免费智能真题库 > 历年试卷 > 信息系统管理工程师 > 2017年上半年 信息系统管理工程师 上午试卷 综合知识
  第21题      
  知识点:   数字音频信息的编码   文件格式   音频
  关键词:   文件格式   音频        章/节:   计算机应用基础知识       

 
以下文件格式中属于音频文件的是( )。
 
 
  A.  PDF
 
  B.  WAV
 
  C.  AVI
 
  D.  DOC
 
 
 

 
  第31题    2012年上半年  
   32%
音频信息数字化的过程不包括(31)。
  第29题    2012年上半年  
   27%
计算机通过MIC(话筒接口)收到的信号是(29)。
  第10题    2011年上半年  
   45%
以下关于MIDI的叙述中,不正确的是(10),
   知识点讲解    
   · 数字音频信息的编码    · 文件格式    · 音频
 
       数字音频信息的编码
        数字音频信号数据量大,所以需要进行压缩。并且,由于音频数据中存在着冗余,所以可以进行压缩编码。音频冗余主要表现为:时域冗余度和频域冗余度。音频信号的编码方式主要分成如下几大类。
        (1)波形编码法:波形编码是对声音波形进行采样、量化和编码。在信号采样和量化过程中,考虑人的听觉特性,使编码后的音频信号与原始信号的波形尽可能相匹配,采样频率如果在9.6~64kb/s得到的声音信号的质量较高。但波形编码法容易受到量化噪声的影响,进一步降低编码率也较困难。常用的波形编码方法是PCM(脉冲编码调制)、DPCM(差值脉冲编码调制)和ADPCM(自适应差值编码调制)。
        (2)参数编码法。参数编码法是以声音信号产生的模型为基础,提取声音信号的特征参数(基音周期、共振峰、语音谱、声强等)进行编码。利用特征参数,就不必对声音的波形进行编码,只要记录和传输这些参数就可以实现声音数据的压缩。声音的特征参数可以由声音生成机构模型通过实验得到。这类编码技术一般称为声码器,典型的有通道声码器、同态声码器和线性预测声码器。参数编码法的压缩率大,但计算量大,保真度不高,适合于语音信号的编码。
        (3)混合编码法。将上述两种编码方法结合起来,就是混合编码法。此方法可以在较低的数据率上得到较高的音质。典型的有码本激励线性预测编码和多脉冲激励线性预测编码。
        目前几种流行的多媒体声音文件效果是:WAVE(扩展名为WAV)、MOD(扩展名MOD、ST3、XT、S3M、FAR等)、MPEG-3(扩展名MP3)、Real Audio(扩展名RA)、CD Audio音乐CD(扩展名CDA)、MIDI(扩展名MID)。下面就介绍其中的几种:
        WAV文件又称为波形文件格式,它来源于对声音模拟波形的采样,用不同的采样频率对声音的模拟波形进行采样,得到一系列离散的采样点,以不同的量化位数把这些采样点的值转换成二进制数并存盘,从而产生了WAV文件。在WAV文件中,声音是由采样数据组成的,所以需要很大的存储容量。
        MP3文件是现在最流行的声音文件格式,压缩率大,在网络可视电话通信方面应用广泛,但和CD唱片相比,音质不能令人非常满意。
        RA文件,这种格式的压缩量很大,并且失真极小。和MP3相同,它也是为了解决网络传输带宽资源而设计的,因此主要目标是压缩比和容错性,其次才是音质。
 
