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石岳峻 博士

聲音. 石岳峻 博士. 數位音訊. 數位音訊：將聲音大小轉換為許多數字，這種將聲音轉換成數字的過程就稱為音訊編碼 (digital audio coding) 。 基本數位音訊編碼 (Pulse Code Modulation, PCM) 最直接也最容易的數位音頻編碼，分兩個步驟 取樣：在固定時間取出聲音訊號 ( 如每秒取 10 個 ) 量化 (Quantize) ：就是取出每個訊號的大小。. 取樣 (Sampling). 將聲波波形轉換成一連串的二進制數據來再現原始聲音 使用類比 / 數位轉換器 (analog-to-digital,A/D ）.

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石岳峻 博士

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  1. 聲音 石岳峻 博士

  2. 數位音訊 • 數位音訊：將聲音大小轉換為許多數字，這種將聲音轉換成數字的過程就稱為音訊編碼(digital audio coding)。 • 基本數位音訊編碼(Pulse Code Modulation, PCM) • 最直接也最容易的數位音頻編碼，分兩個步驟 • 取樣：在固定時間取出聲音訊號(如每秒取10個) • 量化(Quantize)：就是取出每個訊號的大小。

  3. 取樣 (Sampling) • 將聲波波形轉換成一連串的二進制數據來再現原始聲音 • 使用類比/數位轉換器(analog-to-digital,A/D）

  4. 取樣率(Sampling) • 每一秒鐘所取樣的數目(times per second) • 單位為HZ（赫茲）。 • CD : 44,100 (44.1 kHz). • DAT (Digital Audio Tape) : 32, 44.1 and 48 kHz. • 其他常見之取樣率: 22.05 and 11.025 kHz.

  5. 取樣率(Sampling) • 取樣頻率越高所能描述的聲波頻率就越高

  6. 量化精度(Resolution) • 每個取樣均會分配一定的位元數(bit)來表達聲波的聲波振幅狀態

  7. 量化誤差(Quantization Error) • 指當所採用的量化精度過低，造成無法正確地還原出原始音頻信號。

  8. 聲音的單位 • 一般以分貝（dB）來表示，就是指聲波施加在我們耳膜上的壓力。

  9. 削波 (Clipping) • 是一種形式的波形失真。 • 當源訊號的波形振幅，超過程式所考慮的取樣峰值時，超過的部分會被削除

  10. 位元率(Bit-rates) v.s. 檔案大小

  11. 無損壓縮 v.s. 有損壓縮 • 有損壓縮(Lossy Compression ) • 無損壓縮(Lossless Compression )

  12. WAV • 一種古老的音頻文件格式，由微軟開發。 • WAV是一種文件格式，符合 PIFF Resource Interchange File Format規範。 • WAV對音頻流的編碼沒有硬性規定，除了PCM之外，幾乎支持所有ACM規範的編碼 • 在Windows平台下，基於PCM編碼的WAV是被支持得最好的音頻格式，常作為一種中介的格式，常常使用在其他編碼的相互轉換之中，例如MP3轉換成WMA。

  13. RA • 就是RealAudio格式 • 完全針對網路的數位音樂格式 • 可以根據聽眾的頻寬來控制自己的位元率，在保證流暢的前提下盡可能提高音質。 • 支援串流技術，即一邊讀一邊播放，可以很輕鬆的實現線上廣播。 • 也支援使用特殊通訊協定來隱匿音樂文件的真實網路地址，實現只線上播放而不提供下載的欣賞方式。

  14. MP3 • MP3是MPEG 1 Layer III的簡稱 • 是由MPEG(Moving Pictures Expert Group)所制定的影音壓縮─聲音部分。 • MPEG聲音部分，根據壓縮質量和編碼複雜程度劃分為三層，即Layer-1、Layer2、Layer3，且分別對應MP1、MP2、MP3這三種聲音文件。

  15. MP3 • MPEG音頻編碼的層次越高，編碼器越複雜，壓縮率也越高 • MP1壓縮率分別為4：1， • MP2的壓縮率分別為6：1-8：1， • MP3的壓縮率則高達10：1-12：1， • 一分鐘CD音質的音樂 • 未經壓縮需要10MB • MP3壓縮編碼後只需1MB左右。

  16. MP3 • MP3對音頻信號採用的是有損壓縮方式 • 為了降低聲音失真度，MP3採取了「感官編碼技術」─利用人耳聽覺的特性，從聲音中去除人耳聽不到的資訊。 • 人耳因為構造的關係，在接收聲音時均會在頻率與時間上產生遮蔽效果(masking)。

  17. 遮蔽效果(masking)

  18. MP3PRO • 以MP3為基礎發展而成的音樂檔格式 • 相容原有的mp3 • 以目前一半的Bit-rate去壓縮音樂檔案，而又維持同等的音質 • 使用頻段複制 (Spectral Band Replication,SBR) • 一種新的音頻編碼增強算法 • 改善低位率情況下音頻和語音編碼的性能 • 可在指定的位率下增加音頻的頻寬或改善編碼效率 • 在低數據速率下實現非常高效的編碼.如果在高數據速率的情況下，SBR將如同虛設.

