Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Звуковой барьер в аэродинамике — название ряда технических трудностей, вызванных явлениями, сопровождающими движение летательного аппарата (например, сверхзвукового самолёта, ракеты) на скоростях, близких к скорости звука или превышающих её. Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определённая величина интенсивности звука. Для того чтобы произвести оцифровку сигнала, необходимо разбить непрерывную звуковую волну на отдельные участки, т. е. рассматривать наборы состояний, а значит нужно выполнить дискретизацию звука.
Спектральное разложение
- Как кодируется звук. Цифровое кодирование и обработка звука
- Видеоинформация
- Что такое звуковой удар и как он ощущается
- Физика 9 класс. §33 Отражение звука. Звуковой резонанс
- Что происходит в процессе кодирования непрерывного звукового сигнала?
- Форма, частота и амплитуда волны
Что такое временная дискретизация звука определение
В статье мы расскажем, что препятствует распространению звука, но прежде разберемся, что собой представляет звуковая волна. Для самолёта ударная волна создаёт громкий и грохочущий звуковой удар. Звуковой барьер в аэродинамике — название ряда технических трудностей, вызванных явлениями, сопровождающими движение летательного аппарата (например, сверхзвукового самолёта, ракеты) на скоростях, близких к скорости звука или превышающих её.
Презентация на тему Кодирование и обработка звуковой информации
Это звуковые волны с постоянно меняющейся амплитудой и частотой. Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму. Слайд 12Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные. Волны является когерентными, если разность их фаз постоянна во времени, а при сложении получается волна той же частоты. Слайд 9Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки Частота. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука.
Что такое оцифровка звука?
- Домашний очаг
- Популярно: Информатика
- Визитка Facebook
- Содержание
- Основные компоненты структуры звуковых волн
Что такое временная дискретизация звука определение
Для самолёта ударная волна создаёт громкий и грохочущий звуковой удар. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие.". Это звуковые волны с постоянно меняющейся амплитудой и частотой.
На границе звукового барьера: что вы об этом знаете?
процесс, при котором, во время кодирования непрерывного звукового сигнала, звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. В звуковой аппаратуре звук представляется либо непрерывным электрическим сигналом, либо набором цифр (нулей и единиц). Когда же скорость самолета высокая, то есть превышает скорость звука, звуковые волны не успевают удаляться.
Хлопок при переходе самолета на сверхзвук — это миф. Причина «взрыва» совсем другая
GIMP 12 это способ записи графической информации. Графические форматы файлов предназначены для хранения изображений, таких как фотографии и рисунки 13 в широком смысле — упругие волны, распространяющиеся в среде и создающие в ней механические колебания; в узком смысле — субъективное восприятие этих колебаний специальным органом чувств человека и животных 14 временная дискретизации-Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука частота дискретизации-Для записи аналогового звука и г го преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате. Качество полученного цифрового звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени, т.
Для первой слева выборки погрешность квантования составляет одну четверть MP, для второй — половину MP. Обратите внимание, что погрешность квантования никогда не превосходит половины значения MP. Следовательно, чем меньше величина шага квантования по уровню, тем меньше погрешность.
Добавление одного разряда удваивает число шагов и вдвое уменьшает погрешность квантования. Поскольку уменьшение вдвое дает разницу в 6 дБ, отношение сигнала к шуму в цифровой системе увеличивается на 6 дБ при добавлении каждого дополнительного разряда в слове квантования. Цифровая система с 18-разрядным квантованием по уровню будет иметь шум на 12 дБ ниже, чем система с 16-разрядным квантованием. Погрешность квантования воспринимается на слух как грубая зернистость звука низкого уровня, например, реверберационного процесса. Вместо того чтобы слышать постепенное затухание звука до полного его исчезновения, мы замечаем увеличение шероховатости и зернистости по мере затухания сигнала. Это происходит потому, что по мере снижения уровня сигнала погрешность квантования начинает составлять все больший процент от его величины.
