ЗВУК Звук это механические колебания среды

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть полный документ!

ЗВУК

Звук – это механические колебания среды: воздуха, воды и т. д, воспринимаемые слуховым аппаратом человека. То, что мы слышим – это результат обработки колебательных движений барабанной перепонки уха, представленный в виде сигналов нервной системы. Вне среды переноса звуковых волн звук не существует.

Звуковую информацию можно также представить в математической форме, в виде периодических функций времени. Это представление обычно записывают в виде формулы Здесь A(t) – амплитуда звукового сигнала, а t – время.

Частота Измеряется в Гц. 1 Гц = 1 колебание/сек Человек воспринимает звуки в диапазоне от 16 Гц до 20 к. Гц Амплитуда(сила звука, звуковое давление) Измеряется в Па (Паскалях). Воспринимаемая человеком громкость звука от 20 мк. Па (едва различимый звук) до 200 Па (болевой порог). Из-за широкого диапазона амплитуд чаще используется логарифмическая шкала децибелов (д. Б). Весь диапазон слышимости 0 – 140 д. Б. Человек способен уловить различие в громкости, если звуки отличаются более, чем на 10%, т. е. на 1 д. Б – это используется а алгоритмах сжатия звука для удаления маловажной информации.

НЕКОТОРЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УРОВНЕЙ ШУМА Порог слышимости 0 д. Б Шорох листьев, шум слабого ветра 10 -20 д. Б Шепот (на задней парте) 20 -30 д. Б Разговор средней громкости (в кабинете директора) 50 -60 д. Б Автомагистраль с интенсивным движением Авиадвигатели 80 -90 д. Б Болевой порог 140 д. Б 120 -130 д. Б

СПОСОБЫ ХРАНЕНИЯ ЗВУКА Звукозапись – процесс сохранения информации о параметрах звуковых волн Способы хранения Аналоговый грампластинка магнитная лента Цифровой временная дискретизаци я квантование кодирование

На магнитной ленте, виниловой пластинке звук сохраняется в виде непрерывного электрического сигнала, определяющего изменение звуковых волн. Звук, создаваемый электрическими волнами, называют аналоговым.

Звук может храниться на цифровых носителях, т. е. быть представленным в двоичном коде (0 или 1) (цифровой). Любая цифровая техника или программа работают со звуком, представленным в цифровом виде. Таким образом, для переноса звука на цифровой носитель, необходимо осуществить его аналогово-цифровое преобразование. Такое преобразование состоит из трех этапов: дискретизация – представление непрерывного сигнала в виде последовательного набора отдельных амплитуд; квантование – разделение каждой амплитуды на заданное число уровней; кодирование – запись данных позиции и уровня амплитуды в цифровом виде.

ВРЕМЕННАЯ ДИСКРЕТИЗАЦИЯ ЗВУКА Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки Ступеньки Частота дискретизации звука – это количество измерений громкости звука за одну секунду. Диапазон частоты дискретизации звука от 8000 до 48000 измерений за одну секунду т. е. от 8 до 48 Кгц. При частоте 8 Кгц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 Кгц – качеству звучания аудио-CD.

ИМПУЛЬСНО-КОДОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ( СМ) Р Звук хранится в виде значений амплитуды, взятых в определенные моменты времени, т. е. измерение производится «импульсами» § При записи звука в компьютер амплитуда измеряется через равные промежутки времени с высокой частотой. § При восстановлении звука сохраненные значения используются для восстановления непрерывной формы выходного сигнала.

ОЦИФРОВКА ЗВУКА. Процесс получения цифровой формы звука называется оцифровкой. Устройство, выполняющее оцифровку звука называется АЦП - аналого-цифровой преобразователь (ACD); Устройство, выполняющее обратное преобразование – ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь (DAC);

УСТРОЙСТВА ДЛЯ РАБОТЫ СО ЗВУКОМ Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персонального компьютера. Она подключается к одному из слотов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования.

ЗВУКОВАЯ КАРТА Состав: АЦП; ЦАП; сигнальный процессор (DSP)- специальная микросхема для обработки оцифрованного звука, выполняющий значительную часть рутинных расчетов при обработке звука: смешение звуков; наложение спецэффектов; расчет формы выходного сигнала; микросхема с набором «сэмплов» -образцов звуков для синтеза звуковых файлов формата MIDI. Сэмпл -двоичные коды, используемые звуковой картой для представления звука в цифровом виде; Чем больше сэмплов использовано для представления сигнала, тем выше качество записанного сигнала. Число сэмплов, полученных в секунду, называется частотой сэплирования.

Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая количество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой в цифровую форму и наоборот. Чем выше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой, тем выше качество звучания. Минимальным требованием сегодняшнего дня являются 16 разрядов, а наибольшее распространение имеют 32 -разрядные и 64 -разрядные устройства.

