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数字化语音素材的采集与处理

时间:2011-04-23  作者:秩名

论文导读:音频课件制作:教师就可以根据需要从不同的教材中提取语音片段,再通过“课件编辑器”将它们做成课件供课堂教学使用。数字化语音室的素材主要是针对音频类素材。为了使计算机能处理音频信号,必须对声音信号进行数字化处理,从而实现将连续的模拟音频信号变成离散的数字音频信号。
关键词:数字化语音室,音频课件,A/D转换,数字音频
 

序言

多媒体语音室,是随着计算机多媒体技术的快速发展,同时鉴于多媒体技术在教学应用方面强大功能,而得到现代教育系统推崇的教学设备。语音教学是当今汉语拼音和英语教学的现代化教学手段之一,随着新科技的发展,语言实验室(Language LAB)领域在近几年来也有了许多突破,数字化语言实验室是新产品的代表,逐渐为广大用户所关注。

1、数字化语音室的特点

语音室包括的主要内容有:中学、大学英语的各种电子书籍、朗读资料、听力测试、听说资料、文字测试、新视野大学英语以及各类休闲资料。

它的主要用途如下:

1、网络点播:在课堂教学中,教师使用“Mp3播放器”或“课堂教学播放器”选择播放教材或课件,在播放过程中可随时调整播放进度,学生通过教室内的音箱收听高质量的音频内容,校园内的任何一个位置只要具有网络接口都可以成为流动的语音教师。

2、音频课件制作:教师就可以根据需要从不同的教材中提取语音片段,再通过“课件编辑器”将它们做成课件供课堂教学使用。

3、听力试题:本系统内置听力试题制作模块,利用服务器试题库中的听力试题资源,自由选择所需考题,输出听力文件和试卷。

4、Mp3文件输出:“课件编辑器”软件提供以Mp3格式输出音频课件的功能,被输出的Mp3课件可以使用计算机播放,或下载到普通Mp3播放器中供课堂使用。

5、视频播放及同步录音:可以借助超级解霸等视频播放器进行实时视频点播;还可以代替复读机进行同步录音等操作。

6、良好的资源管理功能;管理员可以随时对系统内的教学资源进行管理、更新。

7、可视化音频点播:学生能查询并点播教学资料库中丰富的语音资源,自主控制播放进度。

2、数字化语音与模拟语音室的比较

数字语音室与模拟语音室从教学上来说,主要有三大特点:

1、教学素材不同:传统模拟语音室教学资源主要来源于磁带,而数字语音室支持MP3等音频格式,在电脑中设有海量资料库随教师任意点播;还可与Internet网络连接,尽情下载。

2、教学方法不同:数字化的产品使教师上课时可直接从电脑中调资料进行教学,还可控制音频文件的语速实现因学施教,学生可通过学生终端实现听看同步,提高效率。

3、学习的方法不同:学生可在主电脑素材库中点播学习资料实现自主学习。

3、数字化语音室素材的采集与处理

媒体素材是传播教学信息的基本材料单元,可分为五大类:文本类、图形图像类、音频类、动画类素材。数字化语音室的素材主要是针对音频类素材。

3.1 音频素材的收集

在数字化语音室素材的收集中,主要依据九块资料来收集,即朗读资料、听力资料、听力测试、文字测试、电子书籍、音像资料、教案、个人资料以及休闲资料九个方面。

而对这九块资料中的前四块内容的收集,主要是依据书号、内容、出版社及出版日期来进行分类收集整理的。同时还因为资料的多、复杂,又根据小学、中学、大学的英语资料来整理的。

3.2 音频素材的处理

对于音频素材,根据现代远程教育资源建设技术规范,要求:

1、数字化音频的采样频率不低于11KHZ,量化位数至少为8位,声道数为双声道。

2、音频数据存储的主要格式有WAV、MP3、MIDI和流行音频格式。数字化音频采用WAV格式为主,用于欣赏的音乐使用MP3格式,MIDI设备录制音乐使用MIDI格式,而用于实时交互的音频使用流式媒体格式。所有音频数据都需要制作成REAL流式媒体可是(RAM)格式,若有其他格式的音频数据(WAV、MP3、MIDI等),则需要提交两份,一份是原格式,一份转换为REAL流式媒体格式。

3、课件使用的语音采用标准普通话的男声或女声配音,英语使用标准的美式英语男声或女声配音。免费论文

4、音频的主要类型有:音乐类、音效声、语音等。

3.2.1对磁带上音频的处理

3.2.1.1A/D转换

声音是以连续波的形式传播的模拟信号,而计算机只能处理数字信号。免费论文。因此,计算机在获取声音信号时,要通过模数(A/D)转换将模拟信号转换成数字信号;在声音重放时,再通过数模(D/A)转换,把数字信号转换成模拟音频信号。为了使计算机能处理音频信号,必须对声音信号进行数字化处理,从而实现将连续的模拟音频信号变成离散的数字音频信号。对一个模拟音频波形采样量化完成后,就得到了一个数字波形。

3.2.1.2对声音的处理

当把磁带上的模拟音频转换为计算机上的数字音频后,就要对这些数字音频进行降噪、保存格式等处理才能转变为数字语音室可用的素材。

3.2.1.2.1降噪

Cool Edit Pro是一个集录音、混音、编辑于一体的多轨数字音频编辑软件。这里主要介绍Cool Edit Pro中NoiseReduction中的四个选项:

