1、第2章 多媒體音頻技術聲音與聽覺特性聲音信號數字化采樣定理數字音頻的文件格式音頻信號的特點電子樂器數字接口（MIDI）聲卡主要學習內容：一、聲音信號兩個基本參數1、聲音與聽覺器官 聲音是通過空氣傳播的一種連續的波，叫聲波。聲音是縱波，其基本形式是正弦波。它是隨時間連續變化的物理量。聲音的強弱體現在聲波壓力的大小上，音調的高低體現在聲音的頻率上。聲波具有普通波的所有特性，如反射、折射和衍射等。如圖2-1所示。 圖2-1聲音是一種連續的波2.1 聲音與聽覺特性2、聲音信號的兩個基本參數 聲音信號的兩個基本參數是頻率和振幅。振幅：波的高低幅度，表示聲音的大小。頻率：每秒鐘振動的次數，以Hz為單位，表

2、示音調的高低。注：周期：兩個相鄰波之間的時間長度，為頻率的倒數。 聲音信號由許多頻率不同的信號組成，這類聲音信號稱為復合信號，用來描述組成復合信號的頻率范圍稱為帶寬，也叫頻帶寬度。一般而言，聲源的頻帶越寬表現力越好、層次越豐富。語音帶寬：3003400Hz女高音： 22011000Hz電話聲音：2003400Hz電臺調幅廣播：2015000Hz高級音響： 2020000Hz寬帶音響：10 40000Hz二、頻率信號的分類與聽覺系統的感知特性1、頻率信號的分類 次聲波：0 20Hz 人耳能聽到的聲音：20Hz 20KHz 超聲波：20KHz 1GHz 高超聲波：1GHz 10THz2、聲音媒體的

3、種類 凡是通過聲音形式以聽覺傳遞信息的媒體都屬于聽覺媒體，主要有波形聲音、語音和音樂。 （1）波形聲音 包含了所有的聲音形式，它可以把任何聲音都進行采樣量化，并恰當地恢復出來。 （2）語音 構成人類語言信號的各種聲音。人的說話聲雖是一種特殊的媒體，但也是一種波形，所以和波形聲音的文件格式相同。 （3）音樂 可以用符號來表示，可看作符號化的聲音媒體，比較規范的是MIDI。3、聽覺系統的感知特性 （1）方位感： （2) 響度感 （3）音調感 記憶力 分辨力 音色感 （4）聚焦效應 4、聲音三要素： 音調 音強 音色 5、聲音的連續性 聲音是一種彈性波，聲音信號可以分成周期信號與非周期信號兩類。 周

4、期信號是單一頻率音調的信號，其頻率是線性譜； 非周期信號包含一定頻帶的所有頻率分量，其頻譜是連續譜。 6、聲音的方向性 聲音的傳播是以聲波形式進行的。 根據聲音的方向性可判斷聲音來源；也可造成聲音的特殊效果。一、從模擬過渡到數字優點： 數字信號計算是一種精確的運算方法，它不受時間和環境變化的影響； 表示部件功能的數學運算不是物理上實現的功能部件，而是僅用數學運算去模擬，其中的數學運算也相對容易實現； 可以對數字運算部件進行編程。二、模擬信號與數字信號 把在時間和幅度上都是連續的信號稱為模擬信號。 把在時間和幅度上都用離散的數字表示的信號稱為數字信號。 2.2聲音信號數字化三、聲音信號數字化1、

5、什么是數字音頻 聲音是機械振動，振動越強，聲音越大。話筒把機械振動轉換成電信號，模擬音頻技術中以模擬電壓的幅度表示聲音強弱。 在數字音頻技術中，把表示聲音強弱的模擬電壓用數字表示，如0 .5V 電壓用數字20表示，2V電壓用80表示。模擬電壓的幅度，即使在某電平范圍內，仍然可以有無窮多個，如1.2V 、1.21V、1.215V、。而用數字來表示音頻幅度時，只能把無窮多個電壓幅度用有限個數字表示。即把某一幅度方位內的電壓用一個數字表示，這稱之為量化。 計算機內的基本數制是二進制，為此我們也要把聲音數據寫成計算機的數據格式，這稱之為編碼。模擬聲音在時間上是連續的，而以數字表示的聲音是一個數據系列。

