В течении временной дискретизации непрерывный диапазон значений амплитуды звуковой волны квантуется путем разбиения на дискретную последовательность значений амплитудных уровней (см. рис. 2). Информационный объём звукового файла зависит от: частоты дискретизации тактовой.
Кодирование звуковой информации.
Дисперсия и резонанс Дисперсия представляет собой явление, при котором различные частоты звуковой волны распространяются с различной скоростью. Это обусловлено различными свойствами среды, через которую проходит волна. Например, в среде с изменчивым показателем преломления, различные частоты могут преломляться под разными углами и, следовательно, иметь различные скорости распространения. Дисперсия может приводить к искажению формы и фазовой структуры звуковой волны. Резонанс, с другой стороны, возникает при совпадении частоты внешнего воздействия со собственной частотой колебаний некоторой системы. В этом случае возникает явление усиления колебаний и энергии. Резонанс может проявляться в различных системах, включая акустические резонаторы, электрические контуры и механические системы. Дисперсия и резонанс являются важными феноменами, которые необходимо учитывать при анализе и проектировании звуковых систем.
Внешне это явление очень напоминает след, который оставляет корабль двигаясь по воде. Волны сильнее вблизи корабля, а угол их распространения зависит в основном, от скорости корабля. Ударная волна при полете на сверхзвуке Ударная волна при полете на сверхзвуке Поэтому если над нами пролетит самолет, летящий на сверхзвуке на много больше, чем 1 Мах, то на земле мы услышим хлопок, а потом гул удаляющегося самолета. Причем нас спасет именно высота, на которой, над нами, пролетел самолет. При высоте полета, около 10 км этот хлопок будет не очень громким, Мы его даже навряд ли правильно оценим, так как сам самолет при такой высоте полета будет от нас уже на расстоянии 12-15 км. Ну а если представить, что самолет на сверхзвуке пролетит над нами на высоте 50-100 метров, это будет уже совсем другая, очень печальная история. Ударная волна будет порядка 200 КПа, что в разы больше смертельного порога для человека и такая ударная волна способна разрушить практически любое строение и технику. Ученые и инженеры давно «приглядывались» к эффекту ударной звуковой волны, в далеко не мирных целях. Самолет или ракета на сверхзвуке - порядка 1.
Глубина звука частота дискретизации. Процесс кодирования звука. В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная. Двоичное кодирование звука. Кодирование звукового сигнала. Кодирование графики и звука. Квантование звука. Кодирование звуковой информации оцифровка звука. Формула нахождения глубины кодирования звука. Что такое частота дискретизации и Разрядность дискретизации. Процесс кодирования звукового сигнала:. В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится. Дискретизация конспект небольшой. Принципы дискретизации звука. Разбиение звуковой волны на отдельные временные участки это. Дискретизация аудио. Частота кодирования звука. Дискретизация по уровню звука. Дискретизация звука график. Частота дискретизации звука. Временная дискретизация звука график. Диаграмма временной дискретизации звука. Звуковая волна дискретизация. Волновое представление звука. Графика звук кодирование. Дискретизация звуковой информации. Уровни дискретизации звука Информатика. Кодирование графической и звуковой информации. Процесс дискретизации. Процесс дискретизации сигнала. Что такое дискретизация непрерывного процесса.
Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Для того, чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в последовательность двоичных нулей и единиц, которые и будут составлять звуковой файл.
Как кодируется звук. Цифровое кодирование и обработка звука
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Таким образом, непрерывная зависимость громкости звука от времени A t заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность "ступенек". Частота дискретизации. Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате. Качество полученного цифрового звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени, то есть частоты дискретизации. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду чем больше частота дискретизации , тем точнее "лесенка" цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала. Частота дискретизации звука - это количество измерений громкости звука за одну секунду, измеряется в герцах Гц. Обозначим частоту дискретизации буквой f. Частота дискретизации звука может лежать в диапазоне от 8000 до 48 000 измерений громкости звука за одну секунду.
