音频应用

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音频应用

一. 音频卡的应用

（一）音频卡的功能

音频卡即声卡，其功能是使计算机能够处理音频信号。音频卡的关键技术包括数字音频、音乐合成和MIDI。以CREATIVE的16位声卡SB16为例，主要功能为：

1.数字音频的播放：音频卡的主要技术指标之一是数字化量化位和立体声声道的多少。早期的音频卡是8位，SB16支持16位立体声声道。可以播放CD－DA唱盘及回放WAVE文件。

2.录制生成WAVE文件：音频卡配有话筒输入、线性输入接口。数字音频的音源可以是话筒、收录音机和CD唱盘等，可选择数字音频参数，如不同的采样率、 量化位和压缩编码算法等。在音频处理软件的控制下，通过音频卡对音源信号进行采样、量化、编码成WAVE格式的数字音频文件，通过软件还可进一步编辑 WAVE文件。

3.MIDI和音乐合成：通过MIDI接口可获得MIDI消息。SB16采用FM频率合成的方法实现MIDI乐声的合成以及文－语转换（Text-to-Speech）合成。

4.多路音源的混合和处理：借助混音器可以混合和处理不同音源发出的声音信号，混合数字音频和来自MIDI设备、CD音频、线性输入、话筒及PC扬声器等的各种声音。录音时可选择输入来源或各种音源的混合，控制音源的音量、音调。

（二）音频卡的安装和使用

1.硬件安装与使用：音频卡通过卡上的许多插口和接口与其他设备相连。

其中位于卡内的主要插口和接口有：

（1）CD－ROM数据接口：可与CD－ROM驱动器的数据接口相连。

（2）CD音频数据接口：与CD－ROM音频线相连，音频卡接上扬声器后就可播放

CD－ROM光盘上的声音数据。

位于音频卡后面板上的插口和接口有：

（1）缆线输入（Line In）：可与盒式录音机、唱机等相连进行录音。

（2）话筒输入（Mic In）：可与话筒相连，进行语音录入。

（3）缆线输出（Line out ）：可跳过音频卡的内置放大器，而连接一个有源扬声 器或外接放大器进行音频的输出。

（4）扬声器输出（Speaker Out）：从音频卡内置功率放大器连接扬声器进行输出，该插口的输出功率一般为2－4瓦。

（5）游戏棒 / MIDI接口（Joystick / MIDI）：可将游戏棒或MIDI设备如MIDI键盘连接到音频卡上。

2.软件安装

安装音频卡需要安装驱动程序，通常Win9x以上系统 能够自动识别音频卡，并且预装一部分驱动程序。

3.音频软件的使用

不同的声卡有不同的应用软件，但基本功能类似。主要包括：CD播放器；MIDI播放器；录音器，混音器； WAVE文件编辑器。

二.数据率及文件格式

数据率为每秒位（bit）数，它与信息在计算机中的实时传输有直接关系，而其总数据量又与计算机的存储空间有直接关系。因此，数据率是计算机处理时要掌握的基本技术参数。
    未经压缩的数字音频数据率可按下式计算：
          数据率＝采样频率（Hz）×量化位数（bit）×声道数（bit/s）
    由此可以计算出无压缩时不同的采样指标与容量和效果的关系(表05-09-1)。

表05-09-1  无压缩时不同的采样指标与容量和效果

采样率（KHz）	量化位（bit）	声道数	容量（MB/min）	等效音质
11.025	8	单	0.66	语音
22.05	16	双	5.292	FM广播
44.1	16	双	10.584	CD唱盘

      注意计算机中单位K、M、G、T和P等的换算关系(表05-09-2)。

表05-09-2  换算关系

缩写	英文	数值
K	Kilo	210 = 1,024 ≈ 103
M	Mega	220 = 1,048,576 ≈ 106
G	Giga	230 = 1,073,741,824 ≈ 109
T	Tera	240 = 1,099,511,627,776 ≈ 1012
P	Peta	250 = 1,125,899,906,842,624 ≈ 1015
E	Exa	260 = 1,152,921,504,606,846,976 ≈ 1018
Z	Zetta	270 ≈ 1021
Y	Yotta	280 ≈ 1024

为了减少数据率同时保持较好的音频质量，采集数字音频数据时,采集指标的选择应注意如下几方面的问题:

1.音频信号源的质量：过高的指标用于低质音频信号源并不能提高数字音频的质量,而是浪费。

2.数字音频的实际应用要求：应用时对数字音频数据的传输、存储要求，也即数据量的要求。

3.采集时信噪比的要求：数字音频的播放效果并一定与指标成正比，采集时信噪比的优劣对采集的效果有很大关系。

表05-09-3  常见的音频文件扩展名

文件的扩展名	说明
au	Sun和NeXT公司的声音文件存储格式(8比特m律编码或者16比特线性编码)
aif(Audio Interchange)	Apple计算机上的声音文件存储格式
cmf(Creative Music Format)	声霸(SB)卡带的MIDI文件存储格式
mct	MIDI文件存储格式
mff(MIDI Files Format)	MIDI文件存储格式
mid(MIDI)	Windows的MIDI文件存储格式
mp2	MPEG 第2层
mp3	MPEG 第3层
mod(Module)	MIDI文件存储格式
rm(RealMedia)	RealNetworks公司的流放式声音文件格式
ra(RealAudio)	RealNetworks公司的流放式声音文件格式
rol	Adlib声音卡文件存储格式
snd(sound)	Apple计算机上的声音文件存储格式
seq	MIDI文件存储格式
sng	MIDI文件存储格式
voc(Creative Voice)	声霸卡存储的声音文件存储格式
wav(Waveform)*	Windows采用的波形声音文件存储格式
wrk	Cakewalk Pro软件采用的MIDI文件存储格式

数字音频的存储格式有多种，表05-09-3给出了一些常见的格式。其中，WAVE格式是一种Windows 下通用的数字音频标准，用Windows的媒体播放器可以播放。波形文件格式支持存储各种采样频率和样本精度的声音数据，并支持声音数据的压缩。波形文件由许多不同类型的文件构造块组成，其中最主要的两个文件构造块是Format Chunk(格式块)和Sound Data Chunk(声音数据块)。格式块包含有描述波形的重要参数，例如采样频率、样本精度等等，数据块则包含有实际的波形声音数据。RIFF中的其他文件块是可选择的。它的简化结构如图05-09-1所示。

MP3的应用虽然很看好，但目前还需专门的播放软件，如RealPlayer等。

图05-09-1 WAVE文件结构

三．试听效果比较

表05-09-4列出了采用不同编码算法的一些音频文件，供试听比较。其中最后两项都以whitney Houston的歌曲"I will always love you" 为例，内容相同，播放时间也相同。

表05-09-4 不同音频文件的容量和视听效果

歌曲长度	采样率(kHz)	量化位(bit)	声道数	编码算法	文件格式	压缩比	文件容量(KB)	试听效果
30秒	44.1	16	双	PCM	WAVE		5167
30秒	22.05	16	单	PCM	WAVE		1292
30秒	11.025	8	单	PCM	WAVE		323
30秒				CCITT A Law	WAVE	1:2	2584
30秒				Creative ADPCM	WAVE	1:4	1292
30秒				mp3	mp3		471
4分 34秒				mp3	mp3		4282
4分 31秒				ram	ram		1382

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