6、模擬電壓幅度、量化、編碼的關系如表2-22、音頻數字化 計算機內的音頻必須是數字形式的，因此必須把模擬音頻信號轉換成有限個數字表示的離散序列，即實現音頻數字化。在這一處理技術中，涉及到音頻的采樣、量化和編碼。 計算機處理聲音的第一步，是將自然轉換成數字音頻信號，這就是聲音的數字化過程，也叫做音頻數據采樣過程。數字化實際上就是采樣和量化。 如前所述，連續時間的離散化通過采樣來實現，就是每隔相等的一小段時間采樣一次，這種采樣稱為均勻采樣（uniform sampling）；連續幅度的離散化通過量化（quantization）來實現，就是把信號的強度劃分成一小段一小段，如果幅度的劃分是等間隔的，就稱

7、為線性量化，否則就稱為非線性量化。圖2-2表示了聲音數字化的概念。 圖2-2聲音的采樣和量化 聲音數字化需要回答兩個問題：（1）：每秒鐘需要采集多少個聲音樣本，也就是采樣頻率（fs）是多少？（2）每個聲音樣本的位數應該是多少，也就是量化精度。2.3、采樣定理 聲音采樣的基本原理是：把自然界中模擬聲音轉換成計算機能夠處理的數字化聲音，該過程稱為“A/D轉換（模/數轉換）”。 一、數字采樣 聲音采樣的基本原理是：首先輸入模擬聲音信號，然后按照固定的時間間隔截取該信號的振幅值，每個波形周期內截取兩次，以取得正、負向的振幅值。該振幅值采用若干位二進制數表示，從而將模擬聲音信號變成數字音頻信號。模擬聲音

8、信號是連續變化的振動波，而數字音頻信號是階躍變化的離散信號。 截取模擬聲音信號振幅值的過程叫做“采樣”，得到的振幅值叫做“采樣值”，采樣值用二進制數的形式表示，該表示形式叫做“量化編碼”。 二、采樣頻率 在一定的時間間隔內采集的樣本數叫做采樣頻率，即一秒鐘采樣的次數。 采樣頻率越高，在一定的時間間隔內采集的樣本數越多，音質就越好，同時數字化聲音的數據量也越大。 奈奎斯特理論： 采樣頻率不應低于聲音信號最高頻率的兩倍，這樣就能把以數字表達的聲音還成原來的聲音，這叫做無損數字化（lossless digitization）。 采樣定律用公式表示為： fs 2f 或者T T/2 其中f為被采樣信號的

9、最高頻率。 采樣過程所應遵循的規律，又稱取樣定理、抽樣定理。采樣定理說明采樣頻率與信號頻譜之間的關系，是連續信號離散化的基本依據. 采樣定理是1928年由美國電信工程師H.奈奎斯特首先提出來的，因此稱為奈奎斯特采樣定理。1933年由蘇聯工程師科捷利尼科夫首次用公式嚴格地表述這一定理，因此在蘇聯文獻中稱為科捷利尼科夫采樣定理。1948年信息論的創始人C.E.香農對這一定理加以明確地說明并正式作為定理引用，因此在許多文獻中又稱為香農采樣定理。 采樣定理在數字式遙測系統、時分制遙測系統、信息處理、數字通信和采樣控制理論等領域得到廣泛的應用。三、采樣定理四、采樣精度 樣本大小是用每個聲音樣本的位數（b

10、it/s或b/s）表示的，它反映度量聲音波形幅度的精度。例如，每個聲音樣本用16位（2字節）表示，測得的聲音樣本值是在065536的范圍里，它的精度就是輸入信號的1/65536。樣本位數的大小影響到聲音的質量，位數越多，聲音的質量越高，而需要的存儲空間也越多；位數越少，聲音的質量越低，需要的存儲空間越少。 采樣精度的另一種表示方法是信號噪聲比，簡稱為信噪比并用下式計算：其中： 表示信號電壓， 表示噪聲電壓；SNR的單位為分貝（db） 例1 假設Vnoise=1 ，采樣精度為1位, ，它的信噪比SNR=6db。 例2 假設Vnoise=1 ，采樣精度為16位, ，它的信噪比SNR=96db。 一