При аналоговой записи на носителе размещается непрерывный «слепок» звуковой волны. Так, на грампластинке пропечатывается непрерывная канавка, изгибы которой повторяют амплитуду и частоту звука. Аналоговый способ записи звука Оцифровка звука Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму. Для этого его подвергают временной дискретизации и квантованию: параметры звукового сигнала измеряются не непрерывно, а через определённые промежутки времени временная дискретизация ; результаты измерений записываются в цифровом виде с ограниченной точностью квантование. Вообще говоря, в компьютер приходит не сам звук, а электрический сигнал, снимаемый с какого-либо устройства: например, микрофон преобразует звуковое давление в электрические колебания, которые в дальнейшем и обрабатываются. Если записывается стереозвук ведётся двухканальная запись , то оцифровке подвергается не один электрический сигнал, а сразу два и, следовательно, количество сохраняемой цифровой информации удваивается. Сущность временной дискретизации заключается в том, что аналоговый звуковой сигнал разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается определённая величина интенсивности звука рис. Другими словами, через какие-то промежутки времени мы измеряем уровень аналогового сигнала. Количество таких измерений за одну секунду называется частотой дискретизации. Частота дискретизации — это количество измерений громкости звука за одну секунду. Временная дискретизация звукового сигнала А t — амплитуда, t — время Частота дискретизации измеряется в герцах Гц и килогерцах кГц. Частота дискретизации, равная 100 Гц, означает, что за одну секунду проводилось 100 измерений громкости звука.
Открыть мини-сайт на портале Pandia для ведения проекта. PR, контент-маркетинг, блог компании, образовательный, персональный мини-сайт. Примеры: 1 Оценить информационный объем цифрового стереозвукового файла длительность звучания 1 секунда при глубине кодирования звука 16 бит и частоте дискретизации 24 кГц. Стандартный формат файлов для хранения звука в системе Windows. Файл RIFF составлен из блоков, некоторые из которых могут, в свою очередь, содержать другие вложенные блоки; перед каждым блоком данных помещается четырехсимвольный идентификатор и длина. Звуковые файлы WAV, как правило, более просты и имеют только один блок формата и один блок данных. В первом содержится общая информация об оцифрованном звуке число каналов, частота дискретизации, характер зависимости громкости и т. Каждый отсчет занимает целое количество байт например, 2 байта в случае 12-битовых чисел, старшие разряды содержат нули. При стереозаписи числа группируются парами для левого и правого канала соответственно, причем каждая пара образует законченный блок — для нашего примера его длина составит 4 байта. Такая структурированность позволяет программному обеспечению оптимизировать процесс передачи данных при воспроизведении, но, как в подобных случаях всегда бывает, выигрыш во времени приводит к существенному увеличению размера файла. Благодаря MP3 стало возможным передавать по Интернету мультимедийную информацию, потому что MPEG позволяет сжимать звуковые файлы например, WAV в 8-12 раз без ощутимых потерь качества исходного звучания. Такое кодирование называется адаптивным, при сжатии задаётся битрейт — параметр, который показывает, сколько килобит будет занимать запись одной секунды звука. Приемы, применяемые для сжатия в MP3, опираются на достаточно сложную математику, но зато обеспечивают очень значительный эффект сжатия звуковой информации. Этапы сжатия: 1 звуковые данные разделяются на небольшие фрагменты — фреймы; 2 в каждом фрейме звуковой сигнал раскладывается на гармонические колебания применяется косинусное преобразование MDCT, частный случай преобразования Фурье , в результате получается набор коэффициентов разложения; Зарегистрируйте блог на портале Pandia. Бесплатно для некоммерческих и платно для коммерческих проектов.
Разложение звуковой волны происходит на основе фундаментальной и ее гармонических составляющих. Фундаментальная составляющая представляет собой частоту основного тона, который мы слышим. Остальные составляющие — это гармоники, которые кратны фундаментальной частоте и определяют тембр звука. Каждая гармоника имеет свою амплитуду и фазу. Амплитуда определяет громкость звука, а фаза — его смещение во времени. Сумма всех гармоник вместе с фундаментальной частотой восстанавливает исходную звуковую волну.