Увеличение нелинейных искажений по мере снижения уровня сигнала характерно для цифровой аудиотехники; во всех типах аналоговой записи повышенные искажения проявляются при высоком уровне сигнала. Рост искажений при снижении уровня сигнала делает их намного более заметными. Увеличение разрядности слова квантования с 16 до 20 значительно уменьшает остроту этой проблемы. Большую часть времени уровень музыкального сигнала существенно ниже и таким образом ближе к уровню шума. Искажения определяются не полным количеством разрядов цифровой системы, а числом разрядов, используемых для квантования сигнала в данный момент. Именно вследствие этого искажения и шум в цифровых аудиосистемах обратно пропорциональны амплитуде сигнала, из-за чего возникают сложности с сигналами низкого уровня.
Установка уровня записи при использовании цифровых систем принципиально отличается от подобной операции для аналоговых систем. В идеальном случае наивысший пик во всей аудиопрограмме должен в точности соответствовать полному цифровому уровню, то есть использовать все разряды цифрового кода. Если амплитуда аналогового сигнала выше, чем напряжение, представляемое наибольшим числом, устройство квантования просто выходит за пределы своих возможностей по числу разрядов и формирует наибольшее доступное значение, ограничивая таким образом музыкальные пики. Возникает искаженная форма сигнала, которая создает на пиках неприятный "скрипучий" звук. Если у вас есть устройство цифровой записи на магнитную ленту в формате DAT, вы можете просмотреть уровень записи на компакт-диске, подключив цифровой выход проигрывателя компакт-дисков к цифровому входу магнитофона. Его индикатор покажет точный уровень записи на компакт-диске.
Если наивысший пик никогда не достигает полной шкалы, это значит, что часть разрешающей способности потеряна вследствие неоптимальной записи. Учтите, что уровень звуковой программы с очень широким динамическим диапазоном будет большую часть времени находится близко к уровню шума квантования, в отличие от сигнала с ограниченным динамическим диапазоном. Пики сигнала, имеющего широкий динамический диапазон, будут примерно соответствовать уровню полной шкалы, следовательно, сигнал с существенно меньшим уровнем будет кодироваться меньшим числом разрядов. Эта проблема особенно остра в классической музыке, имеющей очень широкий динамический диапазон. Инженеры звукозаписи вынуждены сжимать динамический диапазон при записи классической музыки. К этой мере прибегают и продюсеры поп-музыки, которые хотят, чтобы их записи звучали по радио громче, чем другие песни.
Жесткое ограничение динамического диапазона делает поп-музыку громкой в течение всего времени, но это достигается за счет снижения ее динамичности, естественности и мощности ритма. Товары для здоровья и красоты - ортопедические матрасы. Уровни цифрового сигнала рассчитываются относительно сигнала полной шкалы, соответствующего единичным значениям цифр всех разрядов. При данном количестве разрядов большего числа быть не может. Например сигнал с уровнем — 20 дБР8 на 20 дБ ниже сигнала полной шкалы. Амплитудное вибрато англ.
Характеризуется пульсирующим звучанием. Эффект тембрового вибрато также предназначен для изменения спектра звуковых колебаний. Физическая сущность этого эффекта состоит в том, что исходное колебание с богатым тембром пропускается через полосовой частотный фильтр, у которого периодически изменяется либо частота настройки, либо полоса пропускания, либо по различным законам изменяются оба параметра. Так как полоса пропускания изменяется по ширине и перемещается по частоте, то тембр сигала периодически изменяется. Delay - задержка — эффект задержки звука, задержка происходит с помощью записи входного сигнала с последующим проигрыванием его через определённый период времени. Задержанный сигнал может воспроизводится либо один раз, либо несколько раз для создания повторяющегося звука похожего на распадающейся эхо.
Что препятствует распространению звука От тела звук расходится во все стороны одинаково, но только в том случае, если на его пути нет преград. Не все препятствия мешают распространению звука. Очевидно, что листом картона, как от света, от шума не закроешься.
Дело в том, что звуковые волны обходят преграды, если их размер меньше длины волны. Длина волн, которые мы слышим, составляет 0,015-15 м. Дерево волна может обогнуть, а здание или скалистые горы — нет.
От таких больших объектов она отражается. Как и свет, звуковая волна отражается под углом, равным по величине углу падения. В момент отражения мы слышим эхо.