       文件格式
        常见的图形/图像文件有以下几种:
        (1)BMP:PC上最常用的位图格式,有压缩和不压缩两种形式,该格式可表现2~24位的色彩,分辨率也可从480×320至1024dpi× 768dpi。
        (2)DIB(Device Independent Bitmap):描述图像的能力基本与BMP相同,并且能运行于多种硬件平台,只是文件较大。
        (3)PCP(PC Paintbrush):由Zsoft公司创建的一种经过压缩且节约磁盘空间的PC位图格式,它最高可表现24位图形(图像)。
        (4)DIF(Drawing Interchange Format):AutoCAD中的图形文件,它以ASCII(American Standard Code for Information Interchange,美国国家信息交换标准码)方式存储图形,表现图形在尺寸大小方面十分精确。
        (5)WMF:Microsoft Windows图元文件,具有文件短小、图案造型化的特点。该类图形比较粗糙,并只能在Microsoft Office中调用编辑。
        (6)GIF(Graphics Interchange Format):在各种平台的各种图形处理软件上均可处理的经过压缩的图形格式。缺点是存储色彩最高只能达到256种,由于存在这种限制,目前除了Web网页还在使用它外,其他场合已很少使用了。
        (7)JPG(Joint Photographics Expert Group):可以大幅度地压缩图形文件的一种图形格式。对于同一幅画面,JPG格式存储的文件是其他类型图形文件的1/10~1/20,而且色彩数最高可达到24位,所以它应用相当广泛。
        (8)TIF:文件体积庞大,但存储信息量亦巨大,细微层次的信息较多,有利于原稿阶调与色彩的复制。该格式有压缩和非压缩两种形式,最高支持的色彩数可达1.6×107种。
        (9)EPS(Encapsulated PostScript):用PostScript语言描述的ASCII图形文件,在PostScript图形打印机上能打印出高品质的图形(图像),最高能表示32位图形(图像)。
        (10)PSD(Photoshop Standard):Photoshop中的标准文件格式,专门为Photoshop而优化的格式。
        (11)CDR(CorelDraw):CorelDraw的文件格式。另外,CDX是所有CorelDraw应用程序均能使用的图形(图像)文件,是发展成熟的CDR文件。
        (12)IFF(Image File Format):用于大型超级图形处理平台,如AMIGA机,好莱坞的特技大片多采用该图形格式处理。图形(图像)效果,包括色彩纹理等能逼真地再现原景。当然,该格式耗用的内存外存等的计算机资源也十分巨大。
        (13)TGA(Tagged Graphic):是Truevision公司为其显示卡开发的图形文件格式,创建时期较早,最高色彩数可达32位。VDA、PIX、WIN、BPX、ICB等均属其旁系。
        (14)PCD(Photo CD):由KODAK公司开发,其他软件系统对其只能读取。
        (15)MPT(Macintosh Paintbrush)或MAC:Macintosh机所使用的灰度图形(图像)模式,在Macintosh Paintbrush中使用,其分辨率只能是720 × 567dpi。
        (16)SWF(Flash):Flash是Adobe公司制定的一种应用于Internet的动画格式,它是以矢量图作为基本的图像存储形式的。
        除此之外,Macintosh机专用的图形(图像)格式还有PNT、PICT、PICT2等。
 
