頻的概念及特性物理學上，聲音被看成一種波動的能量，即聲波。同時在物理學上，一般用聲音的三個基本特性來描述聲音，即頻率、振幅和波形。生理學上，聲音是指聲波作用于聽覺器官所引起的一種主觀感覺。如響度、音調、音色和音長等。盡管這兩個關于聲音的理解涵義有所不同，但它們之間有一定的內在聯系。在物理學上聲音的三個基本特性：頻率、振幅和波形，對應到人耳的主觀感覺就是音調、響度和音色。所謂頻率即發聲物

33、體在振動時，單位時間內的振動的次數，單位為赫茲(HZ)。振幅是指發聲物體在振動時偏離中心位置的幅度，代表發聲物體振動時動勢能的大小。振幅是由物體振動時所產生的聲音的能量或聲波壓力的大小所決定的。聲能或聲壓愈大，引起人耳主觀感覺到的響度也愈大。音色是指聲音的純度，它由聲波的波形形狀所決定。即使某種聲音它們的振動和頻率都一樣，也就是說它們的音調高低，聲音強弱都相同，但它們的波形不一樣，所以聽起來就會有明顯的區別。聲音的分類：按照人耳可聽到的頻率范圍，聲音可分為超聲、次聲和正常聲。人耳可感受聲音頻率的范圍介于2020000赫茲間。聲音高于20000赫茲為超聲波，低于20赫茲為次聲波。按照聲音的來源以

34、及作用來看，可分為人聲、樂音和響音。人聲包括人物的獨白、對白、旁白、歌聲、啼笑，感嘆等；樂音也可成為音樂，是指人類通過相關樂器演奏出來的聲音，如影視作品中的背景聲音，一般起著渲染氣氛的作用；響音(音效)是指除語言和音樂之外電影中所有聲音的統稱，如動作音響、自然音響、背景音響、機械音響、特殊音響。1.1.2 模擬音頻記錄設備及特性最初聲音信息的傳播是瞬時性的，不能對聲音進行存儲和回放。直到愛迪生發明留聲機聲音才可以得以記錄和重放。愛迪生的留聲機記錄聲音利用的是“聲音是由振動產生的”這一基本原理。圖2-1愛迪生留聲機成品聲音記錄技術發展史(1)機械留聲機：最早用來記錄聲音的是機械式留聲機，1877

35、年由美國人愛迪生發明的初期的留聲機結構非常簡單，只是在一個木盒中裝上一只銅制的大喇叭，錄放音的聲波都經過這只喇叭傳遞。（2）鋼絲錄音機：世界上最早出現的鋼絲錄音機是在1898年，它由丹麥科學家波爾森發明的，第一次用磁性記錄的方式進行記錄。（3）磁帶錄音機：磁帶錄音機屬干磁性記錄技術的再發揮，是根據電磁感應定律，提出用永久剩磁錄音的可能性，把聲音記錄在磁帶上，接著再用磁帶進行還原。由于音頻技術的迅猛發展，不論從機型的繁衍、結構和改進、功能的擴展、性能的提高諸多方面都取得了矚目的進步.上述材料中顯示了傳統音頻記錄技術的演變歷史，從記錄介質上看歷經了石蠟（錫箔）記錄、鋼絲記錄、磁帶記錄；從技術手段上

36、來看經歷了機械記錄和磁性記錄，從外形上面來看錄音設備由原來的開放式結構變成后來的封閉式的設備（盒式）。1.1.3 模擬音頻處理設備在對聲音進行處理的過程中，除了對聲音進行記錄之外，還需要對聲音進行一些其它方面的調整。如對聲音進行音調的調節、多聲音混合、高中低音的調整，還有諸如原始聲波信號的拾取等等問題。音頻處理設備：話筒（Microphone麥克風）音箱（speaker,揚聲器）模擬調音臺（1） 話筒（Microphone麥克風）話筒的主要功能就是進行聲音能量的收集。當出現磁性記錄技術之后，話筒的功能就開始發生變化，除了完成聲音的收集外，還要完成聲能向電能的轉化（聲音信號轉化成電流信號），但是