Переход звука из среды в среду Он возможен, только если плотности двух сред не слишком отличаются. Например, у воздуха и воды разница слишком велика. Звук, подойдя к границе, отражается от поверхности реки.
Только маленькая часть энергии волны расходуется на вибрацию верхних слоев воды. Под водой, вблизи ее поверхности, звуки еще слышны, а на метровой глубине уже нет.
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.
Фактически, такой летательный аппарат, при своем движении на сверхзвуке на высоте 50-100 метров, оставляет под собой мертвую полосу шириной 50-100 метров.
Преобразование непрерывной звуковой волны в последовательность
Чем гуще на графике будут располагаться дискретные полоски, тем качественнее в итоге получится воссоздать первоначальный звук Качество полученного цифрового звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени, т. Частота дискретизации звука - это количество измерений громкости звука за одну секунду. Чем большее количество измерений производится за одну секунду чем больше частота дискретизации , тем точнее "лесенка" цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала. Каждой "ступеньке" на графике присваивается определенное значение уровня громкости звука. Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N градаций , 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. В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код, наименьшему уровню звука будет соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему - 1111111111111111.
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. На что разбивается непрерывная звуковая волна?. Дискретизация неидеальной звуковой волны. Кодирование звука формула. Кодирование звуковой информации кратко. Параметры кодирования звука. Кодирование квантованных сигналов.
Лекция по теме Кодирование звука. Для человека звук тем громче, чем больше амплитуда сигнала, и тем выше тон, чем больше частота сигнала. Оцифровку звука выполняет специальное устройство на звуковой плате. Называется оно аналого-цифровой преобразователь АЦП. Подробнее рассмотрим эти процессы.
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. Используется для оцифровки музыкальных записей. Кодек Windows Media Audio 8 обеспечивает качество, аналогичное mрЗ, при размерах файлов втрое меньших. 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.
Преобразование непрерывной звуковой волны в последовательность
Широко используется в Unix-подобных системах и служит базовым для Java-машины. 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, казалось бы, излишняя 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. Это один из форматов хранения аудиосигнала, позднее утвержденный как часть стандартов сжатого видео. Природа получения данного формата во многом аналогична уже рассмотренному нами ранее сжатию графических данных по технологии JPEG. Это называется адаптивным кодированием и позволяет экономить на наименее значимых с точки зрения восприятия человека деталях звучания.
Приемы, применяемые в MP3, непросты для понимания и опираются на достаточно сложную математику, но зато обеспечивают очень значительный эффект сжатия звуковой информации. Успехи технологии MP3 привели к тому, что ее применяют сейчас и во многих бытовых звуковых устройствах, например, плеерах и сотовых телефонах. Формат MIDI. Это довольно старый 1983 г. MIDI базируется на пакетах данных, каждый из которых соответствует некоторому событию, в частности, нажатию клавиши или установке режима звучания.
Любое событие может одновременно управлять несколькими каналами, каждый из которых относится к определенному оборудованию.
Чем более упругая среда, тем быстрее она проводит звук. В сравнении с твердыми телами и жидкостями воздух наименее упругий. Это объясняется его строением. Частицы не удерживают между собой никакие связи, поэтому воздух все время стремится рассеяться. Этому препятствует сила тяжести и постоянные столкновения атомов между собой. В твердых телах, особенно металлах, звук проходит намного быстрее до 5-6 тыс.
Что препятствует распространению звука От тела звук расходится во все стороны одинаково, но только в том случае, если на его пути нет преград. Не все препятствия мешают распространению звука. Очевидно, что листом картона, как от света, от шума не закроешься. Дело в том, что звуковые волны обходят преграды, если их размер меньше длины волны. Длина волн, которые мы слышим, составляет 0,015-15 м. Дерево волна может обогнуть, а здание или скалистые горы — нет. От таких больших объектов она отражается.
Как и свет, звуковая волна отражается под углом, равным по величине углу падения.
