6.1MIDI概述

6.2MIDI樂音合成器原理

6.3通用MIDI標(biāo)準(zhǔn)（GM）6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置6.5MIDI系統(tǒng)連接6.6MIDI設(shè)備的同步第6章電子樂器數(shù)字接口（MIDI）理解MIDI的概念以及與數(shù)字音頻處理技術(shù)的不同之處。掌握頻率調(diào)制（FM）合成法、波形表合成法的合成器原理。了解MIDI系統(tǒng)中的MIDI消息輸入設(shè)備、音序器、音源等設(shè)備配置和連接。理解SMPTE時間碼、MTC時間碼以及MIDI設(shè)備同步的概念。了解常見的MIDI應(yīng)用軟件。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)MIDI音樂制作話筒聲卡(音頻接口)音頻工作站軟件聲卡(音頻接口)音箱MIDI鍵盤聲卡(MIDI接口)音頻工作站軟件軟音源聲卡(MIDI接口)音箱6.1MIDI的概念圖6-1數(shù)字音頻技術(shù)的處理流程

圖6-2MIDI音樂的產(chǎn)生過程

MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface，樂器數(shù)字接口），是數(shù)字音樂的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于在音樂合成器(musicsynthesizers)、樂器(musicalinstruments)和計算機(jī)之間交換音樂信息的一種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。MIDI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同廠家的電子樂器與計算機(jī)連接的電纜和硬件。它還指定從一個裝置傳送數(shù)據(jù)到另一個裝置的通信協(xié)議。MIDI設(shè)備之間靠這個接口傳遞消息而進(jìn)行彼此通信。MIDI消息（記錄在MIDI文件中）是樂譜的數(shù)字描述。因此，在MIDI電纜上傳送的不是聲音，而是一套指令（命令/消息），它指示合成器（MIDI設(shè)備）要做什么，怎么做，如演奏音符、加大音量、生成音響效果等。6.1MIDI的概念MIDI消息（Message）或指令：是對樂譜的數(shù)字描述。樂譜由音符序列、定時和合成音色的樂器定義組成。當(dāng)一組MIDI消息通過音樂合成器演奏時，合成器解釋這些字符，并產(chǎn)生音樂。MIDI消息是MIDI設(shè)備之間的通信協(xié)議，是樂譜的一種記錄格式，相當(dāng)于樂譜語言。MIDI文件：是存儲MIDI消息的標(biāo)準(zhǔn)文件格式，其擴(kuò)展名為mid。這是一種二進(jìn)制的文件，不能直接打開和編輯。MIDI文件中包含音符、定時和多達(dá)16個通道、256個音軌的演奏定義。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(dá)到最低位置的速度）。6.1MIDI的概念MIDI鍵盤（Keyboard）：MIDI鍵盤就是能輸出MIDI信號的設(shè)備。它是一種類似鋼琴鍵盤的設(shè)備，它的鍵上裝有電子傳感器，當(dāng)人們按動MIDI鍵盤時，它本身并不發(fā)出聲音，而是把按鍵的信息（鍵號、力度、持續(xù)時間等）轉(zhuǎn)變?yōu)镸IDI消息，用來控制虛擬樂器或其他電子樂器發(fā)出聲音。6.1MIDI的概念通道（Channel）：合成器的通道是一個獨(dú)立的信息傳輸通路。MIDI將單個物理通道（可以理解為數(shù)據(jù)傳輸電纜）分成16個邏輯通道，每個邏輯通道相當(dāng)于一個獨(dú)立的邏輯合成器，可以當(dāng)作一種樂器。MIDI鍵盤可設(shè)置在16個通道之中的任何一個。6.1MIDI的概念合成器（Synthesizer）：又稱電子音樂合成器，是利用數(shù)字信號處理器（DSP）或其他集成電路芯片來產(chǎn)生樂音或聲音的電子裝置。不同的合成器根據(jù)MIDI樂譜指令產(chǎn)生的音色和音質(zhì)都有可能不同。6.1MIDI的概念音序器（Sequencer）：音序器也稱為時序器，俗稱編曲機(jī)，是MIDI消息的編輯和控制單元，用來記錄、編輯和播放MIDI音樂數(shù)據(jù)。其功能是把MIDI鍵盤（或MIDI控制器）輸出的MIDI消息分軌地記錄下來，把一首曲子所需的音色、節(jié)奏、音符等樂音要素按照一定的序列組織起來，使得音源能夠?qū)崿F(xiàn)同步播放。音序器可以是專門制成的硬件設(shè)備，也可以是基于個人計算機(jī)的音序器軟件。硬件音序器是一種非常復(fù)雜的設(shè)備，所以在一般應(yīng)用中，軟件音序器被普遍使用。6.1MIDI的概念MIDI音樂的產(chǎn)生過程MIDI樂器MIDI接口MIDI文件音序器合成器揚(yáng)聲器音頻卡PC機(jī)音序器是MIDI音樂創(chuàng)作的核心控制部件。MIDI的優(yōu)勢系統(tǒng)簡單，成本低文件小，利于存儲和傳輸便于創(chuàng)作?？筛淖兠恳宦暡康囊羯?；可改變每一個音符的音高長短；可打印和編輯樂譜。MIDI文件比較小與波形聲音相比，MIDI文件（.mid）存儲的數(shù)據(jù)不是聲音數(shù)據(jù)而是指令，所以數(shù)據(jù)量要少得多。30分鐘的音樂，用MIDI文件記錄只需200KB，用16位CD音質(zhì)的未壓縮WAV文件記錄需317MB。容易編輯編輯MIDI文件比編輯聲音波形要容易的多，用戶可以自由地改變音調(diào)、音色等屬性，直到自己想要的效果。可以作背景音樂因?yàn)镸IDI音樂可以和其他媒體，如數(shù)字電視、圖形、動畫、語音一起播放，形成伴樂的效果。而兩個波形聲音一般是不能同時使用的。與MP3、WAV等音頻格式不同的是，MIDI的播放質(zhì)量很大程度上取決于硬件或軟件的音源環(huán)境，也就是說同樣的MIDI文件在不同的電腦上可能有非常明顯的效果差別，究其原因是因?yàn)樗鼈冋{(diào)用的波表音色庫不一樣。

MIDI在音質(zhì)上還不能與真正的樂器完全相似。無法模擬自然界中其它非樂曲類聲音。WAVE格式文件與MIDI文件的比較MIDIWAVE音源MIDI樂器無限制.通過Mic、磁帶、CD、音響等采集的各種人聲、音效和音樂等。文件格式MIDI樂譜指令對聲音的采樣編碼數(shù)據(jù)文件容量小大音質(zhì)效果與聲卡的合成器有關(guān)與編碼和壓縮參數(shù)有關(guān)應(yīng)用特點(diǎn)音源和音質(zhì)受限，但適于網(wǎng)絡(luò)、游戲等應(yīng)用。適合專業(yè)人士編輯創(chuàng)作。音源豐富,音質(zhì)與數(shù)據(jù)量成反比。適合復(fù)制轉(zhuǎn)換，不易進(jìn)行創(chuàng)作。例