Современные звуковые карты могут обеспечить кодирование 65536 различных уровней сигнала или состояний. Для определения количества бит, необходимых для кодирования, решим показательное уравнение: 65536 = 2 I, т. к. 65536 = 216, то I = 16 бит. Таким образом, современные звуковые карты обеспечивают 16 -битное кодирование звука. При каждой выборке значению амплитуды звукового сигнала присваивается 16 -битный код.

РАЗМЕР ЗВУКОВОГО ФАЙЛА I(бит)=f(Гц)*R(бит)*N(каналов)*t(сек) f – частота дискретизации (Гц); R – глубина кодирования (разрядность звуковой карты, Бит); N – количество каналов (1 – моно, 2 – стерео и др. ); t – время звучания в сек. Увеличивая частоту дискретизации и глубину кодирования, можно более точно сохранить (и впоследствии восстановить) форму звукового сигнала, но при этом увеличивается объем сохраненных данных

Можно оценить информационный объем моно-аудио-файла длительностью звучания 1 секунду при среднем качестве звука (Разрядность звуковой карты - 16 бит, Частота дискретизации - 24 Кгц). Для этого количество бит на одну выборку необходимо умножить на количество выборок в 1 секунду: 16 бит * 24000 = 384000 бит = 48000 байт ~ 47 Кбайт.

Битрейт (англ. bit rate) — буквально, скорость прохождения битов информации. Битрейт принято использовать при измерении эффективной скорости передачи информации по каналу, то есть скорости передачи «полезной информации» . В форматах потокового видео и аудио (например, MPEG и MP 3), использующих сжатие c потерей качества, параметр «битрейт» выражает степень сжатия потока и, тем самым, определяет размер канала, для которого сжат поток данных. Чаще всего битрейт звука и видео измеряют в килобитах в секунду (англ. kilobit per second, kbps), реже — в мегабитах в секунду (только для видео). Существует три режима сжатия потоковых данных: с постоянным битрейтом (англ. Constant bitrate, CBR) с переменным битрейтом (англ. Variable bitrate, VBR) с усреднённым битрейтом (англ. Average bitrate, ABR)

ФОРМАТЫ ЗВУКОВЫХ ФАЙЛОВ. Формат файла определяет структуру и особенности представления звуковых данных при хранении на запоминающем устройстве ПК. Для устранения избыточности аудио данных используются аудиокодеки, при помощи которых производится сжатие аудиоданных. Выделяют три группы звуковых форматов файлов: аудиоформаты без сжатия, такие как WAV, AIFF аудиоформаты со сжатием без потерь (APE, FLAC) аудиоформаты, с применением сжатия с потерями (mp 3, ogg)

WAVE (*. wav) – наиболее широко распространенный звуковой формат. Используется операционной системой Windows для хранения звуковых файлов. В его основе лежит формат RIFF (Resource Interchange File Format), позволяющий сохранять данные в структурированном виде. Стандарт MPEG-1 представляет собой, целый комплект аудио и видео стандартов. Согласно стандартам ISO ( International Standards Organization), аудио часть MPEG-1 включает в себя три алгоритма различных уровней сложности: Layer 1 (уровень 1), Layer 2 (уровень 2) и Layer 3 (уровень 3). Общая структура процесса кодирования одинакова для всех уровней MPEG-1. Вместе с тем, несмотря на схожесть уровней в общем подходе к кодированию, уровни различаются по целевому использованию и задействованным в кодировании внутренним механизмам. Для каждого уровня определен свой формат записи выходного потока данных и, соответственно, свой алгоритм декодирования.

MPEG Layer 3 (*. мр3) - формат звуковых файлов с потерями качества, разработанный для сохранения звуков, отличных от человеческой речи. Используется для оцифровки музыкальных записей. Windows Media Audio (*. wma) - формат звуковых файлов, предложенный фирмой Мiсrosоft. Кодек Windows Media Audio 8 обеспечивает качество, аналогичное mр. З, при размерах файлов втрое меньших. MIDI (*. mid) - цифровой интерфейс музыкальных инструментов (Musical Instгument Digital Interface). MIDI определяет обмен данными между музыкальными и звуковыми синтезаторами разных производителей. Интерфейс MIDI представляет собой протокол передачи музыкальных нот и мелодий. Но данные MIDI не являются цифровым звуком. Это сокращенная форма записи музыки в числовой форме. записывается не реальный звук, а только инструкции для воспроизведения.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ РЕДАКТИРОВАНИЯ ЗВУКА Наиболее известными в настоящее время являются следующие программы для обработки звука: Sony Sound Forge, Gold. Wave, Adobe Audition и др. Основные операции со звуком. Запись. Добавление/удаление звуковой дорожки. Изменение размера звуковой дорожки. Разбиение звуковой дорожки на фрагменты. Редактирование звуковой кривой. Изменение громкости звучания.

Скачать презентацию ЗВУК Звук это механические колебания среды

Лекция Звук.pptx

Количество слайдов: 23