Излучение звуковой волны обуславливает дополнительную потерю энергии движущимся телом помимо потери энергии вследствие трения и прочих сил. Аналогичные эффекты испускания волн движущимися телами характерны для всех физических явлений волновой природы, например: черенковское излучение, волна, создаваемая судами на поверхности воды. Громкий хлопок — это резкий скачок давления перед самолетом, образующийся в момент, когда самолет начинает двигаться со сверхзвуковой скоростью преодолевает звуковой барьер. Ударная волна, возникающая перед самолетом, распространяется конусообразно. Человек, наблюдающий за полетом самолета, слышит хлопок, когда эта волна достигает его, и только после этого можно услышать работу двигателя.
Акустическая волна является непрерывной, поэтому для обработки на компьютере ее необходимо преобразовать в цифровую форму. В ходе кодирования звуковая информация подвергается временной дискретизации и квантованию. Процесс временной дискретизации заключается в регистрации параметров звука через определённые очень короткие промежутки времени, в пределах которых сигнал считается неизменным см. Частоту измерения сигнала называют частотой дискретизации. В течении временной дискретизации непрерывный диапазон значений амплитуды звуковой волны квантуется путем разбиения на дискретную последовательность значений амплитудных уровней см. Количество бит, отводимых для записи номеров уровней называется глубиной кодирования звука. Повышая частоту дискретизации и глубину кодирования звука, можно более точно сохранить, а затем восстановить форму оригинального звукового сигнала.
Акція для всіх передплатників кейс-уроків 7W!
Основная трудность оцифровки заключается в невозможности записать измеренные значения сигнала с идеальной точностью хотя исходя из теоремы Шенона и Котельникова это возможно Линейное однородное квантование амплитуды [ править править код ] Отведём для записи одного значения амплитуды сигнала в памяти компьютера N бит. Значит, с помощью одного N -битного слова можно описать 2 N разных положений. Теперь, для записи каждого отдельного значения амплитуды, его необходимо округлить до ближайшего уровня квантования. Этот процесс носит название квантования по амплитуде. Квантование по амплитуде — процесс замены реальных значений амплитуды сигнала значениями, приближенными с некоторой точностью. Каждый из 2 N возможных уровней называется уровнем квантования, а расстояние между двумя ближайшими уровнями квантования называется шагом квантования. Если амплитудная шкала разбита на уровни линейно, квантование называют линейным однородным. Точность округления зависит от выбранного количества 2 N уровней квантования, которое, в свою очередь, зависит от количества бит N , отведенных для записи значения амплитуды. Число N называют разрядностью квантования подразумевая количество разрядов, то есть бит, в каждом слове , а полученные в результате округления значений амплитуды числа — отсчетами или семплами от англ. Принимается, что погрешности квантования, являющиеся результатом квантования с разрядностью 16 бит, остаются для слушателя почти незаметными.
Этот способ оцифровки сигнала — дискретизация сигнала во времени в совокупности с методом однородного квантования — называется импульсно-кодовой модуляцией, ИКМ англ. Оцифрованный сигнал в виде набора последовательных значений амплитуды уже можно сохранить в памяти компьютера. Стандартный аудио компакт-диск CD-DA , применяющийся с начала 80-х годов 20-го столетия, хранит информацию в формате PCM с частотой дискретизации 44. Другие способы оцифровки [ править править код ] Способ неоднородного квантования предусматривает разбиение амплитудной шкалы на уровни по логарифмическому закону. Такой способ квантования называют логарифмическим квантованием. При использовании логарифмической амплитудной шкалы, в области слабой амплитуды оказывается большее число уровней квантования, чем в области сильной амплитуды при этом, общее число уровней квантования остается таким же, как и в случае однородного квантования.
В аэродинамике им принято называть резкий скачок сопротивления воздуха, который возникает при достижении самолетом определенной скорости, близкой к скорости звука. Сверхзвуковой самолет имеет особую конструкцию, которая обеспечивает управляемость при полете с высокой скоростью На такой скорости воздушные потоки начинают обтекать самолет иначе, то есть совсем не так, как это происходит на меньших скоростях. Это в свое время осложняло инженерам создание сверхзвукового самолета. К слову, даже сейчас создание сверхзвукового авиалайнера является большой проблемой для инженеров. Разогнать обычный самолет до сверхзвуковой скорости особых проблем нет, но если он преодолеет сверхзвуковой барьер, потеряет управляемость и не сможет летать устойчиво. То есть, даже если он разгонится до такой скорости, то при ее достижении потерпит крушение. Преодоление сверхзвукового барьера не сопровождается хлопком Чтобы самолеты смогли преодолевать звуковой барьер, были созданы специальные крылья с особым аэродинамическим профилем. Кроме того, инженерам пришлось пойти на ряд других ухищрений, что в итоге обеспечило управляемость машин. Но никаких звуковых явлений при этом не возникает.