Click/Pop Eliminator(咔嗒声、爆破音、噼啪声排除器):这个杂音排除器可以自动为你寻找当前波形所选区域中的咔嗒、噼啪之类的声音,并清除。

Clip Restoration(消波修复):是将已消波的音频修理一下,使它更自然。要取得好的效果,必须在Input Attenuation处输入衰减量(dB)负数,。Overhead的数值一般在1%到5%之间,但不能是0%,否则没效果。Minimum Run Size的取值跟Overhead一样从最小开始,能小就小。FFT Size的取值刚好相反,取值越小越易产生“咝”声,一般大到40。

Hiss Reduction(消除咝声):FFT Size的数值一般可在3000到6000之间选择, Precision Factor(精度因数)的数值决定了去除Hiss噪音的精度,较大的值能得到较好的效果,不过处理速度会慢些,通常在7到14之间选择。Transition Width(转换宽度)的数值决定了在去除Hiss时的快慢程度。而Spectral Decay Rate(频谱衰减速度)的最佳值应在40%到75%之间选择。Reduce Hiss by 是降噪的额度,一般在6 dB到12 dB之间选择。

Noise Reduction(降低噪音):是属于采样降噪法的一种。就是将噪音信号先提取,再在原信号中将符合该噪音特征的信号删除,这样就能得到一个几乎无噪音的音频信号。为取得好的降噪效果,先选中在原音频的开头部分一段相对较长的纯噪音区,按下Get Profile from Selection得到噪音的波形特征,然后选择一些参数后按下OK,就能将原音频中的噪音去除。

Cool Edit Pro的四种降噪方法中,效果最好的应该是采样降噪法。把录制好的音频放到Cool Edit Pro的轨道上,把波形放大后,将噪音区内波形最平稳且最长的一段选中。后选取菜单里Transform项中的NoiseReduction命令,在弹出Noise Reduction的工作界面,将界面中Snapshots in profile的参数改为800,FFT Size的数值改为8192,Precision Factor的数值改为10,Smoothing Amount的数值改为10左右,这样可以达到比较好的效果。改好各参数后,点击Get Profile from Selection按钮,后出现噪音样本的轮廓图,关闭窗口。可反复此操作以取得满意的效果。

3.2.2对其他音频素材的处理

音频素材除了有磁带上的模拟音频以外,还有光盘上的数字音频素材、教师讲课时的同步音频素材、来自网络上的音频素材等。对光盘上的数字音频素材,可直接拷贝到语音室中使用;对于教师的同步音频我们可以利用音频处理软件Xaudio Tool来进行同步录音;对于网络上的音频素材则可通过下载、转换存储格式来进行收集。

3.3 音频素材的存储

音频素材的格式很多,MP3是目前最常用的一种声音格式,同时也根据现代教育技术资源建设技术规范,我们的数字语音室就采用这种格式为音频素材的格式。运用Cool Edit Pro可将声音文件直接存为MP3格式。可点击Options按钮,设定好各选项,按下确定按钮,指定文件名和目录,点击Save即可。

3.4 音频素材的回放

音频素材的回放是一个对收集好的音频的再整理、检查、修改的过程。免费论文。主要是查看经过处理、存储的音频是否适合数字语音室的要求,如果不符合它的要求则进行修改,符合则就完成了数字语音室素材的收集和处理过程。

4、数字化语音室的发展前景

数字化语音室的前景展望:

90年代是我国语言实验室教学迅速发展的10年。语言实验室成为学校外语教学不可缺少的现代化教学手段,高校外语专业普遍开设了听音课、听说课、视听说课,有的还建立了听说课教研室。中小学语言实验室的发展也很快。近年来,国家又对近百家生产厂的产品进行检测,对其生产条件逐个进行考核、评价、鉴定,以便最后确定一批定点生产单位。以上措施无疑对我国语言学习系统生产的发展和质量的提高具有重大意义。

从以后的发展来看,计算机、网络技术的相关成果将在语音教室方面得到了前所未有的应用,数字语音室的功能较以往又有了较大提高。语音室已经超越了传统意义的封闭式、灌输式教学概念,作为一个具有与外部网络沟通的载体,其不仅作为外语学习的设备,更是一个传递、调用、交换信息,增强学习兴趣的一个知识学习的平台,预计未来我国语言实验室将会有一个新的发展。

5、小结

计算机技术的发展极大地促进了数字音频技术的发展,本文仅就数字音频技术在数字化语音室音频素材的收集、处理、存储和回放方面做了一个简要的说明,从今后的发展看来,基于网络的数字化语音室,是网络技术发展的必然结果,它代表一种技术发展的趋势。


参考文献:
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[3] 李克东.数字化学习(上、下)——信息技术与课程整合的核心 电化教育研究[M]
[4]何克抗.网络教学结构与网络教学模式探讨[M]
[5]吴伯凡.从“死书”到“活书”——超文本技术及其文化 微电脑世界[M] 1998
[6]桑新民.当代信息技术在传统文化、教育基础中引发的革命[M]
[7] 颜韵、邓杰.论在网络化学习环境下英语交际活动的设计 电化教育研究[M]
 

 

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