说到数字音频,大家肯定不会陌生,现在谁的手机里还不存几首MP3?
% X c( b- l8 e0 f9 r: l9 v9 t# f1 O3 E1 \1 H
自然界的音频信号是连续的模拟信号,为了让电子设备能够识别并播放音频,需要将模拟型号转换成数字信号。这个过程包含采样、量化、编码三个阶段,我们常见的数字音频文件都是经过这种方式来得到的。MP3的采样率范围为8kHz到48kHz,而wav则使用44.1kHz的采样率。
# c' F! v/ t( e
, }: u6 `. R& z/ G人耳的频率响应范围约为20Hz-20kHz,换算下来,当采样率达到40kHz以上时,人耳就很难分辨数字信号和模拟信号间的差异了。
* d, f1 |+ Y, r; j9 i. d3 z" S7 G
$ x$ y) Y# o* ]) W
0 K5 x( }. E" ?, l4 s# y0 I3 L' ?5 i+ g0 @" Y, C
在众多的数字音频格式中,有一种音频格式却没有遵循上述的特点,这个另类就是MIDI。6 I$ t* J% P; r& Z c
9 ?: u" |5 G. s# N$ `
MIDI的英文全称为Musical Instrument Digital Interface,直译为乐器数字接口。这种编码格式的提出是为了解决各种电声乐器之间通信问题。
}- C+ b' c: }+ T$ l( }$ U x( l- {* o/ j
与常规的音频文件不同,MIDI编码的文件存储的并不是对模拟信号采样后的数字音频信号,而是一系列控制指令。) c& t w! Y4 ]$ C7 H
$ r# r& h2 y2 U5 u$ H每个MIDI文件开头的4个字节为「4d 54 68 64」,对应的ASCII字符为「MThd」,它表示这个文件是MIDI文件,后续的10个字节则定义了该MIDI文件的一些全局信息,如音轨数、节拍时长等信息,在这14个字节之后的内容就是真正的「音频」部分。
- C8 ^1 p' N# M2 V3 a. T
( p5 F/ G" g( rMIDI的音频部分由一系列的MIDI Event组成,每一个Event可以理解为对当前时刻的音符的描述,包括音符的音高、音色、持续时间、力度等。当我们在PC上播放MIDI音频文件时,PC的声卡就会根据这些Event实时「合成」对应的声音并播放出来,而不是「回放」,这也就决定了MIDI文件的播放效果取决于声卡品质的高低。
6 X5 q/ X# u: |+ X, I( G
8 v. Y6 N4 O8 H m4 o5 V) `从上文的描述可以看出,MIDI文件其实是数字世界的「五线谱」,它的内容确定了MIDI播放器在什么时刻应该发出何种声音。
3 b' h) F' S* ~8 @, C. N( I$ E5 X9 M* q( ~9 M" I j
MIDI编码格式在日常生活中并不多见,它主要应用于数字音乐创作领域。由于MIDI文件记录的是一系列原始的音频控制命令,所以它可以很方便的被重新编辑,同时配合丰富的音色库就可以制作出流行音乐。MIDI也可以直接控制各种各样的电子音源,进而「演奏」出独特的音乐效果。
* s9 r9 ?& G+ Z' w5 F! j$ p
) d$ t2 f( Y, ?! r* V2 X6 C$ X6 m( y- }( R1 ~ {
9 V0 w/ W# h5 l3 N
|