MIDI與WAV音頻的視聽比較樂曲格式長度容量(KB)效果藍(lán)色多瑙河WAVE1分鐘2000高低音豐富，音域?qū)捄裥蹨哅IDI2分鐘37

樂感單薄天空之城WAVE2分鐘3700

細(xì)膩MIDI1分鐘3

清澈藍(lán)色多瑙河.wav藍(lán)色多瑙河.mid天空之城.wav天空之城.mid6.1MIDI概述

6.2MIDI樂音合成器原理

6.3通用MIDI標(biāo)準(zhǔn)（GM）6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置6.5MIDI系統(tǒng)連接6.6MIDI設(shè)備的同步第6章電子樂器數(shù)字接口（MIDI）產(chǎn)生MIDI樂音的方法主要有兩種：FM(FrequencyModulation)合成法樂音樣本合成法，也稱為波形表(Wavetable)合成法。6.2MIDI樂音合成器原理頻率調(diào)制（FM）合成法FM是使高頻振蕩波的頻率按調(diào)制信號規(guī)律變化的一種調(diào)制方式。采用不同的調(diào)制波頻率和調(diào)制指數(shù)，就可以方便地合成具有不同頻譜分布的波形，再現(xiàn)某些樂器的音色。采用這種方式可以得到具有獨(dú)特效果的“電子模擬聲”，創(chuàng)造出豐富多彩的、真實(shí)樂器所不具備的音色，這也是FM音樂合成方法特有的魅力之一。6.2MIDI樂音合成器原理FM合成法工作原理由以下五部分組成：

數(shù)字載波器調(diào)制器聲音包絡(luò)發(fā)生器數(shù)字運(yùn)算器數(shù)/模轉(zhuǎn)換器6.2MIDI樂音合成器原理FM合成法工作原理FM電子合成器先由震蕩器產(chǎn)生一個載波作為基音，然后再產(chǎn)生若干個調(diào)制波帶著許多泛音加在載波之上，您可以對這個組合加以任意調(diào)整，然后加上典型的聲音包絡(luò)線（ADSR），再通過數(shù)控濾波器和數(shù)控放大器送往數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，從而形成最后的音響。由于一個物體不可能總是一成不變的振動，所以它的頻率和振幅都會隨著時間的改變而改變，并最終趨于靜止。我們把一聲音的發(fā)展過程分為四個階段，分別是觸發(fā)、衰減、保持和消失。這四個階段我們統(tǒng)稱為“包絡(luò)”。包絡(luò)的發(fā)生時間，也決定了一個樂音的時值。6.2MIDI樂音合成器原理數(shù)字載波波形和調(diào)制波形有多種，不同型號的FM合成器所選用的波形也不同YamahaOPL-III數(shù)字式FM合成器采用的波形從理論上講，F(xiàn)M合成方法可以產(chǎn)生任何樂音，但是，這種方法合成出來的聲音不夠真實(shí)。6.2MIDI樂音合成器原理聲音的頻譜波形表（wavetable）合成法把真實(shí)樂器發(fā)出的聲音以數(shù)字的形式記錄下來，播放時改變播放速度，從而改變音調(diào)周期，生成各種音階的音符。真實(shí)樂音樣本的采集：音樂家在真實(shí)樂器上演奏的不同音符，選擇44.1kHz的采樣頻率、16位的樂音樣本（CD音質(zhì)）。樂音樣本通常放在ROM芯片上，播放時以查表的方式給出，所以這種合成器叫做波表（wavetable）合成器。6.2MIDI樂音合成器原理波表合成法工作原理6.2MIDI樂音合成器原理

Wavetable合成器所需要的輸入控制參數(shù)比較少，可控的數(shù)字音效也不多，大多數(shù)采用這種合成方法的聲音設(shè)備都可以控制聲音包絡(luò)的ADSR參數(shù)，產(chǎn)生的聲音質(zhì)量比FM合成方法產(chǎn)生的聲音質(zhì)量要高。周期信號：主周期的重復(fù)6.2MIDI樂音合成器原理Wavetable合成器的衡量指標(biāo)

波表庫容量音調(diào)數(shù)（復(fù)音數(shù)）音色數(shù)特殊效果軟波表與DLS軟波表，故名思義就是用軟件來模擬硬件波表合成器，它的原理跟硬件波表完全一樣，只不過硬波表是把樂器的波形存放到ROM里，在需要的時候直接調(diào)用；而軟波表是把樂器的波形存到硬盤上的某一個文件里，在需要的時候通過CPU運(yùn)算調(diào)用。所以，軟波表會占用比較多的CPU資源。著名的軟波表有YAMAHA公司的S-YXG系列和ROLAND公司的VSC系列，還有韓國COWON公司的JET-MIDI。由于硬波表價格難以令大眾接受并且不易升級，于是就有了價格便宜的DLS（DownloadableSoundModules）波表合成技術(shù)，這是個介于硬波表和軟波表之間的東西。它能把波表存儲在硬盤上，使用時再調(diào)入內(nèi)存然后通過聲卡上的專用音效芯片來處理。6.1MIDI概述

6.2MIDI樂音合成器原理

6.3通用MIDI標(biāo)準(zhǔn)（GM）

6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置6.5MIDI系統(tǒng)連接6.6MIDI設(shè)備的同步第6章電子樂器數(shù)字接口（MIDI）由于早期的MIDI設(shè)備在樂器的音色排列上沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，造成不同型號的設(shè)備回放同一首樂曲時也會出現(xiàn)音色偏差。為了彌補(bǔ)這一不足，便出現(xiàn)了GS、GM和XG這三類音色排列方式的標(biāo)準(zhǔn)。6.3通用MIDI標(biāo)準(zhǔn)（GM）GS（GeneralStandard）標(biāo)準(zhǔn)GM（GeneralMIDI）標(biāo)準(zhǔn)XG（ExtendedGeneralMIDI）標(biāo)準(zhǔn)GS（GeneralStandard）標(biāo)準(zhǔn)是Roland公司創(chuàng)立的一種MIDI標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)定義了我們最常用的128種樂器，音效和控制器的排列。GS具有以下五種主要特點(diǎn)：16個聲部最大復(fù)音數(shù)為24或更多GS格式的樂器音色排列。（有各種不同風(fēng)格的音樂所使用的樂器音色和打擊樂音色）鼓音色可以通過音色改變信息進(jìn)行選擇包含兩種可以調(diào)節(jié)的效果，有混響和合唱GM標(biāo)準(zhǔn)（通用MIDI系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)Level1）

GM（GeneralMIDIMode）標(biāo)準(zhǔn)是國際MIDI制造商協(xié)會（MMA）制定的，該標(biāo)準(zhǔn)以日本Roland公司的GS標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。GM標(biāo)準(zhǔn)為MIDI樂器之間的互相兼容定義了一些最基本的規(guī)則。GM聲音集GM聲音集也就是預(yù)定義的樂器表。GM標(biāo)準(zhǔn)定義了最常用的128種樂器，用不同的MIDI程序號為聲音進(jìn)行了命名，把產(chǎn)生這些聲音的方法留給產(chǎn)品開發(fā)商去解決。

GM標(biāo)準(zhǔn)（通用MIDI系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)Level1）

GM（GeneralMIDI）標(biāo)準(zhǔn)是國際MIDI制造商協(xié)會（MMA）制定的該標(biāo)準(zhǔn)是在日本Roland公司的GS標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，加以適當(dāng)簡化而成的。由于它比較符合眾多中小廠商的口味，成為了業(yè)界廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)。GM標(biāo)準(zhǔn)為MIDI樂器之間的互相兼容定義了一些最基本的規(guī)則。GM聲音集GM聲音集也就是預(yù)定義的樂器表。GM標(biāo)準(zhǔn)定義了最常用的128種樂器，用不同的MIDI程序號為聲音進(jìn)行了命名，把產(chǎn)生這些聲音的方法留給產(chǎn)品開發(fā)商去解決。

GM音色表MIDI協(xié)議規(guī)定了一份標(biāo)準(zhǔn)MIDI樂器音色排序表，收錄了常用的16類樂器，每類各8種音色，一共有128種音色。還收錄了一組打擊樂音色，并規(guī)定了每件打擊樂器在鍵盤上的鍵位。MIDI消息格式