Чем гуще на графике будут располагаться дискретные полоски, тем качественнее в итоге получится воссоздать первоначальный звук Качество полученного цифрового звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени, т. Частота дискретизации звука - это количество измерений громкости звука за одну секунду. Чем большее количество измерений производится за одну секунду чем больше частота дискретизации , тем точнее «лесенка» цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала. Каждой «ступеньке» на графике присваивается определенное значение уровня громкости звука. Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N градаций , 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. В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код, наименьшему уровню звука будет соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему — 1111111111111111. Качество оцифрованного звука Итак, чем больше частота дискретизации и глубина кодирования звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука и тем лучше можно приблизить оцифрованный звук к оригинальному звучанию. Самое низкое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству телефонной связи, получается при частоте дискретизации 8000 раз в секунду, глубине дискретизации 8 битов и записи одной звуковой дорожки режим «моно». Но следует помнить, что для улучшения этого звука в телефонии применяются приборы, напоминающие синтезаторы речи и вокодеры. О вокодерах, также доступна эта статья Самое высокое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте дискретизации 48 000 раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек режим «стерео». Необходимо помнить, что чем выше качество цифрового звука, тем больше информационный объем звукового файла. Можно легко оценить информационный объем цифрового стереозвукового файла длительностью звучания 1 секунда при среднем качестве звука 16 битов, 24 000 измерений в секунду. Звуковые редакторы Звуковые редакторы позволяют не только записывать и воспроизводить звук, но и редактировать его. Оцифрованный звук представляется в звуковых редакторах в наглядной визуальной форме, поэтому операции копирования, перемещения и удаления частей звуковой дорожки можно легко осуществлять с помощью компьютерной мыши. Кроме того, можно накладывать, перехлёстывать звуковые дорожки друг на друга микшировать звуки и применять различные акустические эффекты эхо, воспроизведение в обратном направлении и др. Звуковые редакторы позволяют изменять качество цифрового звука и объём конечного звукового файла путём изменения частоты дискретизации и глубины кодирования. Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в звуковых файлах в универсальном формате WAV формат компании Microsoft или в форматах со сжатием OGG, МР3 сжатие с потерями. Также доступны менее распространённые, но заслуживающие внимания форматы со сжатием без потерь. О музыкальных форматах читайте нашу статью: Разнообразие цифровых форматов При сохранении звука в форматах со сжатием отбрасываются не слышимые и невоспринимаемые «избыточные» для человеческого восприятия звуковые частоты с малой интенсивностью, совпадающие по времени со звуковыми частотами с большой интенсивностью. Применение такого формата позволяет сжимать звуковые файлы в десятки раз, однако приводит к необратимой потере информации файлы не могут быть восстановлены в первоначальном, исходном виде. Квантование по уровню Мы узнали, как при помощи дискретизации по времени сохраняется временная информация о звуковом сигнале; давайте теперь рассмотрим другой вопрос: как при помощи квантования по уровню кодируется информация об амплитуде сигнала. При квантовании по уровню вырабатываются двоичные числа, которые представляют значения отсчетов аналогового сигнала. Двоичные числа являются цифровым представлением напряжения аналогового звукового сигнала в моменты дискретизации по времени. Количество битов, используемых для кодирования отсчетов звукового сигнала, называется разрядностью квантования по уровню. Аналогично тому, как частота дискретизации определяет ширину полосы частот цифровой аудиосистемы, разрядность квантования по уровню определяет ее динамический диапазон, разрешающую способность и уровень нелинейных искажений. Большинство цифровых аудиосистем используют сегодня как минимум 16-разрядные слова, при этом разрядность наиболее современных систем доходит до 20. Чем больше длина слова, тем точнее выходной сигнал будет соответствовать исходному. Длина слова при квантовании определяет количество уровней квантования, используемых для кодирования отсчетов звукового сигнала. Оно равно 2х , где х— это разрядность слова. Например, 16-разрядное квантование обеспечивает 216, то есть 65536 уровней квантования отсчетов аналогового сигнала. Система с числом разрядов 18 увеличивает число уровней квантования в четыре раза, до значения 262144, а 20-разрядное квантование обеспечивает 1048576 уровней. Чем больше разрядность слова, тем шире динамический диапазон, меньше нелинейные искажения и шум, выше разрешающая способность по уровню. В отличие от процесса дискретизации по времени, квантование по уровню вносит в кодируемый сигнал погрешности. Преобразование бесконечного множества значений аналоговой величины в конечное количество двоичных чисел по самой своей природе является аппроксимационным процессом. Погрешности появляются потому, что результат квантования фактически никогда не является точным представлением напряжения аналогового сигнала. Разность между фактическим значением аналогового сигнала и представляющим его двоичным числом называется погрешностью квантования по уровню, или шумом квантования. На рис. В-4 показано, как появляются погрешности квантования.