11、般來說，信噪比越大，說明混在信號里的噪聲越小，聲音回放的音質量越高，否則相反。信噪比一般不應該低于70dB，高保真音箱的信噪比應達到110dB以上。五、聲音質量與數據率 根據聲音的頻帶，通常把聲音的質量分成5個等級，由低到高分別是電話（telephone）、調幅（amplitude modulation，AM）廣播、調頻（frequency modulation，FM）、光盤（compact disc，CD）和數字錄音帶（digital audio tape，DAT）的聲音。在這5個等級中，使用的采樣頻率、樣本精度、通道數和數據率列于表2-3. 表2-3 聲音質量和數據率質量 采樣頻率/kHz

12、 采樣精度b/s 單聲道/ 立體聲 數據率（未壓縮） kB/s 頻率范圍/Hz電話 8 8 單聲道 8 2003 400 AM 11.025 8 單聲道 11.0 507 000 FM 22.050 16 立體聲 88.2 2015 000 CD 44.1 16 立體聲 2020 000 DAT 48 16 立體聲 2020 000 數據率=采樣頻率*采樣精度*聲道數/8176.4192.0四、數字音頻文件格式 聲音文件的格式很多，如同存儲文本文件一樣，存儲聲音數據也需要有存儲格式，在多媒體技術中存儲聲音信息的文件格式主要有： WAV文件，VOC文件，MIDI文件，AIF文件，SND文件、RM

13、I文件、mp3文件等。1.WAV文件 波形文件格式：一種直接的表達聲波的數字形式，用.wav為擴展名的文件格式稱為波形文件格式（wave file format）。 Wav文件是由采樣數據組成的，所以它所需要的存儲容量很大。 用下列公式可以簡單地推算出wav文件所需的存儲空間的大小。Wav文件的字節數/每秒采樣頻率（Hz）量化位數（位）聲道數/8例如：用44.1kHz的采樣頻率對聲波進行采樣，每個采樣點的量化位數選用16位，則錄制1秒的立體聲節目，其波形文件所需的存儲容量為： 44 100162/8176 400（字節）2.VOC文件 VOC文件是Creative公司波形音頻文件格式，也是聲霸

14、卡（sound blaster）使用的音頻文件格式。 每個VOC文件由文件頭塊（header block）和音頻數據塊（data block）組成。文件頭包含一個標識、版本號和一個指向數據塊起始的指針。數據塊分成各種類型的子塊，如聲音數據、靜音、標記、ASCII碼文件，重復的結束，重復以及終止標志，擴展塊等。 利用聲霸卡提供的軟件可以實現VOC和WAV文件的轉換。 注：Sound Blaster（聲霸卡）是一個電腦聲卡系列產品，曾經是IBM個人電腦聲效的非正式標準，由新加坡創新科技（Creative）開發。現時Sound Blaster主要生產較高價的聲卡產品，提供3D立體聲等特殊音效。3.

15、MIDI文件 MIDI（masical instrument digitat intantace）音頻文件一種計算機數字音樂接口生成的數字描述音頻文件，擴展名是“.mid”。4. RMI、SND 文件擴展名.RMI是Microsoft公司MIDI文件格式，它可以包括圖片、標記和文本。 其他音頻文件最重要的是PCM（pulse code modulation）格式，它是模擬的音頻信號經模數轉換（A/D變換）直接形成的二進制序列，該文件沒有附加的文件頭和文件結束標志。 SND是另一種計算機的波形音頻文件格式。5.AIF AIF是Apple計算機的音頻文件格式。Windows的Convert工具可以

16、把AIF格式的文件轉換成Microsoft的WAV格式的文件。6.MP3 利用MPEG Audio的Layer-3壓縮方案，壓縮比達到14-12：1，用一張mp3 CD可以容納十張唱片的歌曲，是目前網上常用的音樂格式。5.RA格式 是Real Network 公司的RealAudio格式，壓縮比很大，適合在網上實時播放，是現在網絡實時播放的主要格式之一。2.5 音頻編碼與音頻信號的特點一、音頻編碼 音頻編碼的目的在于壓縮數據。但是數據壓縮會導致音頻質量的下降、計算量的增加。因此，要在音頻質量、數據量和計算復雜度三方面在綜合考慮。 1、音頻的波形編碼 基于音頻數據的統計特性進行編碼，其典型技術是