1個字節(jié)的狀態(tài)碼+2個字節(jié)的數(shù)據(jù)碼xxxxxxxxByteID，1=statusbyteCommand/MessageID表示MIDIMessage的命令種類ChannelID指定選定的通道狀態(tài)字節(jié)狀態(tài)字節(jié)定義CommandIDCommand000NoteOff001NoteOn010PKPAftertouch011ControlChange100ProgramChange101ChannelAftertouch110PitchWheel/Bender111System命令含意NoteOff：停止發(fā)音命令。后接音高、音量NoteNo：開始發(fā)音命令。后接音高、音量PKPAftertouch：全名為PolyphonicKeyPressure，多音琴鍵觸壓值。后接音高、音量?？稍黾訌椬嗟捻懚?、亮度及顫音ControlChange：此為控制編號，后接數(shù)據(jù)ProgramChange：切換音色，后接音色編號ChannelAftertouch：通道觸壓值。后接觸壓值。PitchWheel/Bender

：音高轉(zhuǎn)輪。用于發(fā)音的音高變調(diào)，模擬滑音的動作。單個物理MIDI通道分為16個邏輯通道，每個邏輯通道可指定一種樂器。MIDI鍵盤可設(shè)置在這16個通道中的任何一個，MIDI合成器可以被設(shè)置在指定的通道上接受。

通道模式AllSoundOff：關(guān)閉所有聲音ResetAllController：所有項目重新設(shè)為初始狀態(tài)LocalControl：設(shè)定音源模組發(fā)聲的開關(guān)AllNoteOff：停止所有在發(fā)聲的音符OmniOn/Off/Poly/Mono：OmniOn：表示接收全部MIDIInPort的數(shù)據(jù)OmniOff：此為標(biāo)準(zhǔn)模式，只接收屬于本機(jī)Channel的數(shù)據(jù)Poly：表示可以同時發(fā)一個以上的音，可以彈和弦Mono：僅能單音發(fā)聲系統(tǒng)消息系統(tǒng)共用消息：

MIDI系統(tǒng)的整體性設(shè)定，每個MIDI設(shè)備都受其影響，是與MIDITimeCode有關(guān)的MIDI命令。系統(tǒng)實(shí)時消息：和同步功能有關(guān)的MIDI命令。系統(tǒng)專用消息：同廠牌的MIDI設(shè)備間互相交換消息，傳輸音色資料，音色資料共享。XG（ExtendedGeneralMIDI）標(biāo)準(zhǔn)

是擴(kuò)展的通用MIDI標(biāo)準(zhǔn)。由YAMAHA公司在1994年推出的新的音源控制規(guī)格。XG繼承了GM定義的各項基本功能，同時又增加了音色庫（音色數(shù)量）。在控制方面作了大量的改進(jìn)，用多種控制器來控制和調(diào)節(jié)音色、速度等特性。XG標(biāo)準(zhǔn)的定義表稱為“MIDIMapper”(MIDI映射表)，所有的MIDI設(shè)備都會有相應(yīng)的MIDI映射表，在計算機(jī)中也要有相應(yīng)的MIDI映射表。其中有一張表里排列著MIDI設(shè)備的音色，在這張音色表中，重要的是這些樂器音色所對應(yīng)的排列編號，MIDI設(shè)備與計算機(jī)只認(rèn)音色的排列編號，而不分析音色的排列次序。目前的MIDI設(shè)備一般都有多個音色庫，但音色庫最多不會超過128個。每個音色庫有128個樂器音色。6.1MIDI概述

6.2MIDI樂音合成器原理

6.3通用MIDI標(biāo)準(zhǔn)（GM）6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置6.5MIDI系統(tǒng)連接6.6MIDI設(shè)備的同步第6章電子樂器數(shù)字接口（MIDI）6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置音頻輸出簡單配置的MIDI系統(tǒng)多媒體計算機(jī)、聲卡、音序器軟件MIDI輸出音頻輸出基本配置的MIDI系統(tǒng)麥克風(fēng)到聲卡聲卡到耳機(jī)6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置音頻輸出帶有硬音源的MIDI系統(tǒng)麥克風(fēng)到聲卡聲卡到耳機(jī)MIDI輸出MIDI信號音源的聲音6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置調(diào)音臺多臺音源的MIDI系統(tǒng)MIDI接口6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置配置一個MIDI系統(tǒng)所需要的設(shè)備應(yīng)包括三大功能模塊，即輸入模塊、編輯模塊和合成模塊。其中，輸入模塊主要是MIDI鍵盤、MIDI控制器，編輯模塊是音序器或音序器軟件，而合成模塊為音源、合成器或采樣器。MIDI消息輸入設(shè)備

輸入設(shè)備就是MIDI樂器，通過它告訴音序器需要排列哪些內(nèi)容。為了符合人們原有的音樂習(xí)慣，人們制造了各種基于傳統(tǒng)樂器形式上的MIDI樂器，如MIDI鍵盤、MIDI吹管、MIDI吉它、MIDI小提琴等等。6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置音序器音序器是制作音樂的處理器，用來編輯各種音樂數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)同步播放等等。它把組成音樂所需的音色、節(jié)奏、音符等按照一定的序列組織起來，好讓音源發(fā)聲。實(shí)際上，音序器以數(shù)字的形式記錄了音樂的一般要素，如拍子、音高、節(jié)奏、音符時值等，MIDI文件的本質(zhì)內(nèi)容就是音序內(nèi)容。

軟件音序器也是一個電腦程序，很多MIDI制作軟件實(shí)際上就是音序器軟件，如CakewalkSonar、CubaseSX、Logic等。6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置音源音源是一個音色資源庫，其內(nèi)部包含了很多不同音色的樣本波形，例如鋼琴的音色樣本、吉它的音色樣本等等。音源只是一個資源庫，本身并不知道在什么時候該用什么音色發(fā)怎樣的聲音。如何調(diào)用資源的任務(wù)由MIDI音序器去完成。音源分為軟音源和硬音源。軟音源實(shí)質(zhì)上是一個軟件，常見的有YamahaS-YXG100，RolandVSC88等，它們必須在電腦上安裝后才能使用。硬音源是一個實(shí)際存在的設(shè)備，將硬音源和音序器連接以后就可以使用了。6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置MIDI音樂合成器MIDI合成器可以將MIDI指令轉(zhuǎn)化為實(shí)際的聲音。利用合成器可以逼真地再現(xiàn)出專業(yè)樂隊的實(shí)時演奏效果。MIDI合成器也分為MIDI硬件合成器和軟件合成器。MIDI硬件合成器是集音源、音序器、MIDI鍵盤于一身的設(shè)備。MIDI軟件合成器包括軟音源、軟音序器和虛擬的MIDI設(shè)備。例如，Timidity就是一款SF2（SoundFont2.0版本）軟件合成器，它巧妙地利用了DirectX，可以在CPU資源占用很低的情況下可以非常流暢地播放一般的MIDI樂曲。它不僅小巧、使用方便，而且自帶多種效果器，音質(zhì)也非常好。6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置6.1MIDI概述