37、其還原聲音的功能已逐漸消失。（2） 音箱（speaker,揚聲器）音箱的主要功能就是還原聲音，將音頻電流信號變換成聲音信號，可以說是留聲機中大喇叭另一功能的轉化。許昌網站建設數23字媒體技術教案（3） 模擬調首臺lmmn力力T吊T河 -al 3 9*匕L ,玨-4A調音臺在現代電臺廣播、舞臺擴音、音響節目制作中是一種經常使用的設備，它具有多路輸入，每路的聲音信號可以單獨被處理，還可以進行各種聲音的混合，且混合比例可調；擁有多種輸出。調音臺在諸多系統中起著核心作用，它既能創作立體聲、美化聲音，又可抑制噪聲、控制音量，是聲音藝術處理必不可少的一種設備。2.2 音頻數字化模擬音頻信號：一般，模擬信號

38、在時間或者空間維度上可以無限制的細分下去。模擬信號最大的特點就是它是一種連續的不間斷的信號。電器元件是將連續的原始信號的對音頻模擬信號進行處理時，一般采用模擬的技術手段。變化形式原封不動的傳遞給下一單元，這就是模擬的處理方式。數字音頻是指用一連串二進制數據來保存的聲音信號。這種聲音信號在存儲和電路傳輸及處理過程中，不再是連續的信號，而是離散的。關于離散的含義：數字化的音頻信號兩種途徑:第一種途徑就是將現場聲源的模擬信號或已存儲的模擬聲音信號通過某種方法轉換成數字音頻；第二種途徑就是在數字化設備中創作出數字音頻，比如電子作曲。音頻數字化一般經過三個階段“采樣一一量化一一編碼”O具體步驟如下：第一

39、步，將麥克風轉化過來的模擬電信號以某一頻率進行離散化的樣本采集，這個過程就叫采樣；第二步，將采集到的樣本電壓或電流值進行等級量化處理，這個過程就是量化；第三步將等級值變換成對應的二進制表示值(0和1),弁進行存儲，這個過程就是“編碼”。通過這三個環節，連續的模擬音頻信號即可轉換成離散的數字信號一一二進制的0和1。數字化過程兩個指標:一是量化深度，也可稱之為量化分辨率，是指單位電壓值和電流值之間的可分等級數;二是采樣頻率，即采樣點之間的時間間隔。兩者與音質還原的關系是：采樣頻率越高，量化深度越大，聲音質量越好。,曲線代表的是模擬信號橫坐標是時間軸（采樣頻率），縱坐標是幅度值（量化分辨率）對應的波

40、動曲線，帶顏色的方格是采樣量化后的所得結果。采樣量化由圖中可以得知，當頻率越?。〞r間間隔越短），量化深度（量化分辨率）越大，二者的輪廓越吻合，這也說明數字化的信號能更好的保持模擬音頻信號的形狀，有利于保持原始聲音的真實情況。在數字音頻的衡量指標中，采樣頻率的單位是Hz,量化深度一般用比特（Bit）來度量。例如：某一音頻的數字化指標是44.1kHz,8個比特位。那么這里的44.1kHz比較容易理解，但8比特位弁不是說把某一單位的電壓（電流）值成8份，而是分成28=256份；同理16位是把縱坐標分成216=65536份。通常情況下，在音頻數字化的過程中，設置的采集頻率可已選擇三種：32kHz、44