       音频
               声音信号
               声音是通过空气传播的一种连续的波,称为声波。声波在时间和幅度上都是连续的模拟信号,通常称为模拟声音(音频)信号。
               1)声音的3个指标
               声音主要有音量、音调和音色3个指标。
               .音量(也称响度):声音的强弱程度取决于声音波形的幅度,即取决于振幅的大小和强弱。
               .音调:人对声音频率的感觉表现为音调的高低,取决于声波的基频。基频越低,给人的感觉越低沉,频率高则声音尖锐。
               .音色:人们能够分辨具有相同音高的不同乐器发出的声音,就是因为它们具有不同的音色。一个声波上的谐波越丰富,音色越好。
               2)声音信号的带宽
               对声音信号的分析表明,声音信号由许多频率不同的信号组成,通常称为复合信号,而把单一频率的信号称为分量信号。声音信号的一个重要参数就是带宽(bandwidth),它用来描述组成声音信号的频率范围。PC处理的音频信号主要是人耳能听到的音频信号(audio),它的频率范围是20~20kHz。可听声包括如下内容。
               .话音(也称语音):人的说话声,频率范围通常为300~3400Hz。
               .音乐:由乐器演奏形成(规范的符号化声音),其带宽可达到20~20kHz。
               .其他声音:如风声、雨声、鸟叫声、汽车鸣笛声等,它们起着效果声或噪声的作用,其带宽范围也是20Hz~20kHz。
               3)幅度和频率
               声音信号的两个基本参数是幅度和频率。幅度是指声波的振幅,通常用动态范围表示,一般用分贝(dB)为单位来计量。频率是指声波每秒钟变化的次数,用Hz表示。
               声音信号的数字化
               声音信号的数字化即用二进制数字的编码形式来表示声音。最基本的声音信号数字化方法是采样一量化法,可以分成以下3个步骤。
               1)采样
               采样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的信号。在某些特定时刻获取的声音信号幅值叫作采样,由这些特定时刻采样得到的信号称为离散时间信号。一般是每隔相等的一小段时间采样一次,其时间间隔称为采样周期,它的倒数称为采样频率。为了不产生失真,采样频率不应低于声音信号最高频率的二分之一。因此,语音信号的采样频率一般为8kHz,音乐信号的采样频率则应在40kHz以上。采样频率越高,可恢复的声音信号分量越丰富,其声音的保真度越好。
               2)量化
               量化处理是把在幅度上连续取值(模拟量)的每一个样本转换为离散值(数字量)表示,因此量化过程有时也称为A/D转换(模数转换)。量化后的样本是用二进制数来表示的,二进制数位数的多少反映了度量声音波形幅度的精度,称为量化精度,也称为量化分辨率。例如,每个声音样本若用16位(2B)表示,则声音样本的取值范围是0~65 536;精度是1/65 536;若只用8位(1B)表示,则样本的取值范围是0~255,精度是1/256。量化精度越高,声音的质量越好,需要的存储空间也越多;量化精度越低,声音的质量越差,而需要的存储空间越少。
               3)编码
               为了便于计算机的存储、处理和传输,按照一定的要求对采样和量化处理后的声音信号进行数据压缩和编码,即选择某一种或者几种方法对它进行数据压缩,以减少数据量,再按照某种规定的格式将数据组织成为文件。
               声音的表示
               计算机中的数字声音有两种不同的表示方法:一种称为波形声音(也称为自然声音),通过对实际声音的波形信号进行数字化(采样和量化)而获得,能高保真地表示现实世界中任何客观存在的真实声音,波形声音的数据量比较大;另一种是合成声音,它使用符号(参数)对声音进行描述,然后通过合成的方法生成声音。
               波形声音信息是一个用来表示声音振幅的数据序列,它是通过对模拟声音按一定间隔采样获得的幅度值,再经过量化和编码后得到的便于计算机存储和处理的数据格式。
               未经压缩的数字音频数据传输率可按下式计算:
               数据传输率(b/s)=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数
               数据传输率以每秒比特(b/s)为单位;采样频率以Hz为单位;量化以比特(b)为单位。