6.2MIDI樂音合成器原理

6.3通用MIDI標(biāo)準(zhǔn)（GM）6.4MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置6.5MIDI系統(tǒng)連接6.6MIDI設(shè)備的同步第6章電子樂器數(shù)字接口（MIDI）6.5MIDI系統(tǒng)連接MIDI的物理接口MIDIIn：接收從其他MIDI裝置傳來的消息MIDIOut：向其他設(shè)備發(fā)送MIDI消息MIDIThru：傳送從輸入口接收的消息到其他MIDI裝置MIDIThruOutIn各個MIDI設(shè)備通過專用的串行電纜(MIDI線)連接，MIDI數(shù)據(jù)流是單向異步的數(shù)據(jù)位流（BitStream），速率為31.25KB/s，每個字節(jié)為10位（1位開始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位）。6.5MIDI系統(tǒng)連接哪個鍵，什么時候按下的，什么時候抬起來的，力度多大哪個音，什么時候開始發(fā)音，什么時候停止，音量大小……發(fā)聲!MIDI線里走的不是聲音，而是指令6.5MIDI系統(tǒng)連接MIDI數(shù)據(jù)流通常由MIDI控制器（當(dāng)作樂器使用）或者M(jìn)IDI音序器（用來記錄、播放、編輯MIDI事件）產(chǎn)生，然后通過該裝置的MIDIOUT連接器輸出MIDI數(shù)據(jù)流的接收設(shè)備是MIDI聲音發(fā)生器，它們在MIDIIN端口接收MIDI消息，然后播放聲音6.5MIDI系統(tǒng)連接6.5MIDI系統(tǒng)連接6.5MIDI系統(tǒng)連接7.1資源交換文件格式7.2WAV文件格式7.3MP3文件格式7.4MIDI文件格式7.5其他音頻文件格式第7章數(shù)字音頻文件格式熟悉資源交換文件格式（RIFF）的結(jié)構(gòu)。熟悉WAV文件格式的一般結(jié)構(gòu)。了解MP3、MIDI文件格式及特性。了解RA、RM、WMA、APE、AU等音頻文件格式。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)7.1資源交換文件格式RIFF（ResourceInterchangeFileFormat，資源交換文件格式）是由Microsoft和IBM在1991年共同提出的一種媒體文件的存儲格式。RIFF是Windows環(huán)境下大部分媒體文件遵循的一種文件格式規(guī)范。準(zhǔn)確地說，RIFF本身并不是一種特定的文件格式，而是對這一類文件類型的總的定義，如WAV文件、AVI文件等都遵循RIFF規(guī)范。RIFF可以看成是一種樹狀結(jié)構(gòu)，其基本構(gòu)成單位為“Chunk”（塊），它猶如樹狀結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)。每個Chunk由“標(biāo)識碼”（ID）、“數(shù)據(jù)塊長度”（Size）和“數(shù)據(jù)”（Data）所組成。標(biāo)識碼

(ID)用4字符（ASCII碼）表示用于表示Chunk“數(shù)據(jù)”的類型。如果一個應(yīng)用程序不能識別該“標(biāo)識碼”，則將忽略由Chunk“長度”所指定的Chunk“數(shù)據(jù)”和附加的數(shù)據(jù)塊長度

(Size)用32位無符號數(shù)值表示用于表示Chunk“數(shù)據(jù)”的長度和Chunk“數(shù)據(jù)”后附加的數(shù)據(jù)長度(單位為Byte)數(shù)據(jù)(Data)二進(jìn)制數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以是固定長度也可以是可變長度。相對于RIFF文件起始位置，數(shù)據(jù)是“字對齊”（Word-aligned）的，這樣可以提高數(shù)據(jù)訪問速度。如果數(shù)據(jù)的字節(jié)長度為奇數(shù)，那么在數(shù)據(jù)后面要附加一個字節(jié)，以保持“字對齊”7.1資源交換文件格式7.1資源交換文件格式標(biāo)識碼

(ID)采用四字符碼FOURCC（four-charactercode）來表征數(shù)據(jù)類型，比如‘RIFF’、‘AVI’、‘LIST’等。一般而言，Chunk本身并不允許內(nèi)部再包含Chunk，但有兩種情況例外，即分別以“RIFF”及“LIST”為標(biāo)識碼的Chunk可以包含子Chunk。即列表（List）可以嵌套子列表和Chunk。以“RIFF”為標(biāo)識碼的Chunk包含子Chunk的格式如下圖所示。7.1資源交換文件格式7.2WAV文件格式

7.3MP3文件格式7.4MIDI文件格式7.5其他音頻文件格式第7章數(shù)字音頻文件格式WAV為Waveform（波形）的縮寫。WAV文件遵循RIFF規(guī)范，每個WAV文件的頭4個字節(jié)便是4個ASCII碼“RIFF”。WAV文件是由若干個Chunk組成的。按照在文件中的出現(xiàn)位置包括：RIFFWAVEChunk,FormatChunk,FactChunk(可選),DataChunk。每個Chunk由“標(biāo)識碼”（ID）、“數(shù)據(jù)塊長度”（Size）和“數(shù)據(jù)”（Data）所組成。7.2WAV文件格式①RIFFWAVEChunk|

|所占字節(jié)數(shù)|

具體內(nèi)容

========================

|ID

|

4Bytes|

'RIFF'

----------------------------------

|Size

|

4Bytes|

----------------------------------

|Type

|

4Bytes|

'WAVE'

----------------------------------

7.2WAV文件格式②FormatChunk

========================================================

|

|

字節(jié)數(shù)

|

具體內(nèi)容

========================================================

|ID

|

4Bytes

|

‘fmt’

----------------------------------------------------------------------------------------

|Size

|

4Bytes

|數(shù)值為16或18，18則最后又附加信息

--------------------------------------------------------------------------------------

|FormatTag

|

2Bytes

|編碼方式，一般為0x0001

---------------------------------------------------------------------------------------

|Channels

|

2Bytes

|聲道數(shù)目，1--單聲道；2--雙聲道

--------------------------------------------------------------------------------------

|SamplesPerSec|

4Bytes

|采樣頻率

----------------------------------------------------------------------------------------

|AvgBytesPerSec|

4Bytes

|音頻數(shù)據(jù)傳送速率,

AVERAGE

其值為聲道數(shù)×每秒數(shù)據(jù)位數(shù)(采樣頻率

)×

每樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)/8。

------------------------------------------------------------------------------------------

|BlockAlign

|

2Bytes

|數(shù)據(jù)塊對齊單位(每個采樣需要的字節(jié)數(shù))

其值為聲道數(shù)×每樣本的數(shù)據(jù)位值/8

------------------------------------------------------------------------------------------

|BitsPerSample|

2Bytes

|每個采樣需要的bit數(shù)

-------------------------------------------------------------------------------------------

|

|

2Bytes

|附加信息（可選，通過Size來判斷有無）

------------------------------------------------------------------------------------------

在“fmt”的Chunk下包含了一個PCMWAVEFORMAT數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)定義如下：typedef

struct

pcmwaveformat-tag{WAVEFORMATwf;WORD wBitsPerSample;%記錄每個樣本所需的bit數(shù)}PCMWAVEFORMAT;7.2WAV文件格式typedef

struct

waveformat-tag{WORD wFormatTag;%記錄著此聲音的編碼方式，如PCM，ADPCM

WORD nChannels;%記錄聲音的聲道數(shù)

DWORD nSamplesPerSec;%記錄每秒采樣數(shù)（采樣頻率）DWORD nAvgBytesperSec;%記錄每秒的平均數(shù)據(jù)量WORD nBlockAlign;%記錄數(shù)據(jù)塊的對齊單位

}WAVEFORMAT;7.2WAV文件格式

③DataChunk

|

|所占字節(jié)數(shù)|

具體內(nèi)容

========================

|ID

|

4Bytes|

'data'

----------------------------------

|Size

|

4Bytes|

----------------------------------

|data

|

|

----------------------------------

DataChunk是真正保存Wav數(shù)據(jù)的地方，以‘data’作為該Chunk的標(biāo)識碼。然后是數(shù)據(jù)的長度。緊接著就是Wav數(shù)據(jù)。7.2WAV文件格式表7-5以數(shù)據(jù)在文件中的存放位置說明了WAV文件格式，其中偏移地址是相對于文件頭的地址。7.2WAV文件格式WAVE文件格式剖析

WAVE文件格式說明表偏移地址字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)類型內(nèi)