Основные понятия
Блок оцифрованной аудио информации можно записать в файл без изменений, то есть последовательностью чисел — значений амплитуды. В этом случае существуют два способа хранения информации. Первый — PCM Pulse Code Modulation — импульсно-кодовая модуляция — способ цифрового кодирования сигнала при помощи записи абсолютных значений амплитуд. В таком виде записаны данные на всех аудио CD. Можно сжать данные так, чтобы они занимали меньший объем памяти, нежели в исходном состоянии.
Тут тоже есть два способа. Кодирование данных без потерь lossless coding — способ кодирования аудио, который позволяет осуществлять стопроцентное восстановление данных из сжатого потока. К нему прибегают в тех случаях, когда сохранение оригинального качества данных особо значимо. Кодирование данных с потерями lossy coding.
Здесь цель — добиться схожести звучания восстановленного сигнала с оригиналом при как можно меньшем размере сжатого файла. Это достигается путём использования алгоритмов, «упрощающих» оригинальный сигнал удаляющих из него «несущественные», неразличимые на слух детали. Это приводит к тому, что декодированный сигнал перестает быть идентичным оригиналу, а является лишь «похоже звучащим». Методов сжатия, а также программ, реализующих эти методы, существует много.
В среднем, коэффициент сжатия, обеспечиваемый такими кодерами, находится в пределах 10-14 раз. В основе всех lossy-кодеров лежит использование так называемой психоакустической модели. Она занимается этим самым «упрощением» оригинального сигнала.
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Таким образом, непрерывная зависимость громкости звука от времени A t заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность "ступенек». То есть, какое количество информации о каждой секунде записи мы можем потратить. Измеряется в битах bit. Звуковая информация хранится в виде значений амплитуды, взятых в определенные моменты времени т.
Рассмотрим эти характеристики. Измеряется в герцах Гц. Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц, 1000 измерений за одну секунду - 1 килогерц кГц. Частота дискретизации звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц.
Высокое качество звучания достигается при частоте дискретизации 44,1 кГц и глубины кодирования звука, равной 16 бит.
Что об этом знает наука? Более высокие скорости иногда выражаются в числах Маха и соответствуют сверхзвуковым скоростям. При движении в среде со сверхзвуковой скоростью тело обязательно создаёт за собой звуковую волну.
При равномерном прямолинейном движении фронт звуковой волны имеет конусообразную форму, с вершиной в движущемся теле. Излучение звуковой волны обуславливает дополнительную потерю энергии движущимся телом помимо потери энергии вследствие трения и прочих сил.
Кодирование звуковой информации
Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Фазовое разложение является одним из важных процессов в изучении и анализе звуковой волны. При разложении непрерывной звуковой волны на гармоники получается спектр колебаний, который определяет тональный состав звука. Чтобы уменьшить проблему высокой несущей частоты, звуковой поток разбивается на несколько однобитных потоков, где каждый поток отвечает за свою группу разряда, что эквивалентно кратному увеличению несущей частоты от числа потоков.
Презентация 10 -8 Кодирование звуковой информации С
Пилот в кабине никаких звуков не слышит – о преодолении звукового барьера он узнает только по специальным датчикам. В статье мы расскажем, что препятствует распространению звука, но прежде разберемся, что собой представляет звуковая волна. Периодические звуковые сигналы воспроизводят постоянный звук, повторяя форму волны снова и снова, и так до бесконечности. Волны является когерентными, если разность их фаз постоянна во времени, а при сложении получается волна той же частоты.
Хлопок при переходе самолета на сверхзвук — это миф. Причина «взрыва» совсем другая
А вот что насчет ударных волн в жидкости? Действие третье: Россия. В 1897 году профессору МГУ Николаю Егоровичу Жуковскому было поручено расследование причин внезапных разрушений в московском водопроводе. Появление разрывов труб в самых неожиданных местах было проблемой не только в России, но и в других странах. После почти двух лет опытов и исследований Жуковский в 1899 г.
Как уже было сказано, ударная волна — это резкий скачок уплотнения в среде, параметры которого во много раз превышают обычные отклонения, вроде звуковых волн. При этом, как говорил сам Мах, по принципу относительности не обязательно разгонять какой-то предмет в среде, чтобы вызвать такой скачок, можно разгонять саму среду здесь Галилей довольно перевернулся в гробу на другой бок. Вода, по сравнению с газом, сжимается крайне плохо, но все-таки сжимается, поэтому если резко остановить ее течение в герметичном сосуде, в точке, где скорость слишком быстро стала равна нулю образуется ударный фронт с высокой плотностью и давлением. Это происходило при резком закрытии шарового крана или остановке циркуляционного насоса, когда давление в трубе достигало таких значений, что выбивало сами краны или просто расширяло трубу!