               波形声音经过数字化后所需占用的存储空间可用如下公式计算:
               声音信号数据量=数据传输率×持续时间/8(B)
               数字语音的数据压缩方法主要有以下三种。
               (1)波形编码。波形编码是一种直接对取样量化后的波形进行压缩处理的方法。波形编码的特点是通用性强,不仅适用于数字语音的压缩,而且对所有使用波形表示的数字声音都有效,可获得高质量的语音,但很难达到高的压缩比。
               (2)参数编码。参数编码(也称为模型编码)是一种基于声音生成模型的压缩方法,从语音波形信号中提取生成的话音参数,使用这些参数通过话音生成模型重构出话音。它的优点是能达到很高的压缩比,缺点是信号源必须已知,而且受声音生成模型的限制,质量不太理想。
               (3)混合编码。波形编码虽然可提供高质量的语音,但数据率比较高,很难低于16kb/s;参数编码的数据率虽然可降低到3kb/s甚至更低,但它的音质根本不能与波形编码相比。混合编码是上述两种方法的结合,它既能达到高的压缩比,又能保证一定的质量。
               数字语音压缩编码有多种国际标准,如G.711、G.721、G.726、G.727、G.722、G.728、G.729A、G.723.1、IS96(CDMA)等。
               在国际标准MPEG中,先后为视频图像伴音的数字宽带声音制定了MPEG-1 Audio、MPEG-2 Audio、MPEG-2AAC、MPEG-4 Audio等多种数据压缩编码的标准。MPEG处理的是10~20 000Hz频率范围的声音信号,数据压缩的主要依据是人耳的听觉特性,特别是人耳存在着随声音频率变化的听觉域,以及人耳的听觉掩蔽特性。
               声音合成
               由计算机合成的声音,包括语音合成和音乐合成。
               1)语音合成
               语音合成目前主要指从文本到语音的合成,也称为文语转换。语音合成从合成采用的技术讲可分为发音参数合成、声道模型参数合成和波形编辑合成,从合成策略上讲可分为频谱逼近和波形逼近。
               (1)发音参数合成。发音参数合成对人的发音过程进行直接模拟,它定义了唇、舌、声带的相关参数,如唇开口度、舌高度、舌位置、声带张力等。由这些发音参数估计声道截面积函数,进而计算声波。由于人发音生理过程的复杂性,理论计算与物理模拟之间的差异,语音合成的质量暂时还不理想。
               (2)声道模型参数合成。声道模型参数合成基于声道截面积函数或声道谐振特性合成语音,如共振峰合成器、LPC合成器。国内外也有不少采用这种技术的语音合成系统。这类合成器的比特率低、音质适中。为改善音质,发展了混合编码技术,主要手段是改善激励,如码本激励、多脉冲激励、长时预测规则码激励等,这样,比特率有所增大,同时音质得到提高。作为压缩编码算法,该合成广泛用于通信系统和多媒体应用系统中。
               (3)波形编辑语音合成。波形编辑语音合成技术是指直接把语音波形数据库中的波形级联起来,输出连续语流。这种语音合成技术用原始语音波形替代参数,而且这些语音波形取自自然语音的词或句子,它隐含了声调、重音、发音速度的影响,合成的语音清晰自然。该合成质量普遍高于参数合成。
               2)音乐合成
               音乐是用乐谱进行描述并由乐器演奏而成的。乐谱的基本组成单元是音符(notes),最基本的音符有7个,所有不同音调的音符少于128个。
               音符代表的是音乐,音乐与噪声的区别主要在于它们是否有周期性。音乐的要素有音调、音色、响度和持续时间。
               .音调指声波的基频,基频低,声音低沉;基频高,声音高昂。
               .响度即声音的强度。
               .一首乐曲中每一个乐音的持续时间是变化的,从而形成旋律。
               .音乐可以使用电子学原理合成出来(生成相应的波形),各种乐器的音色也可以进行模拟。
               电子乐器由演奏控制器和音源两部分组成。
               (1)演奏控制器。演奏控制器是一种输入和记录实时乐曲演奏信息的设备。它的作用是像传统乐器那样用于演奏,驱动音源发声,同时它也是计算机音乐系统的输入设备。其类型有键盘、气息(呼吸)控制器、弦乐演奏器等。
               (2)音源。音源是具体产生声音波形的部分,即电子乐器的发声部分。它通过电子线路把演奏控制器送来的声音合成起来。最常用的音源有以下两类。
               .数字调频合成器(FM):FM是使高频振荡波的频率按调制信号规律变化的一种调制方式。