容

文件頭00H4char"RIFF"標(biāo)志04H4longint文件長度08H4char"WAVE"標(biāo)志0CH4char"fmt"標(biāo)志10H4過渡字節(jié)（不定）14H2int格式類別（10H為PCM形式的聲音數(shù)據(jù))16H2int通道數(shù)，單聲道為1，雙聲道為218H2int采樣率（每秒樣本數(shù)），表示每個通道的播放速度，1CH4longint波形音頻數(shù)據(jù)傳送速率，其值為通道數(shù)×每秒數(shù)據(jù)位數(shù)×每樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)／8。播放軟件利用此值可以估計緩沖區(qū)的大小。20H2int數(shù)據(jù)塊的調(diào)整數(shù)（按字節(jié)算的），其值為通道數(shù)×每樣本的數(shù)據(jù)位值／8。播放軟件需要一次處理多個該值大小的字節(jié)數(shù)據(jù)，以便將其值用于緩沖區(qū)的調(diào)整。22H2每樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)，表示每個聲道中各個樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)。如果有多個聲道，對每個聲道而言，樣本大小都一樣。24H4char數(shù)據(jù)標(biāo)記符＂data＂28H4longint語音數(shù)據(jù)的長度

WAVE文件格式說明表偏移地址字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)類型內(nèi)

容

文件頭00H4char"RIFF"標(biāo)志04H4longint文件長度08H4char"WAVE"標(biāo)志0CH4char"fmt"標(biāo)志10H4過渡字節(jié)（不定）14H2int格式類別（10H為PCM形式的聲音數(shù)據(jù))16H2int通道數(shù)，單聲道為1，雙聲道為218H2int采樣率（每秒樣本數(shù)），表示每個通道的播放速度，1CH4longint波形音頻數(shù)據(jù)傳送速率，其值為通道數(shù)×每秒數(shù)據(jù)位數(shù)×每樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)／8。播放軟件利用此值可以估計緩沖區(qū)的大小。20H2int數(shù)據(jù)塊的調(diào)整數(shù)（按字節(jié)算的），其值為通道數(shù)×每樣本的數(shù)據(jù)位值／8。播放軟件需要一次處理多個該值大小的字節(jié)數(shù)據(jù)，以便將其值用于緩沖區(qū)的調(diào)整。22H2每樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)，表示每個聲道中各個樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)。如果有多個聲道，對每個聲道而言，樣本大小都一樣。24H4char數(shù)據(jù)標(biāo)記符＂data＂28H4longint語音數(shù)據(jù)的長度

WAVE文件格式說明表偏移地址字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)類型內(nèi)

容

文件頭00H4char"RIFF"標(biāo)志04H4longint文件長度08H4char"WAVE"標(biāo)志0CH4char"fmt"標(biāo)志10H4過渡字節(jié)（不定）14H2int格式類別（10H為PCM形式的聲音數(shù)據(jù))16H2int通道數(shù)，單聲道為1，雙聲道為218H2int采樣率（每秒樣本數(shù)），表示每個通道的播放速度，1CH4longint波形音頻數(shù)據(jù)傳送速率，其值為通道數(shù)×每秒數(shù)據(jù)位數(shù)×每樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)／8。播放軟件利用此值可以估計緩沖區(qū)的大小。20H2int數(shù)據(jù)塊的調(diào)整數(shù)（按字節(jié)算的），其值為通道數(shù)×每樣本的數(shù)據(jù)位值／8。播放軟件需要一次處理多個該值大小的字節(jié)數(shù)據(jù)，以便將其值用于緩沖區(qū)的調(diào)整。22H2每樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)，表示每個聲道中各個樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)。如果有多個聲道，對每個聲道而言，樣本大小都一樣。24H4char數(shù)據(jù)標(biāo)記符＂data＂28H4longint語音數(shù)據(jù)的長度文件頭偏移地址字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)類型內(nèi)

容004char"RIFF"標(biāo)志044longint文件長度084char"WAVE"標(biāo)志0C4char"fmt"標(biāo)志10

4LongWAVEFORMAT結(jié)構(gòu)的長度142Int格式類別（10H為PCM形式的聲音數(shù)據(jù))162Int通道數(shù)，單聲道為1，雙聲道為2184longint采樣率（每秒樣本數(shù)），表示每個通道的播放速度1C4longint波形音頻數(shù)據(jù)傳送速率，其值為通道數(shù)×每秒數(shù)據(jù)位數(shù)×每樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)／8。播放軟件利用此值可以估計緩沖區(qū)的大小。202int數(shù)據(jù)塊的調(diào)整數(shù)（按字節(jié)算的），其值為通道數(shù)×每樣本的數(shù)據(jù)位值／8。播放軟件需要一次處理多個該值大小的字節(jié)數(shù)據(jù)，以便將其值用于緩沖區(qū)的調(diào)整。22

2每樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)，表示每個聲道中各個樣本的數(shù)據(jù)位數(shù)。如果有多個聲道，對每個聲道而言，樣本大小都一樣。244char數(shù)據(jù)標(biāo)記符＂data＂284longint聲音數(shù)據(jù)的長度表7-5WAV文件格式說明表

Windows定義了在DataChunk中數(shù)據(jù)的存放情形，表7-6列出了4種不同聲道數(shù)及采樣所需的位元數(shù)以及位元位置的安排。其中：對于8位單聲道，每個樣本數(shù)據(jù)由8位（bit）表示；對于8位立體聲，每個聲道的數(shù)據(jù)由一個8位（bit）數(shù)據(jù)表示，且第一個8位（bit）數(shù)據(jù)表示0聲道（左）數(shù)據(jù)，緊隨其后的8位（bit）數(shù)據(jù)表示1聲道（右）數(shù)據(jù)；對于16位單聲道，每個樣本數(shù)據(jù)由16位（bit）表示；對于16位立體聲，每個聲道的數(shù)據(jù)由一個16位（bit）數(shù)據(jù)表示，且第一個16位（bit）數(shù)據(jù)表示0聲道（左）數(shù)據(jù)，緊隨其后的16位（bit）數(shù)據(jù)表示1聲道（右）數(shù)據(jù)。7.2WAV文件格式樣本1（1字節(jié)）樣本2（1字節(jié)）樣本3（1字節(jié)）樣本4（1字節(jié)）8bit單聲道0聲道0聲道0聲道0聲道8bit立體聲樣本1（2字節(jié)）樣本2（2字節(jié)）0聲道（左）1聲道（右）0聲道（左）1聲道（右）16bit單聲道樣本1（2字節(jié)）樣本2（2字節(jié)）0聲道低字節(jié)0聲道高字節(jié)0聲道低字節(jié)0聲道高字節(jié)16bit立體聲樣本1（4字節(jié)）0聲道低字節(jié)0聲道高字節(jié)1聲道低字節(jié)1聲道高字節(jié)表7-6PCM數(shù)據(jù)的存放方式7.2WAV文件格式WAVE文件的每個樣本值包含在一個整數(shù)i中，i的長度為容納指定樣本長度所需的最小字節(jié)數(shù)。首先存儲低有效字節(jié)，表示樣本幅度的位放在i的高有效位上，剩下的位置為0，這樣8位和16位的PCM波形樣本的數(shù)據(jù)格式如下所示。

樣本大小數(shù)據(jù)格式最大值最小值8位PCMunsignedint255016位PCMint32767-327677.2WAV文件格式例：一個WAV文件的前段其內(nèi)存中存放的數(shù)據(jù)如下：52494646A49A7B0157415645666D74

20100000

000100020044AC000010B102000400100064617461809A7B0142FF35FCE2

FE0700E7FEAF03

5FFF65017.2WAV文件格式

WAV文件的內(nèi)容編碼內(nèi)容批注塊說明52494646RIFFA49A7B0124877732Chunksize(017B9AA4)16=2487773257415645WAVE7.2WAV文件格式編碼內(nèi)容批注fmt