Знаменитый ученый в области оптики и акустики — Эрнст Мах — настолько проникся идеей Мельсенса, что решил подтвердить ее экспериментально, ведь как говорил Крош: «Кругом одни теоретики! А жизнь, это прежде всего — практика». В 1886 году он и его коллега-экспериментатор Петер Зальхер первыми получили фотографии ударной волны Прямо перед пулей видно красивый и четкий фронт. Кроме того, эксперименты Маха и его подробно изложенная теория объясняли и второй феномен — «двойные хлопки»: первый взрыв производится пороховыми газами, вырывающимися из оружия, а второй взрыв - это звуковой удар. Ну а помимо прочего, всем известное безразмерное число Маха стало главной характеристикой ударных волн. Действие второе: Немного теории. Почему ударная волна — это уже не совсем звук? Пение китов, дрель соседа из квартиры напротив и процедура УЗИ у врача — все это примеры звуковых волн разных диапазонов. В воздухе, потревоженном источником звука, начинают распространяться области сжатия и разрежения, где основными изменяющимися параметрами являются давление и плотность. Спокойно тусующиеся, примерно одинаково раскиданные в пространстве молекулы внезапно выводят из равновесия, сгоняя их плотнее, что затем вызывает обратный эффект, и они разбегаются, ненадолго снижая свою концентрацию. Словно воздушная пружина. Частота таких последовательных колебаний плотности воздуха определяет высоту звука. Большую часть инфразвуковой музыки китов мы не слышим из-за того, что человеческое ухо не способно распознавать волны с частотой ниже 16Гц, а аппарат для УЗИ, наоборот, использует слишком высокие для нас частоты. В свою очередь величина отклонения давления от начального состояния определяет громкость распространяющегося звука. Чем волна плотнее, тем она сильнее давит нам на перепонку, тем, собственно, «ощутимее» для нас звук. Неподвижный объект, испускающий звуковые волны, по классике сравнивают с брошенным в воду камнем: камень возмущает спокойную водную гладь, вызывая появление кругов, где высота образующихся волн будет амплитудой колебаний — «громкостью» нашей волны. А что если объект начнет двигаться? Очевидно, что тогда круги, расходящиеся от него, уже не будут иметь общий центр, и точки окружностей спереди будут находиться ближе друг к другу, чем сзади, а значит, частота их звука будет выше. В этом заключается всем известный эффект Доплера, из-за которого появляется тот самый нисходящий вой проносящегося мимо нас поезда. А теперь представьте, что наш объект двигается все быстрее и быстрее. Бедные волны впереди вынуждены двигаться все ближе и ближе друг к другу, пока вообще не перестанут успевать распространяться по-отдельности и не сольются в один мощнейший фронт, где их плотности накладываются друг на друга, и давление достигает огромных значений.
На что разбивается непрерывная звуковая волна
это наибольшая величина звукового давления при сгущениях и разряжениях. Для самолёта ударная волна создаёт громкий и грохочущий звуковой удар. В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. * Частота дискретизации Временная дискретизация звука Временная кодировка. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. * Частота дискретизации Временная дискретизация звука Временная кодировка.