               .PCM波形合成器(波表合成法):这种方法是把真实乐器发出的声音以数字的形式记录下来,再将它们放在一个波形表中,合成音乐时以查表匹配方式获取真实乐器波形。
               MIDI
               MIDI是音乐与计算机结合的产物。MIDI(Musical Instrument Digital Interface)是乐器数字接口的缩写,泛指数字音乐的国际标准。
               MIDI消息实际上就是乐谱的数字表示。与波形声音相比,MIDI数据不是声音而是指令,因此它的数据量要比波形声音少得多。例如30分钟的立体声高品质音乐,用波形文件无压缩录制,约需300MB的存储空间;同样的MIDI数据,则只需200KB,两者相差1500倍之多。另外,对MIDI的编辑很灵活,可以自由地改变曲调、音色等属性,波形声音就很难做到这一点。波形声音与设备无关,MIDI数据是与设备有关的。
               声音文件格式
               1)Wave文件(.WAV)
               WAV是微软公司的音频文件格式,它来源于对声音模拟波形的采样。用不同的采样频率对声音的模拟波形进行采样可以得到一系列离散的采样点,以不同的量化位数(8位或16位)把这些采样点的值转换成二进制数,然后存入磁盘,这就产生了声音的WAV文件,即波形文件。利用该格式记录的声音文件能够和原声基本一致,质量非常高,但文件数据量却大。
               2)Module文件(.MOD)
               MOD格式的文件里存放乐谱和乐曲使用的各种音色样本,具有回放效果优异、音色种类无限等优点。
               3)MPEG音频文件(.MP3)
               MP3是现在最流行的声音文件格式,因其压缩率大,在网络可视电话通信方面应用广泛,但和CD唱片相比,音质不能令人非常满意。
               4)RealAudio文件(.RA)
               RA格式具有强大的压缩量和较小的失真,它也是为了解决网络传输带宽资源而设计的,因此主要目标是压缩比和容错性,其次才是音质。
               5)MIDI文件(.MID/.RMI)
               MID是目前较成熟的音乐格式,实际上已经成为一种产业标准,General MIDI就是最常见的通行标准。文件的长度非常小。RMI可以包括图片标记和文本。
               6)Voice文件(.VOC)
               Creative公司波形音频文件格式,也是声霸卡(Sound Blaster)使用的音频文件格式。每个VOC文件由文件头块(Header Block)和音频数据块(Data Block)组成。文件头包含一个标识版本号和一个指向数据块起始的指针。数据块分成各种类型的子块。
               7)Sound文件(.SND)
               Sound文件是NeXT Computer公司推出的数字声音文件格式,支持压缩。
               8)Audio文件(.AU)
               Audio文件是Sun Microsystems公司推出的一种经过压缩的数字声音文件格式,它是互联网上常用的声音文件格式。
               9)AIFF文件(.AIF)
               AIF是Apple计算机的音频文件格式。利用Windows自带的工具可以把AIF格式的文件转换成Microsoft的WAV格式的文件。
               10)CMF文件(.CMF)
               CMF是Creative公司的专用音乐格式,与MIDI差不多,音色、效果上有些特色,专用于FM声卡,兼容性较差。
   题号导航      2017年上半年 信息系统管理工程师 上午试卷 综合知识   本试卷我的完整做题情况  
1 /
2 /
3 /
4 /
5 /
6 /
7 /
8 /
9 /
10 /
11 /
12 /
13 /
14 /
15 /
 
16 /
17 /
18 /
19 /
20 /
21 /
22 /
23 /
24 /
25 /
26 /
27 /
28 /
29 /
30 /
 
31 /
32 /
33 /
34 /
35 /
36 /
37 /
38 /
39 /
40 /
41 /
42 /
43 /
44 /
45 /
 
46 /
47 /
48 /
49 /
50 /
51 /
52 /
53 /
54 /
55 /
56 /
57 /
58 /
59 /
60 /
 
61 /
62 /
63 /
64 /
65 /
66 /
67 /
68 /
69 /
70 /
71 /
72 /
73 /
74 /
75 /
 
第21题    在手机中做本题