子塊666d7420fmt100000

0016Sub_chunk_1size(00000010)16=1601001(0001)16=1,PCMformat(audio)02002Numberofchannels=(0002)16=244AC000044100Samplingrate(0000AC44)16=4410010B10200176400Bytes/second=(0002B110)16lockalign=(0004)16=4100016Bits/sample=(0010)16=16

WAV文件的內(nèi)容7.2WAV文件格式

WAV文件的內(nèi)容編碼內(nèi)容批注數(shù)據(jù)塊(datachunk)64617461data809A7B0124877696Sub_chunk_2size(017B9A80)16=2487769642FF35FCL=65346R=64565(FF42)16=65346(FC35)16=64565E2FE0700L=65250R=7(FEE2)16=65250(0007)16=7E7FEAF03L=65255R=943(FEE7)16=65255(03AF)16=9435FFF6501L=65375R=357(FF5F)16=65375(0165)16=3577.2WAV文件格式說明以上面的WAV文件為例，要抽取出聲音的PCM波形時，先要找到標(biāo)示為“fmt”的子區(qū)塊(sub_chunk)，知道所存的波形是PCM格式，它有兩個聲道，取樣頻率為44100Hz，每個取樣為16位。接下去找到標(biāo)示為“data”的子區(qū)塊，知道后面接著的是24877696字節(jié)的左右兩聲道波形數(shù)據(jù)。7.2WAV文件格式7.1資源交換文件格式（RIFF）

7.2WAV文件格式7.3MP3文件格式

7.4MIDI文件格式7.5其他音頻文件格式第7章數(shù)字音頻文件格式MP3的幀結(jié)構(gòu)

前面提到，每個MP3文件由小的數(shù)據(jù)塊組成，這些數(shù)據(jù)塊稱為“幀”（frame）。每一幀是相互獨(dú)立的，由幀頭（Header）和聲音數(shù)據(jù)組成，因此MP3文件沒有通常文件所擁有的文件頭。MP3文件中的某一幀的數(shù)據(jù)可能放在其它相臨的幀中，所以MP3文件就不能完全像Layer–Ⅰ和Layer–Ⅱ文件那樣從任意一幀播放。每一幀的起始32bit就是幀頭，幀頭結(jié)構(gòu)的說明見表7-9，其它詳細(xì)信息見表7-10。7.3MP3文件格式表7-9MP3文件中的幀頭結(jié)構(gòu)說明表偏移bit內(nèi)容說明00H0～10幀同步（FrameSync）0BH11～12MPEGAudio版本號：00：MPEG–2.5（非ISO標(biāo)準(zhǔn)）01：保留10：MPEG–2(ISO/IEC13818–3)11：MPEG–1(ISO/IEC11172–3)0DH13～4Layer:00：保留01：Layer–Ⅲ10：Layer–Ⅱ11：Layer–Ⅰ0FH15是否CRC保護(hù)：0：有CRC保護(hù)，緊接幀頭后的16位為CRC保護(hù)1：無CRC保護(hù)10H16～19比特率索引表：詳見表7-1014H20～21采樣頻率對于MPEG-1，

00：44.1kHz，01：48kHz，10：32kHz，11：未定義16H22該幀是否有額外的bit：0：無1：有17H23用途未知，可以在用戶應(yīng)用程序中使用該位，作為私人數(shù)據(jù)18H24～25聲道模式：00：立體聲（Stereo）01：合成立體聲（JointStereo）10：雙聲道（DualChannel）11：單聲道(SingleChannel)表7-9MP3文件中的幀頭結(jié)構(gòu)說明表1AH26～27用于合成立體聲聲道模式擴(kuò)展1CH28版權(quán)信息：0：無版權(quán)1：有版權(quán)1DH29是否原始音樂：0：原始音樂的拷貝1：原始音樂1EH30～31強(qiáng)調(diào)：00：無01：50/51ms10：保留11：CCITJ.1720H以后32～CRC保護(hù)信息或語音數(shù)據(jù)表7-9MP3文件中的幀頭結(jié)構(gòu)說明表表7-10比特率索引表bitsMPEG–1AudioLayer–ⅠMPEG–1AudioLayer–ⅡMPEG–1AudioLayer–ⅢMPEG–2AudioLayer–ⅠMPEG–2AudioLayer–Ⅱ&Ⅲ0000比特率可變比特率可變比特率可變比特率可變比特率可變000132323232800106448404816001196564856240100128645664320101160806480400110192968096480111224112961125610002561281121286410012881601281448010103201921601609610113522241921761121100384256224192128110141632025622414411104483843202561601111不存在不存在不存在不存在不存在

表7-10比特率索引表7.1資源交換文件格式（RIFF）

7.2WAV文件格式7.3MP3文件格式7.4MIDI文件格式7.5其他音頻文件格式第7章數(shù)字音頻文件格式MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface，樂器數(shù)字接口），是數(shù)字音樂的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于在音樂合成器(musicsynthesizers)、樂器(musicalinstruments)和計算機(jī)之間交換音樂信息的一種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。MIDI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同廠家的電子樂器與計算機(jī)連接的電纜和硬件。它還指定從一個裝置傳送數(shù)據(jù)到另一個裝置的通信協(xié)議。MIDI設(shè)備之間靠這個接口傳遞消息而進(jìn)行彼此通信。MIDI消息（記錄在MIDI文件中）是樂譜的數(shù)字描述。因此，在MIDI電纜上傳送的不是聲音，而是一套指令（命令/消息），它指示合成器（MIDI設(shè)備）要做什么，怎么做，如演奏音符、加大音量、生成音響效果等。7.4MIDI文件格式MIDI文件是用來記錄MIDI音樂的一種文件格式，文件擴(kuò)展名是.mid或者.midi。MIDI文件記錄的不是音頻數(shù)據(jù)，而是MIDI消息，即演奏音樂的指令。MIDI設(shè)備間傳送MIDI消息是通過MIDI文件進(jìn)行的，MIDI文件類似于音樂的樂譜，MIDI設(shè)備通過它來產(chǎn)生音樂。由于MIDI文件不是采樣的音樂樣本，而是相當(dāng)于樂譜的一些數(shù)據(jù)，因此占用的存儲空間很小，這是MIDI的主要優(yōu)點(diǎn)。由于MIDI文件記錄的是一系列樂譜指令，編輯修改靈活方便，用戶可通過音序器自由的改變MIDI文件的曲調(diào)、音色、速度等，甚至可以改換不同的樂器。MIDI聲音僅適于重現(xiàn)打擊樂或一些電子樂器的聲音（音源窄）。7.4MIDI文件格式7.1資源交換文件格式（RIFF）

7.2WAV文件格式7.3MP3文件格式7.4MIDI文件格式7.5其他音頻文件格式第7章數(shù)字音頻文件格式CD是常用音頻格式中音質(zhì)最好的格式之一，它的聲音基本上是忠于原聲的，有“天籟之音”的美稱，是音響發(fā)燒友的首選。幾乎所有的媒體播放器都支持CD格式。標(biāo)準(zhǔn)的CD格式的量化精度是16bit，最高可以達(dá)到24bit。CD格式的音頻文件的擴(kuò)展名為.cda。7.5其他音頻文件格式--CDWMA(WindowsMediaAudio)是Microsoft開發(fā)的流式音頻格式。WMA格式的壓縮率比MP3還高，一般都可以達(dá)到18∶1左右，但音質(zhì)要強(qiáng)于MP3，因此，WMA格式常常是網(wǎng)絡(luò)電臺的首選編碼格式。另外，WMA還支持?jǐn)?shù)字版權(quán)管理（DigitalRightsManagement，DRM）方案，可以在WMA文件中加入防拷貝保護(hù)，這種內(nèi)置的版權(quán)保護(hù)技術(shù)可以限制播放時間、播放次數(shù)甚至播放的機(jī)器等。7.5其他音頻文件格式--WMA