41、kHz、48kHz。特別是在CD制作過程中，一般的采樣頻率是44.1kHz,那么為什么會設置這三個檔次呢？采樣頻率對波形的影響如圖，上半部分表示原始音頻的波形；下半部分表示錄制后的波形；紅色的點表示采樣點。上下波形之所以不吻合，是因為采樣點不夠多，或是采樣頻率不夠高。這種情況關于合理的采樣頻率這一問題在Nyquist（奈奎斯特）定理中早已有明確的答案：要想不產生低頻失真，則采樣頻率至少是錄制的最高頻率的兩倍（上圖中，采樣頻率只是錄制頻率的4/3倍）這個頻率通常稱作Nyquist極限。，稱之為低頻失真。2.3 數字音頻質量及格式2.3.1 音頻數據率及質量數字音頻文件存儲在計算機中要占據一定的空

42、間，然而不同的采樣頻率、量化深度和錄制時間生成的音頻文件大小也不同。例如：用44.1kHz、16bit來進行立體聲(即兩個聲道)采樣(標準的CD音質)，錄制(或采集)3分鐘的音頻，那么在該未經壓縮的聲音數據文件的大小為：一秒鐘內采樣44.1X1000次，每次的數據量是16X2=32bit(因為立體聲是兩個聲道)，那么3分鐘的總共數據量是44100X32X60X3=254016000(bit),換算成計算機中的常用單位(Byte),總共數據量是254016000/8/1024/1024=30.28MByte。比特率，即每秒鐘音頻的二進制數據量。上述例題的比特率是176.4kB/so如果要衡量一個

43、數字音頻的音質好壞的話，通?？梢詤⒖家韵轮笜耍翰蓸宇l率：即采樣點之間的時間間隔，采樣間隔時間越短，音質越好。量化深度(量化分辨率)：是指單位電壓值和電流值之間的可分等級數，可分等級越多，音質越好。音頻流碼率：數字化后，單位時間內音頻數據的比特容量，流碼率越大音質越好。以上三個方面的指標中，前面兩個指標是絕對指標，而音頻流碼率是一個相對指標，可以間接用來考察音頻的質量。2.3.2 聲音文件格式其實，不同的編碼方式就對應計算機中不同的文件格式，反映在計算機中就是文件的后綴名不同。對于數字音頻的常見格式有以下幾種：(1) WAV格式：WAV格式支持許多壓縮算法，支持多種音頻位數、采樣頻率和聲道，采用

44、44.1kHz的采樣頻率，16位量化位數，因此WAV的音質與CD相差無幾，但WAV格式對存儲空間需求太大不便于交流和傳播。(2) MIDI格式：MIDI是MusicalInstrumentDigitalInterface的縮寫，又稱作樂器數字接口，是數字音樂/電子合成樂器的統一國際標準。它定義了計算機音樂程序、數字合成器及其它電子設備交換音樂信號的方式，規定了不同廠家的電子樂器與計算機連接的電纜和硬件及設備間數據傳輸的協議，可以模擬多種樂器的聲音。2.3.2聲音文件格式(3) CDA格式：大家都很熟悉CD這種音樂格式了，擴展名CDA,其取樣頻率為44.1kHz,16位量化位數。CD存儲采用了音

45、軌的形式，又叫“紅皮書”格式，記錄的是波形流，是一種近似無損的格式。(4) MP3格式：其全稱是MPEG-1AudioLayer3。MP3能夠以高音質、低采樣率對數字音頻文件進行壓縮。(5) MP3Pro格式：MP3Pro可以在基本不改變文件大小的情況下改善原先的MP3音樂音質。它能夠在用較低的比特率壓縮音頻文件的情況下，最大程度地保持壓縮前的音質。(6) WMA格式：WMA格式是以減少數據流量但保持音質的方法來達到更高的壓縮率目的，具壓縮率一般可以達到1:18。此外，WMA還可以通過DRM(DigitalRightsManagement)方案加入防止拷貝，或者加入限制播放時間和播放次數，甚至