17、波形編碼。 波形編碼是指經過數學編碼和解碼過程后重建的模擬信號波形與原始的模擬信號波形盡可能一致的編碼方法。其目標是使重建語音波形保持原波形的形狀。 波形編碼有脈沖編碼調制（PCM）、自適應增量調制（ADM）、自適應差分ADPCM、子帶編碼等，其中PCM和ADPCM應用最為普遍。（1）PCM（脈沖編碼調制） 脈沖編碼調制PCM（Pulse Code Modulation）是一種模數轉換（A/D轉換）的最基本編碼方法，這是一種最通用的無壓縮編碼。它直接賦予抽樣點一個代碼，沒有進行壓縮，因而所需的存儲空間較大。特點是保真度高，解碼速度快，但編碼后的數據量大。在數字音頻表示中，采用二進制編碼是方便的

18、，全部數據由一組二進制編碼表示。 上述這種簡單地把語音經模/數轉換得到數字表示方法示意的是一種瞬時均勻量化器。它采用的編碼方法稱作脈沖編碼調制PCM）。在MPC中就是用這種方法存儲未壓縮的音頻數據。 在量化中，將量化表示成 其中 x(n)是未量化的樣值，e(n)是量化誤差（量化噪聲）。 （2）、自適應差分脈沖調制編碼（Adaptive Differential Pulse Code Modulation簡稱 ADPCM） 為了減少存儲空間，人們尋找壓縮編碼技術。利用音頻抽樣的幅度分布規律和相鄰樣值具有相關性的特點，提出了差值量化（DPCM）、自適應量化（APCM）和自適應差值量化(ADPCM）

19、等算法，實現了數據的壓縮。 ADPCM是一種有損壓縮，它丟掉了部分信息。由于人耳對聲音的不敏感性，適當的有損壓縮對視聽播放效果影響不大。ADPCM記錄的量化值不是每個采樣點的幅值，而是該點的幅值與前一個采樣點幅值之差。這樣，每個采樣點的量化位就不需要16 bit，由此可減少信號的容量?？蛇x的幅度差的量化比特位為8 bit、4 bit和2 bit。SB16的ADPCM編碼采用4 bit 量化位，對 CD音質信號壓縮，其壓縮比為1：4，壓縮后基本上分辨不出失真。 2、基于音頻的聲學參數，進行參數編碼，可進一步降低數據率。其目標是使重建音頻保持原音頻的特性。常用的音頻參數有共振峰、線性預測系數、濾波

20、器組等。這種編碼技術的優點是數據率低，但還原信號的質量較差，清晰度低。 將上述兩種編碼算法很好地結合起來，采用混合編碼的方法。這樣就能在較低的碼率上得到較高的音質。如碼本激勵線性預測（CELP）、多脈沖激勵線性預測編碼（MPLPC）等。3、基于人的聽覺特性進行編碼。從人的聽覺系統出發，利用掩蔽效應（聲音的響度不僅取決于自身的強度和頻率，而且也依賴于同時出現的其它聲音。各種聲音可以互相掩蔽，也就是說一種聲音的出現可能使得另一種聲音難于聽清。由于聲音的掩蔽效果，可以欺騙人的聽覺。例如，本來是多種頻率的聲音的復合，但聽眾以為是另一種聲音。），設計心理聲學模型，從而實現更高效率的數字音頻的壓縮。其中以

21、MPEG標準中的高頻編碼和Dolby AC-3最有影響。4、 編碼算法：編碼的作用其一是采用一定的格式來記錄數字數據，其二是采用一定的算法來壓縮數字數據以減少存儲空間和提高傳輸效率。壓縮算法包括有損壓縮和無損壓縮；有損壓縮指解壓后數據不能完全復原，要丟失一部分信息。壓縮編碼的基本指標之一就是壓縮比，它通常小于1。壓縮越多，信息丟失越多、信號還原后失真越大。 根據不同的應用，應該選用不同的壓縮編碼算法。音頻數據壓縮比可用下式表示：二、音頻信號的特點 在多媒體系統中，音頻信號要分為兩類：語音信號和非語音信號。非語音信號又可分為樂音和雜音。非語音信號的特點是不具有復雜的語意和語法信息，信息量低，識別