在WMA剛開始流行的時候，還沒有高品質(zhì)的MP3，所以當(dāng)時MP3的地位真的有點(diǎn)動搖了，于是Thomson(法國湯姆生)公司在2001年6月，攜手FaunhofeIIS(德國夫朗和費(fèi)研究院)，發(fā)布了一種新的格式——MP3pro，這是對MP3格式的改良，編碼算法比MP3要復(fù)雜得多，簡單的說，就是分兩層編碼，在MP3的基礎(chǔ)上，再與SBR（SpectralBandReplication，頻帶復(fù)制）技術(shù)相結(jié)合。MP3pro與原來的MP3兼容，文件擴(kuò)展名同為.mp3，這種格式在低碼率的時候，壓縮效率非常高，所以在一般音質(zhì)情況下，相同數(shù)碼率的MP3pro的文件要比MP3甚至WMA都小得多，而音質(zhì)卻是三者中最好的。從技術(shù)上講，MP3pro是一種非常優(yōu)秀的編碼方式，但是它高昂的專利費(fèi)，使它沒有真正流行起來。7.5其他音頻文件格式—MP3proAAC（AdvancedAudioCoding）是MPEG-2音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)采用的技術(shù)。

AAC技術(shù)主要由以下三個部分組成：AT&T的音頻壓縮技術(shù)專利。它可以將AAC壓縮比提高到20:1而不損失音質(zhì)。安全數(shù)據(jù)庫。它可以為你的AAC

Music創(chuàng)建一個特定的密鑰，將此密鑰存于其數(shù)據(jù)庫中。同時，只有AAC的播放器才能播放含有這種密鑰的音樂。協(xié)議認(rèn)證。這個認(rèn)證包含了復(fù)制許可、允許復(fù)制副本數(shù)目、歌曲總時間、歌曲可以播放時間以及售賣許可等信息。7.5其他音頻文件格式—AACMP4并不是MPEG-4或者M(jìn)PEG-1Layer4，它的出現(xiàn)是針對MP3的大眾化、無版權(quán)的一種保護(hù)格式，由美國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司開發(fā)，美國唱片行業(yè)聯(lián)合會倡導(dǎo)公布的一種新的網(wǎng)絡(luò)下載和音樂播放格式。MP4使用的是MPEG-2

AAC技術(shù)也就是俗稱的a2b或AAC。與MP3相比，MP4的特點(diǎn)：音質(zhì)更加完美而壓縮比更高。

MPEG-2

AAC在采樣率為8～96kHz下提供了1～48個聲道可選范圍的高質(zhì)量音頻編碼。增加了諸如對立體聲的完美再現(xiàn)、比特流效果音掃描、多媒體控制、降噪優(yōu)異等MP3沒有的特性，使得在音頻壓縮后仍能完美的再現(xiàn)CD音質(zhì)。

7.5其他音頻文件格式—MP4OCG的全稱是OGGVorbis，是一種新型的音頻壓縮格式。OGG不像MP3那樣有專利限制，它完全免費(fèi)、開放。雖然OGG也屬于有損壓縮，但它采用了更加先進(jìn)的聲學(xué)模型以減少音質(zhì)損失，同等編碼數(shù)碼率的OGG樂曲比MP3音質(zhì)要好一些。OGG采用VBR（可變數(shù)碼率）編碼方式，被設(shè)計為每聲道能夠以l6kbit/s~128kbit/s的數(shù)碼率進(jìn)行編碼。另外，OGG還有一個突出的特點(diǎn)是能夠很好地支持多聲道，而不像MP3只能支持雙聲道。雖然目前OGG格式的音樂文件并沒有大規(guī)模普及，但許多著名的音頻播放器都直接支持OGG編碼文件。OGG格式的音頻文件的擴(kuò)展名為.ogg。7.5其他音頻文件格式—OGGAPE是Monkey’sAudio公司于2000年提出的一種無損音頻壓縮格式，數(shù)碼率高達(dá)800kbit/s~1200kbit/s，接近于音樂CD的音質(zhì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MP3的音質(zhì)。APE的壓縮比大約為2∶1，生成的文件大小為源文件的60﹪左右，解壓還原后可以得到與源文件一致的聲音品質(zhì)，因此獲得了不少發(fā)燒友的青睞。Monkey’sAudio軟件提供了WindowsMediaPlayer和Winamp的插件支持。APE格式的音頻文件的擴(kuò)展名為.ape或.mac。7.5其他音頻文件格式—APERA是RealAudio的縮寫，是RealNetworks公司為了解決網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬資源而設(shè)計的一種流式音頻編碼格式。現(xiàn)在的RealAudio文件格式主要有RA（RealAudio）、RM（RealMedia）兩種，常用的文件擴(kuò)展名為.ra/.rm。它的最大特點(diǎn)就是可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的不同而采用不同的壓縮率，在網(wǎng)絡(luò)上“邊下載邊播放”（流式播放），播放時隨網(wǎng)絡(luò)帶寬的不同而改變聲音的質(zhì)量，即使在網(wǎng)絡(luò)傳輸速率較低的情況下，仍然可以較為流暢地播放，因此RealAudio主要適用于網(wǎng)絡(luò)上的在線播放。RealAudio文件需要使用RealPlayer播放器播放。7.5其他音頻文件格式—RAVQF指的是TwinVQ（Transform-domainWeightedINterleaveVectorQuantization）技術(shù)，是日本電報電話（NipponTelegraphandTelephone，NTT）集團(tuán)屬下的HumanInterfaceLaboratories開發(fā)的一種音頻壓縮技術(shù)。在音頻壓縮率和音質(zhì)上，VQF比起MP3都有很大的優(yōu)勢。通常認(rèn)為數(shù)碼率96kbit/s的VQF格式與數(shù)碼率128kbit/s的MP3格式的音質(zhì)相當(dāng)。VQF的主要缺點(diǎn)系統(tǒng)占用率大壓縮速度慢播放器少要播放VQF文件，可以通過給WinAMP增加支持插件來實(shí)現(xiàn)，也可以使用YAMAHA自己的SoundVQPlayer播放器。VQF格式的音頻文件的擴(kuò)展名為.vqf。7.5其他音頻文件格式—VQF8.1音響設(shè)備的分類8.2信號動態(tài)處理設(shè)備8.3均衡器8.4聲反饋抑制器8.5效果處理器8.6聽覺激勵器

8.7調(diào)音臺

第8章音頻處理與控制設(shè)備了解音響設(shè)備的分類。熟悉壓縮器、壓限器、擴(kuò)展器、噪聲門、自動增益控制器的工作原理及特點(diǎn)。了解均衡器的作用、種類、技術(shù)指標(biāo)，理解圖示均衡器的基本原理。了解聲反饋的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施、聲反饋抑制器的工作原理。熟悉延時器、混響器、聽覺激勵器的作用及工作原理。了解調(diào)音臺的基本功能、基本構(gòu)成及信號流程。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)8.1音響設(shè)備的分類

音響設(shè)備:凡是對再現(xiàn)的聲音進(jìn)行放大和加工處理的設(shè)備。音響設(shè)備通常分為以下三大類：音源：產(chǎn)生聲音信號的設(shè)備都可稱為音源。音源包括各種傳聲器（俗稱話筒）、電唱機(jī)、卡座（臺式錄音機(jī)）、激光唱機(jī)、錄像機(jī)、VCD機(jī)、DVD機(jī)以及各類電子樂器等。音頻處理與控制設(shè)備：包括壓限器、噪聲門、均衡器、激勵器、延時器、混響器、調(diào)音臺等。