46、是播放機器的限制，可有力地防止盜版。(7) MP4格式：MP4在文件中采用了保護版權的編碼技術，只有特定的用戶才可以播放，有效地保證了音樂版權的合法性。另外MP4的壓縮比達到了1:15,體積較MP3更小，但音質卻沒有下降。不過因為只有特定的用戶才能播放這種文件，因此其流傳與MP3相比差距甚遠。許昌網站建設(8) SACD格式：SACD(SA=SuperAudio)是由Sony公司正式發布的。它的采樣率為CD格式的64倍，即2.8224MHz。SACD重放頻率帶寬達100kHz,為CD格式的5倍，24位量化位數，遠遠超過CD,聲音的細節表現更為豐富、清晰。(9) Quicktime格式：Quic

47、kTime是蘋果公司于1991年推出的一種數字流媒體，它面向視頻編輯、Web網站創建和媒體技術平臺，QuickTime支持幾乎所有主流的個人計算平臺，可以通過互聯網提供實時的數字化信息流、工作流與文件回放功能。(10) VQF格式：VQF格式是由YAMAHA和NTT共同開發的一種音頻壓縮技術，它的壓縮率能夠達到1:18,因此相同情況下壓縮后VQF的文件體積比MP3小30%50%,更便利于網上傳播，同時音質極佳，接近CD音質(16位44.1kHz立體聲)。但VQF未公開技術標準，至今未能流行開來。(11) DVDAudio格式：DVDAudio是新一代的數字音頻格式，與DVDVideo尺寸以及容

48、量相同，為音樂格式的DVD光碟，取樣頻率為“48kHz/96kHz/192kHz”和“44.1kHz/88.2kHz/176.4kHz”可選擇，量化位數可以為16、20或24比特，它們之間可自由地進行組合(12) MD格式：Sony公司的MD(MiniDisc)大家都很熟悉了。MD之所以能在一張小小的盤中存儲6080分鐘采用44.1khz采樣的立體聲音樂，就是因為使用了ATRAC算法(自適應聲學轉換編碼)壓縮音源。(13) RA格式：RealAudio是由RealNetworks公司推出的一種文件格式，最大的特點就是可以實時傳輸音頻信息，尤其是在網速較慢的情況下，仍然可以較為流暢地傳送數據。(

49、14) LiquidAudio格式：LiquidAudio是一家提供付費音樂下載的網站。它通過在音樂中采用自己獨有的音頻編碼格式來提供對音樂的版權保護。LiquidAudio的音頻格式就是所謂的LQT。(15) Audible格式：Audible擁有四種不同的格式：Audible1、2、3、4。格式1、2和3采用不同級別的語音壓縮，而格式4采用更低的采樣率和MP3相同的解碼方式，所得到語音更清楚，而且可以更有效地從網上進行下載。(16) VOC文件格式：在DOS程序和游戲中常會遇到這種文件，它是隨聲霸卡一起產生的數字聲音文件，與WAV文件的結構相似，可以通過一些工具軟件方便地互相轉換。(17)

50、 AU格式：AU文件是UNIX操作系統下的數字聲音文件，由于早期Internet上的Web服務器主要是基于UNIX的，所以這種文件成為WWW上唯一使用的標準聲音文件。(18) AIFF格式：AIFF(.AIF)是蘋果公司開發的聲音文件格式，被Macintosh平臺和應用程序所支持。(19) Amiga格式：Amiga聲音(.SVX):Commodore所開發的聲音文件格式，被Amiga平臺和應用程序所支持，不支持壓縮。(20) MAC格式：Apple計算機公司所開發的聲音文件格式，被Macintosh平臺和多種Macintosh應用程序所支持，支持某些壓縮。(21) S48格式：S48(ste

