Python之音频信号处理(一)音频基础知识

您所在的位置:网站首页 录音过程的基础知识包括 Python之音频信号处理(一)音频基础知识

Python之音频信号处理(一)音频基础知识

2024-07-08 00:34:51| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录 一、音频基础知识 1、声音的三要素 2、音频的量化与编码 3、音频压缩技术 二、音频信号的读写 1、python读取.wav音频 2、python写.wav音频文件

一、音频基础知识 1、声音的三要素

(1)音调 人耳对声音高低的感觉称为音调(也叫音频)。音调主要与声波的频率有关。声波的频率高,则音调也高。一般音频 儿童>女生>男生。 人耳听觉音频范围是20Hz-20000Hz(做音频压缩时不在这个范围内的数据就可以砍掉)。

(2)音量 也就是响度。人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。响度和声波振动的幅度有关。一般说来,声波振动幅度越大则响度也越大。 人们对响度的感觉还和声波的频率有关,同样强度的声波,如果其频率不同,人耳感觉到的响度也不同。

(3)音色 也就是音品。音色是人们区别具有同样响度、同样音调的两个声音之所以不同的特性,或者说是人耳对各种频率、各种强度的声波的综合反应。音色与声波的振动波形有关,或者说与声音的频谱结构有关。

2、音频的量化与编码

(1)音频的量化过程 现实生活中,我们听到的声音都是时间连续的,我们把这种信号叫模拟信号。模拟信号(连续信号)需要量化成数字信号(离散的、不连续的信号)以后才能在计算机中使用。如下所示量化过程分为5个步骤:

模拟信号 现实生活中的声音表现为连续的、平滑的波形,其横坐标为时间轴,纵坐标表示声音的强弱。 采样 按照一定的时间间隔在连续的波上进行采样取值,如下图所示取了10个样。 量化 将采样得到的值进行量化处理,也就是给纵坐标定一个刻度,记录下每个采样的纵坐标的值。 编码 将每个量化后的样本值转换成二进制编码。 数字信号 将所有样本二进制编码连起来存储在计算机上就形成了数字信号。 在这里插入图片描述

(2)量化的基本概念

1)采样大小 一个采样用多少个bit存放,常用的是16bit(这就意味着上述的量化过程中,纵坐标的取值范围是0-65535,声音是没有负值的)。

2)采样率 也就是采样频率(1秒采样次数),一般采样率有8kHz、16kHz、32kHz、44.1kHz、48kHz等,采样频率越高,声音的还原就越真实越自然,当然数据量就越大。 模拟信号中,人类听觉范围是20-20000Hz,如果按照44.1kHz的频率进行采样,对20HZ音频进行采样,一个正玄波采样2200次;对20000HZ音频进行采样,平均一个正玄波采样2.2次。

3)声道数 为了播放声音时能够还原真实的声场,在录制声音时在前后左右几个不同的方位同时获取声音,每个方位的声音就是一个声道。声道数是声音录制时的音源数量或回放时相应的扬声器数量,有单声道、双声道、多声道。

4)码率 也叫比特率,是指每秒传送的bit数。单位为 bps(Bit Per Second),比特率越高,每秒传送数据就越多,音质就越好。

码率计算公式: 码率 = 采样率 * 采样大小 * 声道数

比如采样率44.1kHz,采样大小为16bit,双声道PCM编码的WAV文件: 码率=44.1hHz16bit2=1411.2kbit/s。 那么录制1分钟的音乐的大小为(1411.2 * 1000 * 60) / 8 / 1024 / 1024 = 10.09M。

3、音频压缩技术

音频压缩主要包括2种方法:

(1)消除冗余数据 这种压缩的主要方法是去除采集到的音频冗余信息,这些被删除掉的音频信号是没法恢复的,所以称为有损压缩。 冗余信息包括人类听觉范围之外的音频信号和被掩蔽掉的音频信号。什么是被掩蔽的信号呢?信号的掩蔽分为频域掩蔽和时域掩蔽。

1)频域掩蔽效应 人类听觉范围是20-20000Hz,但这并不意味着只要是这个频率范围内的声音都可以听到,能否听到还与声音的分贝大小有关,有个分贝临界值,高于这个临界值的声音才能听到,低于这个临界值的声音就听不到,在不同的频率下这个临界值是不一样的。 还有一种情况,比如2个音调差不多的人同时说话,一个声音很大,一个声音很小,声音小的会受到声音大的影响,导致声音小的无法被听到。

2)时域掩蔽效应 除了同时发出的声音之间有掩蔽现象之外,在时间上相邻的声音之间也有掩蔽现象,称为时域掩蔽。时域掩蔽又分为超前掩蔽和滞后掩蔽,如下图所示。产生时域掩蔽的主要原因是人的大脑处理信息需要花费一定的



【本文地址】

公司简介

联系我们

今日新闻


点击排行

实验室常用的仪器、试剂和
说到实验室常用到的东西,主要就分为仪器、试剂和耗
不用再找了,全球10大实验
01、赛默飞世尔科技(热电)Thermo Fisher Scientif
三代水柜的量产巅峰T-72坦
作者:寞寒最近,西边闹腾挺大,本来小寞以为忙完这
通风柜跟实验室通风系统有
说到通风柜跟实验室通风,不少人都纠结二者到底是不
集消毒杀菌、烘干收纳为一
厨房是家里细菌较多的地方,潮湿的环境、没有完全密
实验室设备之全钢实验台如
全钢实验台是实验室家具中较为重要的家具之一,很多

推荐新闻


图片新闻

实验室药品柜的特性有哪些
实验室药品柜是实验室家具的重要组成部分之一,主要
小学科学实验中有哪些教学
计算机 计算器 一般 打孔器 打气筒 仪器车 显微镜
实验室各种仪器原理动图讲
1.紫外分光光谱UV分析原理:吸收紫外光能量,引起分
高中化学常见仪器及实验装
1、可加热仪器:2、计量仪器:(1)仪器A的名称:量
微生物操作主要设备和器具
今天盘点一下微生物操作主要设备和器具,别嫌我啰嗦
浅谈通风柜使用基本常识
 众所周知,通风柜功能中最主要的就是排气功能。在

专题文章

    CopyRight 2018-2019 实验室设备网 版权所有 win10的实时保护怎么永久关闭