擴(kuò)音設(shè)備：包括功率放大器、揚(yáng)聲器（音箱）、耳機(jī)等。主要音響設(shè)備連接示意圖監(jiān)聽耳機(jī)影碟機(jī)會議話筒有線話筒無線話筒調(diào)音臺MD機(jī)卡座監(jiān)聽音箱均衡器效果器主音箱反饋抑制器音頻處理器功放機(jī)功放機(jī)低音音箱混音臺什么是音頻處理設(shè)備它是一個總稱。音頻處理設(shè)備是指在音響系統(tǒng)中對音頻信號進(jìn)行修飾和加工處理的部件、裝置或設(shè)備。在專業(yè)音響設(shè)備中，音頻處理設(shè)備可以作為一個設(shè)備的部件出現(xiàn)在調(diào)音臺、擴(kuò)音機(jī)內(nèi)部，也可以做成一臺完整的獨(dú)立設(shè)備，作為擴(kuò)聲等音響系統(tǒng)的組成部分。由于在專業(yè)音響系統(tǒng)中，音頻處理設(shè)備通常是圍繞調(diào)音臺連接的，因此也將獨(dú)立的信號處理設(shè)備稱為調(diào)音臺的周邊設(shè)備，簡稱周邊設(shè)備。8.1音響設(shè)備的分類使用音頻處理設(shè)備的目的：對信號進(jìn)行修飾以美化音色，達(dá)到更為優(yōu)美動聽或取得某些特殊效果；為了改進(jìn)傳輸信道本身的質(zhì)量，以求得改善信噪比和減小失真或彌補(bǔ)某些環(huán)境的聲缺陷等。8.1音響設(shè)備的分類按照音頻處理設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)可分為：機(jī)械式音頻處理設(shè)備：如，鋼板混響器、金箔混響器和彈簧混響器；電子式音頻處理設(shè)備：目前除少數(shù)有特殊用途和特殊效果要求的處理設(shè)備外，各種音頻處理設(shè)備基本上都已實(shí)現(xiàn)了“電子化”。8.1音響設(shè)備的分類按照音頻處理設(shè)備的用途可分為：濾波器和均衡器：通過對不同頻率或頻段的信號分別進(jìn)行提升、衰減或切除，以達(dá)到加工美化音色和改進(jìn)傳輸信道質(zhì)量的目的，并可以對擴(kuò)聲環(huán)境的頻率特性加以修正。壓縮/限幅器和擴(kuò)展器：這是一種其增益隨著信號大小而變化的放大器。其作用是對音頻信號進(jìn)行動態(tài)范圍的壓縮或擴(kuò)展，從而起到防止失真、降低噪聲、保護(hù)后級設(shè)備等作用。延時器和混響器：通過機(jī)械或電子的方法來模擬閉室內(nèi)聲音信號的延時和混響特性，使樂音更加豐富和親切，并可制造一些特殊的音響效果。聽覺激勵器：在原來的音樂信號中加入適當(dāng)?shù)闹C波成分，以模擬現(xiàn)場演出時的環(huán)境反射，使信號更具有自然鮮明的現(xiàn)場感和細(xì)膩感，并使聲音更具穿透力。8.1音響設(shè)備的分類8.1音響設(shè)備的分類8.2信號動態(tài)處理設(shè)備

8.3均衡器8.4聲反饋抑制器8.5效果處理器8.6聽覺激勵器

8.7調(diào)音臺

第8章音頻處理與控制設(shè)備

壓縮/限幅器簡稱壓限器(Compressor/Limiter)，具有壓縮和限幅兩種功能。主要用于壓縮或限制節(jié)目信號的動態(tài)范圍，避免過激失真的音頻信號的處理設(shè)備。許多壓限器中還設(shè)有噪聲門，可以有效地去除音頻信號中的噪聲信號，提高系統(tǒng)的信噪比。壓縮/限幅器（壓限器）8.2信號動態(tài)處理設(shè)備

在立體聲音響系統(tǒng)中，節(jié)目源信號的動態(tài)范圍很寬，音頻系統(tǒng)設(shè)備的動態(tài)范圍與之相比要小得多，如交響樂可達(dá)100dB，而擴(kuò)聲系統(tǒng)采用的是模擬設(shè)備，它的動態(tài)范圍只在80dB，這就要求調(diào)音師依據(jù)音源的實(shí)際電平進(jìn)行衰減而不致使產(chǎn)生過激失真，可以利用壓限器對音頻信號壓縮或限幅，使其動態(tài)范圍與音頻設(shè)備相吻合，以免許多信息在背景噪聲中浪費(fèi)掉，以保證信號傳輸不失真。為什么要使用壓限器？8.2信號動態(tài)處理設(shè)備壓限器的作用1）抑制信號幅度，保護(hù)擴(kuò)聲系統(tǒng)對于突發(fā)的信號、過強(qiáng)的信號以及誤操作產(chǎn)生的過載信號和聲反饋，壓限器能自動地將其信號幅度按一定的比例進(jìn)行壓縮或限幅，從而使功率放大器和音箱系統(tǒng)得到保護(hù)。

例如，話筒受到強(qiáng)烈碰撞，使音源信號發(fā)生極大的峰值，或者插件接觸不良或受到碰擊產(chǎn)生瞬間強(qiáng)大電平?jīng)_擊，有可能使功放和揚(yáng)聲器系統(tǒng)的高音單元受到損壞,使用壓限器可以使它們得到保護(hù)。8.2信號動態(tài)處理設(shè)備3）使音量變化平穩(wěn)當(dāng)話筒與音源之間的距離發(fā)生改變時，壓限器可使音量平穩(wěn)變化。2）產(chǎn)生特殊的音響效果利用壓縮器起控時間和恢復(fù)時間的配合性可以來創(chuàng)造一些類似反射聲的音響效果。壓限器的作用8.2信號動態(tài)處理設(shè)備壓限器的工作原理壓縮器實(shí)際上是一個自動音量控制器，它是由帶有自動增益控制(AGC)的放大電路組成的。當(dāng)輸入信號超過稱為閾值(Threshold)的預(yù)定電平(也稱壓縮閾或門限)時，壓縮器的增益就下降，使得信號被衰減。8.2信號動態(tài)處理設(shè)備限幅器大都用在錄音系統(tǒng)，以避免信號的瞬間峰值達(dá)到它們的滿振幅而使磁帶過負(fù)荷，因?yàn)榇艓У膭討B(tài)范圍很小，只有60dB左右。壓限器的技術(shù)指標(biāo)主要包括閾值電平（壓縮門限）、壓縮比率、啟動時間、恢復(fù)時間、輸入和輸出增益、信噪比、頻率響應(yīng)及總諧波失真等等。8.2信號動態(tài)處理設(shè)備

圖壓縮特性壓縮門限：就是指使壓縮器進(jìn)入壓縮狀態(tài)的輸入電平，該參量表示壓縮器產(chǎn)生壓縮動作的電平條件。

2：1壓縮1：1無壓縮輸入信號電平輸出信號電平閾值電平AB壓縮比率：壓縮器的輸入信號動態(tài)變化的分貝（dB）數(shù)與壓縮器輸出信號動態(tài)變化的dB數(shù)之比。

8.2信號動態(tài)處理設(shè)備

當(dāng)壓縮比率較小時，信號失真小，線性好，不會出現(xiàn)壓縮的跡象，聽感自然，我們稱此時為軟壓縮。壓縮比率大時，線性較差，并帶來信噪比降低，稱之為硬壓縮。當(dāng)壓縮比