22、簡單。語音是語言的物質外殼（載體）。語言是人類社會特有的一種信息系統，是社會交際工具的符號。音頻信號處理的特點如下：（1）音頻信號是時間依賴的連續媒體。因此音頻處理的時序性要求很高。如果在時間上有25ms的延遲，人就會感到斷續。（2）由于人接收聲音有兩個通道（左耳、右耳），因此為使計算機模擬自然聲音，也應有兩個聲道，即理想的合成聲音應是立體聲。（3）由于語言信號不僅僅是聲音的載體，同時還攜帶了情感的意向，故對語音信號的處理，不僅是信號處理問題，還要抽取語意等其他信息。因此可能會涉及到語言學、社會學、聲學等。從人與計算機交互的角度來看音頻信號相應的處理如下：（1）人與計算機通信（計算機接收音頻信

23、號） 音頻獲取、語音識別與理解。（2）計算機與人通信（計算機輸出音頻） 包括音樂合成、語音合成、 聲音定位、音頻/視頻同步等，目的是讓計算機產生真實感聲音。（3）人計算機人 通信 人通過網絡，與處于異地的人進行語音通信，相關的音頻處理有語音采集、音頻的編碼和解碼、音頻的存儲、音頻的傳輸、基于內容的檢索等。2.6電子樂器數字接口（MIDI）一、MIDI概述 MIDI(Musical Instrument Digtal Interface)是指樂器數字接口的國際標準，1983年它是由世界上主要電子樂器制造商，Yamaha、Roland等公司聯合建立起來的一個通用標準，是多媒體計算機所支持的又一種聲

24、音產生方法。 MIDI接口兩個不同的成分硬件設備的連接（接口和MIDI電纜）數據格式（主要包括MIDI消息）MIDI消息是指樂譜的數字描述。任何電子樂器，只要有處理MIDI消息的微處理器和合適的硬件接口，就構成了一個MIDI設備。當一組MIDI消息通過音樂合成芯片處理時，合成器能解釋這些符號并且產生音樂。MIDI的關鍵是作為媒體能夠記錄這些音樂的符號，相應的設備能夠產生和解釋這些符號。它給出了一種得到音樂聲音的方法。二、MIDI的特點 （1）與波形聲音相比：MIDI數據不是聲音而是指令，所以它的數據量要比波形聲音少得多。半小時的立體聲16位高品質音樂，如果用波形文件無壓縮錄制約需300MB的存

25、儲空間。而同樣時間的MIDI數據大約只需200KB，兩者相差1500倍之多。在播放較長的音樂時，MIDI的效果就更為突出。（2）MIDI的另一個特點：由于數據量小，故可以在多媒體應用中與其他波形聲音配合使用，形成伴樂的效果。 對MIDI的編輯也很靈活，在音序器的幫助下，用戶可以自由地改變音調、音色等屬性，直到自已想要的效果，波形文件就很難做到這一點。 MIDI也無法模擬出自然界中其他非樂曲類聲音。但MIDI確實給多媒體應用增色不少。三、MIDI發聲原理 產生MIDI樂音的方法很多，現在用得較多的方法有兩種： 一種是頻率調制（frequency modulation, FM）合成法。另一種是樂音

26、樣本合成法，也稱為波形表（wavetable）合成法。 1、 FM合成法 原理：根據傅立葉級數理論，任何一種波形信號都可被分解成若干個頻率不同的正弦波。 FM合成法是把幾種樂音的波形用數字來表達，并且用數字計算機而不是用模擬電子器件把它們組合起來，通過數模轉換器DAC來生成樂音，優點是簡單便宜，缺點是產生各種逼真的樂音是相當困難的，有些樂音幾乎不能產生。 在樂音合成器中，數字載波波形和調制波形有很多種，不同型號的FM合成器所選用的波形也不同。下圖是Yamaha OPL-數字式FM合成器采用的波形。 聲音合成器的波形 2、樂音樣本合成法（波形表合成法） 波形表合成法就是把真實樂器發出的聲音以數字