Гидроудары также возникают в поршневых двигателях, когда в рабочий цилиндр попадает несжимаемая слабосжимаемая жидкость, например, вода. В своей работе Жуковский предложил различные способы решения проблемы, например медленное закрытие крана, замена шаровых кранов на винтовые задвижки или вентили. До сих пор по его советам во всем мире применяются демпфирующие устройства гасители гидравлического удара , разрушаемые мембраны и обратные клапаны. Еще немного ударных волн.
Извержение вулкана Кракатау по многим данным было самым громким событием в нашей истории. Правда, слово «громкий» здесь стоит воспринимать больше как силу давления, ведь по примерным оценкам в тот момент она составила около 310 децибел, а наши перепонки могут выдержать максимальную «громкость» лишь в 140-145 дБ. Так что такие волны на самом деле воспринимаются человеком не как звук, а как удар отсюда и название , и понятие «громкость» здесь означает силу этого удара. Менее мощные, но не менее опасные ударные волны возникают при ядерных взрывах 280 дБ или падении метеоритов.
Например, Тунгусский взрыв оценивают в 300 дБ, что не намного меньше Кракатау, а падение метеорита в Челябинске в 2013 году вызвало ударную волну, выбившую стекла в большинстве зданий города. К тому же, помимо атмосферного фронта, крупные метеориты способны вызвать ударные волны прямо в земной коре — то есть в твердом теле. Есть еще много подобных примеров, но я все-таки хочу закончить любимой классикой - ударной волной самолета при переходе на сверхзвук, сила которой составляет обычно около 160 дБ. Так вот, разумеется, мощные ударные волны способны нанести серьезный урон людям и постройкам, но даже небольшие скачки уплотнения бывают крайне нежелательны, особенно в таком тонком деле как авиация.
Задачи для самостоятельной подготовки. Рассчитайте объём монофонического аудиофайла длительностью 10 с при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 44,1 к Гц. Производится двухканальная стерео звукозапись с частотой дискретизации 48 кГц и 24-битным разрешением. Запись длится 1 минуту, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится.
Какое из приведенных ниже чисел наиболее близко к размеру полученного файла, выраженному в мегабайтах? Производится одноканальная моно звукозапись с частотой дискретизации 11 кГц и глубиной кодирования 24 бита. Запись длится 7 минут, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Производится двухканальная стерео звукозапись с частотой дискретизации 11 кГц и глубиной кодирования 16 бит.
Запись длится 6 минут, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. При 16-битном кодировании, частоте дискретизации 32 кГц и объёме моноаудиофайла 700 Кбайт время звучания равно: 1 20 с 2 10 с 3 1,5 мин 4 1,5 с 6.
В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени A t заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность «ступенек». Глубина кодирования. Каждой «ступеньке» присваивается определенное значение уровня громкости звука. Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N, для кодирования которых необходимо определенное количество информации I, которое называется глубиной кодирования звука.
Глубина кодирования звука — это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука можно рассчитать по формуле.
Variable bitrate, VBR с усреднённым битрейтом англ. 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. Используется операционной системой Windows для хранения звуковых файлов. Стандарт MPEG-1 представляет собой, целый комплект аудио и видео стандартов. 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.
Почему при преодолении звукового барьера слышится хлопок?
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Когда же скорость самолета высокая, то есть превышает скорость звука, звуковые волны не успевают удаляться. Разложение непрерывной звуковой волны является важным инструментом в области аудиоанализа и синтеза звука. Пилот в кабине никаких звуков не слышит – о преодолении звукового барьера он узнает только по специальным датчикам. Подобно звуковым волнам, они распространяются в среде (воде), но свойства их гораздо сложнее, потому что скорость их зависит от длины волны. Временная дискретизация звука • Непрерывная звуковая волна разбивается на.