51、reo、48kHz)采用MPEG-1layer1、MPEG-1layer2聲音壓縮格式，由于其易于編輯、剪切，所以在廣播電臺應用較廣。(22) AAC格式：AAC實際上是高級音頻編碼的縮寫。AAC是MPEG-2規范的一部分。AAC的音頻算法在壓縮能力上遠遠超過了以前的一些壓縮算法。它還同時支持多達48個音軌、15個低頻音軌、更多種采樣率和比特率、多種語言的兼容能力、更高的解碼效率。2.4 數字音頻的編輯技術2.4.1 數字音頻的編輯方式對于數字音頻的技術操作具體來說可以歸納為以下六個方面的內容。(1)數字錄音：該技術操作是指通過數字方式將自然界中的聲源或者存儲在其它介質的模擬聲音通過采樣一一量

52、化一一編碼”的方式將其變成計算機中或其它數字音頻設備中能夠識別的數字聲音。(2)數字音樂創作：該技術操作是指通過相關的數字音頻創作工具(如：計算機和Midi鍵盤、Midi吉它等)直接生成創作數字音頻，通常是數字音樂。(3)聲音剪輯：該操作旨在對數字音頻素材進行裁剪或者復制。(4)合成聲音：也可稱之為混音，聲音合成是指根據需要，把多個聲音素材疊加在一起，生成混合效果。(5)增加特效：增加特效是指對原始的數字音頻素材進行聽覺效果的優化調整，以使其符合需要。(6)文件操作：對數字音頻的文件操作是指對整個音頻文件進行的操作，而非改變其音色、音效。2.4.2 數字音頻設備數字音頻處理設備可以分為兩類：一

53、類是專用數字音頻設備，另一類是非專為處理音頻而設計的多媒體計算機。(1)數字調音臺：前面介紹過模擬的調音臺，可以知道調音臺的作用有兩個：其一是將每一路進行優化和調節；其二，對多路聲音進行混合輸出。(2)數字錄音機：如圖2-8所示是數字錄音機。數字錄音機是對模擬錄音方式進行了升級，采用數字記錄方式來存儲音頻信號。一般可用硬盤記錄方式或者光盤記錄方式。圖2-8數字錄音機(3)數字音頻工作站：如圖2-9是數字音頻工作站。數字音頻工作站是一臺能夠完成從錄音、編輯、混合、壓縮，一直到最后刻出母盤的全部音頻節目制作過程的設備。擁有這樣一臺設備就相當于有了調音臺、多軌錄音機、編輯機、效果器等這些錄音棚的價值

54、不菲的全部家當。它最大的特點就是集成度高，免去錄音連線的煩惱，且便于攜帶。圖2-9數字音頻工作站在進行數字音頻處理時，除了用到上述幾種專用的硬件設備外，還會用到一些其它配套設備,如麥克風、音箱等等。其實，不管是專用設備，還是多媒體計算機，在處理數字音頻時，其關鍵的硬件技術內核包括：1）模數轉換器：模數轉換器（AnalogtoDigitalConverter,ADC）是一個硬件芯片，一般用在帶錄音功能的音頻處理設備之中，其作用就是將模擬的音頻電壓（流）信號轉成數字脈沖電壓（PCM）信號。任何ADC都包括上面提到的三個基本功能：采樣、量化和編碼，用來完成從模擬的音頻信號向數字音頻信號的采集過程。2

55、）數模轉換器：數模轉換器（DigitaltoAnalogConverter,DAC）也是一個硬件芯片，一般用在數字音頻的重放設備中，用來將數字音頻信號還原成模擬的音頻信號。可以把DAC想像成16個小電阻，各個電阻值是以二的倍數增大。當DAC接受到來自計算機中的二進制PCM信號，遇到0時相對應的電阻就開啟，遇到1相對應的電阻不作用，這樣每一批16Bits數字信號都可以轉換為相對應的電壓大小。如圖2-6中所示，還原后的電流信號看起來就像階梯一樣，當然會跟原來平滑的信號有些差異，但是人的耳朵沒有那么靈敏,只要采樣的頻率和量化深度足夠的話，一般不會察覺到差異。圖2-6采樣量化3）數字信號處理器：數字信號處理器（DigitalS