27、的形式記錄下來，播放時改變播放速度，從而改變音調周期，生成各種音階的音符。 樂音樣本的采集相對比較直觀。音樂家在真實樂器上演奏不同的音符，選擇4.1kHz的采樣頻率、16位的樂音樣本，這相當于CDDA的質量，把不同音符的真實聲音記錄下來，這就完成了樂音樣本的采集。 原理：先記錄各種樂器的真實聲音，并進行數字化處理，形成波形數據，通常存儲在ROM中。 發音時通過查表找到所選樂器的波形數據，再經過調制、濾波、再合成等處理形成立體聲回放。 優點：直觀、真實，更接近自然的聲音。 波形表合成技術又分為軟件波形表技術和硬件波形表技術。 四、MIDI的術語 1、MIDI文件 存放MIDI信息的標準文件格式。

28、MIDI文件中包含音符、定時和多達16個通道的演奏定義。文件包括每個通道的演奏音符信息：鍵、通道號、音長、音量和力度（擊鍵時，鍵達到最低位置的速度）。 2、通道 MIDI可為16個通道提供數據。每個通道訪問一個獨立的邏輯合成器。3、合成器 利用數字信號處理器或其他芯片來產生音樂或聲音的電子裝置。數字信號處理器產生并修改波形，然后通過聲音產生器和揚聲器發出聲音。合成器發聲的質量和聲部取決于以下因素：合成器能夠同時播放的獨立波形的個數，控制軟件的能力，合成器電路中的存儲空間。4、樂器 能產生特定聲音的合成器。不同的合成器，樂器音色號不同，聲音質量也不同。如，多數樂器都能合成鋼琴的聲音，不同樂器使用

29、的音色號不同，它們輸出的聲音是有差異的。5、復音 這里指的是合成器同時支持的最多音符數。如一個能以六個復音合成四種樂器聲音的合成器，可同時演奏分布于四種樂器的六個音符。它可能是四個音符的鋼琴和弦、一個長笛和一個小提琴的音。6、音色 音色指的是聲音的音質。音色取決于聲音頻率的組成。在非正式的用法中，它指的是與特定樂器相關的特定聲音，如低音提琴、鋼琴、小提琴的聲音均有各自的音色。7、音序器 是為MIDI作曲而設計的計算機程序或電子裝置。音序器能夠用來記錄、播放、編輯MIDI事件。大多數音序器能輸入、輸出MIDI文件。如cakewalk。五、MIDI和多媒體PC MIDI規范允許MIDI裝置以預先說

30、明的方式通信。為了提供單電纜連接和通信端口標準，關鍵之一是物理連接的標準化。MIDI標準中規定MPC（多媒本個人計算機）包括一個內部合成器和標準MIDI端口： MIDI裝置應有一個或多個下列端口：MIDI In，MIDI Out和MIDI Thru。每種端口有特定的用處，如發送、接收或在MIDI裝置間轉發MIDI消息。這種設計允許你同時控制所連接的多個MIDI裝置。各端口的功能簡述如下： MIDI In（輸入口）：接收從其他MIDI裝置傳來的消息。 MIDI Out（輸出口）：發送某裝置生成的原始MIDI消息。向其他設備發送MIDI消息。 MIDI Thru（出發口）：傳送從輸入口接收的消息到

31、其他MIDI裝置。向其他設備發關MIDI消息。 上述MIDI端口都支持標準的MIDI電纜連接。MIDI電纜由屏蔽的雙絞線及連接纜兩端的五針DIN插關組成。MIDI樂器間的連接如圖所示。 MIDI樂器音的連接六、MIDI系統 MIDI協議提供了一種標準的和有效的方法，用來把演奏信息換成電子數據。MIDI信息傳輸，可以被認為是告訴音樂合成器如何演奏一小段音樂的一種指令，而合成器把接收到的MIDI數據轉換成聲音。 MIDI樂器上的MIDI接口通常包含3種不同的MIDI連接器，用IN（輸入），OUT（輸出）和THRU（穿越）。MIDI數據流通常由MIDI控制器產生，如樂器鍵盤，或者由MIDI音序器產生