  19. MP3PRO • mp3PRO將音頻的分成兩個部分 • mp3部分分析低頻段（Low Frequency Band），並將其編碼成通常的mp3格式。 • PRO部分分析的則是高頻段（High Frequency Band）信息，並將其編碼成mp3數據流的一部分，而這些通常在老的mp3解碼器裡是被忽略的。新的mp3PRO解碼器會有效地利用這部分數據流，將兩段（高頻段和低頻段）合併起來產生完全的音頻帶，達到增強音質的效果。）

  20. WMA (Windows Media Audio) • 微軟針對網路所開發的數位音樂文件格式 • 在只有64kbps的位元率情況下，可以達到接近CD的音質。 • 支援防複製功能，可以限制播放時間和播放次數甚至於播放的機器等等。 • 支持串流技術，即一邊讀一邊播放，因此WMA可以很輕鬆的實現線上廣播。

  21. Ogg Vorbis • 號稱MP3殺手！ • OGG是一個多媒體開發計劃的項目名稱，將涉及視頻音頻等方面的編碼開發。 • OGG的信念就是：OPEN！FREE！ • 可以在相對較低的位元率下實現比MP3更好的音質。 • 可支持多聲道

  22. APE • Monkey‘s Audio提供的一種無損壓縮格式。 • 是和MP3一樣可以播放的音頻文件格式。 • 這種格式的壓縮比遠低於其他格式，但能夠做到真正無損， • 在現有不少無損壓縮格式下，APE有著突出性能，令人滿意的壓縮比以及飛快的壓縮速度，成為了交流發燒音樂的唯一選擇。

  23. ACC（Advanced Audio Coding） • 是杜比實驗室提供的技術。 • 遵循MPEG-2的規格所開發的技術。 • 最大能容納48個音軌，取樣率達96 KHz，並且在320Kbps的位元速率能為5.1聲道音樂節目，提供相當於ITU-R廣播的品質。 • 比MP3的音質好，也能節省大約30%的儲存空間與頻寬。

  24. 播放程式與音樂轉檔程式 • 播放程式 • foobar2000 http://www.foobar2000.com/download.html • 千千靜聽 http://ttplayer.com/ttpsetup_cht.exe • 轉檔程式 • 音樂轉檔精靈http://hola.idv.tw/ • dBpowerAMP Music Converterhttp://www.dbpoweramp.com/dmc.htm

  25. 杜比研究室（Dolby Laboratories） • 杜比研究室（Dolby Laboratories） • 1965，美國物理學家兼工程師Ray Dolby在倫敦建立 • 發展噪音減少系統以提高音效品質。

  26. Dolby Surround • 杜比環繞音效 • 提供了4個聲道－左、中、右和環繞聲道。 • 常見於 VHS 錄影帶或是立體聲電視。

  27. Dolby Pro Logic II • 杜比定向邏輯Ⅱ • 擁有更佳的空間感及方向感。 • 是一種用來實現環繞聲的方法，可以使用較少的聲道來模擬環繞聲的效果。

  28. Dolby Digital 5.1 • 杜比數位 • Dolby Digital 5.1，也叫AC-3（Audio Code-3） • 提供5個全頻帶聲道 • 左聲道 • 中聲道 • 右聲道 • 左環繞聲道 • 右環繞聲道 • 表現低音效果的”.1”聲道。

  29. Dolby Digital Surround EX • Dolby Digital 5.1在正後方中央部分的定位效果仍嫌不足，會由於人耳對於正前方的聽覺感受較強烈而被忽略了。 • Dolby Digital Surround EX 增加了一個以上的後環繞聲道（Back Surround）作為補償。

  30. 多聲道喇叭系統配置表 • 5.1、6.1 和7.1多聲道喇叭 • 代表音效系統的喇叭數目。 • 相異點是取決於環繞的數量 • 5.1有2個，6.1有3個而7.1有4個。

  31. DTS (Digital Theater System) • 數位劇院系統 • Jurassic Park（株羅紀公園）用過。 • 多用在大螢幕，目前開始使用於家庭劇院 • 將音軌單獨放置在另外的存儲設備中，然後再與影像同步。 • 比Dolby Digital有更好的音質。 • 缺點是比Dolby多佔約三倍的空間 • 以 DTS 來編碼的DVD只有一種語言和有限的內容。

  32. DTS-ES • DTS ES標準在第六聲道上有獨立的編碼。

  33. THX • 由電影『星際大戰』導演喬治盧卡司所創製的新標準， • 仍是DOLBY SURROUND PRO─LOGIC的系統，而非新的系統，THX是一種認證。 • 強調 • 高輸出功率 • 寬頻率響應 • 低失真 • 雙重低音喇叭等效果。

  34. Creative EAX ADVANCED HD • Creatvie (創新未來)可說是音效卡的龍頭老大 • EAX ADVANCED HD 3D環繞音效規格，提供 • 複合環境可在即時狀態下同時營造多個音效環境； • 環境濾波提供高低頻衰減建模，用來設計外部聲學環境； • 環境變換允許遊戲開發者控制 22個環境參數； • 環境定位幫助遊戲開發者實現 3D 定位； • 環境反射允許早期反射和回音的定位，提供細節和真實感。

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