32、。來自MIDI控制器或者音序的MIDI數據輸出通過該裝置的MIDI OUT連接器傳輸。MIDI數據流的接收設備是MIDI聲音發生器或者MIDI聲音模塊，它們在MIDIIN端口接收MIDI信息，然后播放聲音。下圖表示的是一個簡單的MIDI系統，它由一個MIDI鍵盤控制器和一個MIDI聲音模塊組成。 在一個MIDI設備上的MIDI IN連接器接收到的信息可通過MIDI THRU連接順輸出到另一個MIDI設備，并可以菊花鏈的方式連接多個MIDI設備，這樣就組成了一個復雜的MIDI系統。 使用安裝在PC機上的高級的MIDI音序器軟件，用戶可把MIDI鍵盤控制器（MIDI keyboard contro

33、ller）連接到MIDI接口卡的MIDI IN端口，也可以有相同的音樂創作功能。 七、MIDI消息 MIDI文件的內容被稱為MIDI消息。簡單說MIDI消息，是指樂譜的數字描述。 MIDI消息=狀態字節+數據字節狀 態 字 節通道消息系統消息通道模式消息通道聲音消息系統獨有消息系統公共消息系統實時消息音符序列八、MIDI軟件1、錄制和表演2、樂譜打印3、同步裝置片段編輯器和庫管理程序4、音樂教育應用2.7 聲卡(sound card) 聲卡，又叫音頻卡(audio card)是一種在計算機上處理音頻信號的插卡 。是多媒體技術中最基本的組成部分，是實現聲波數字信號相互轉換的一種硬件。聲卡的基本功

34、能是把來自話筒、磁帶、光盤的原始聲音信號加以轉換，輸出到耳機、揚聲器、擴音機、錄音機等聲響設備，或通過音樂設備數字接口(MIDI)使樂器發出美妙的聲音。 聲卡處理的音頻媒體有數字化聲音（Wave）、合成音樂（MIDI）、CD音頻。 聲音是怎樣工作的？從模擬到數字聲源聲波傳聲器模擬電信號數字聲音 聲卡工作原理：聲卡的工作原理其實很簡單，我們知道，麥克風和喇叭所用的都是模擬信號，而電腦所能處理的都是數字信號，兩者不能混用，聲卡的作用就是實現兩者的轉換。從結構上分，聲卡可分為模數轉換電路和數模轉換電路兩部分,模數轉換電路負責將麥克風等聲音輸入設備采到的模擬聲音信號轉換為電腦能處理的數字信號；而數模轉

35、換電路負責將電腦使用的數字聲音信號轉換為喇叭等設備能使用的模擬信號。聲卡的功能： 1、錄制與播放：聲卡可從話筒（mic）或線路輸入(line in)，將外部的模擬聲音信號轉換成數字信號錄入計算機，并以文件的形式保存下來編輯與處理；將計算機中的表示聲音的數字信號轉換成模擬信號，通過聲音輸出設備輸出。 2、聲卡可對音頻數據進行多種特效處理；MIDI音樂合成；文語轉換與語音識別等 。聲卡主要組成部件：MIDI輸入/輸出電路；MIDI合成器芯片；用來把CD音頻輸入與線輸入相混合電路；帶有脈沖編碼調制（PCM）電路的模數轉換器、數模轉換器；用來壓縮和解壓音頻文件的壓縮芯片；用來合成語音輸出的語音合成器；用來識別語音輸入的語音識別電路；輸出立體聲的音頻輸出或線路輸出的輸出電路等。 音箱2、Microphone（麥克風輸入）3、Speaker（揚聲器輸出）4、MIDI/Game Port（MIDI/操縱桿端口）7、CD-ROM音頻信號接口6、CD-ROM的接口8、跳接器音頻輸出IDE接口CD-ROM外部音頻設備麥克風操縱桿MIDI聲音裝置1、Line in（線性輸入）5、Volume Control（音量調節旋鈕）電源跳接線音頻卡的連接方式聲卡的主要工作有：1、數字化聲音處理：聲卡使用數字信號處理器（DSP） 來處理所有的音頻I/O和MIDI操作，其主要任務是完成音