Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму. 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. это наибольшая величина звукового давления при сгущениях и разряжениях.
Всё, что Вам нужно знать о звуке
Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. При разложении непрерывной звуковой волны на гармоники получается спектр колебаний, который определяет тональный состав звука. Временная дискретизация звука • Непрерывная звуковая волна разбивается на. Подобно звуковым волнам, они распространяются в среде (воде), но свойства их гораздо сложнее, потому что скорость их зависит от длины волны.
Хлопок при переходе самолета на сверхзвук — это миф. Причина «взрыва» совсем другая
Создаются программы распознавания речи и появляется возможность управления компьютером при помощи голоса. Волны с частотой меньше 16 Гц называют инфразвуковыми, а с частотой больше 20 000 Гц - ультразвуковыми. Источники звука колебаний Частота 16 Гц 22000 Гц Спектр частот, которые способно воспринимать человеческое ухо Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Звуки различной громкости Громкий звук Тихий звук Звуки различной высоты Низкий звук Высокий звук Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов двоичных нулей и единиц.
Схема кодирования звука Звуковая волна Микрофон Переменный ток Звуковая плата Двоичный код Память ЭВМ Схема декодирования звука Память ЭВМ Двоичный код Звуковая плата Переменный ток Динамик Звуковая волна Схема преобразования звуковой волны в двоичный код Звуковая волна Микрофон Звуковая плата аудиоадаптер Память ЭВМ Схема воспроизведения звука, сохранённого в памяти ЭВМ Память ЭВМ Звуковая плата аудиоадаптер Динамик Звуковая волна Оцифровка перевод в цифровую форму цифровой сигнал аналоговый сигнал 10110101010011 аналоговый сигнал 13 Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.
Чем меньше шаг дискретизации, тем выше частота дискретизации и тем более точное представление о сигнале нами будет получено. Это подтверждается теоремой Котельникова в зарубежной литературе встречается как теорема Шеннона, Shannon.
Согласно ей, аналоговый сигнал с ограниченным спектром точно описуем дискретной последовательностью значений его амплитуды, если эти значения берутся с частотой, как минимум вдвое превышающей наивысшую частоту спектра сигнала. На практике это означает, что для того, чтобы оцифрованный сигнал содержал информацию о всем диапазоне слышимых частот исходного аналогового сигнала 20 Гц — 20 кГц необходимо, чтобы выбранное значение частоты дискретизации составляло не менее 40 кГц. Количество замеров амплитуды в секунду называют частотой дискретизации в случае, если шаг дискретизации постоянен.
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.
Не каждый реактивный самолет способен и рассчитан, на то, чтобы разогнаться до сверхзвуковой скорости на малой высоте.
Поэтому о длительном полете на сверхзвуковой скорости у поверхности земли никто и не мечтает. Но при советской власти, ученые и инженеры всерьез ставили перед собой задачу, создания такого сверхзвукового разрушителя. Проект подобного военного самолета M-25 успешно разрабатывался и назывался в узком кругу «адский косильщик».
Жаль, но данный проект так и не был реализован. M-25 адский косильщик M-25 адский косильщик Тем не менее, даже сейчас военные самолеты, обладающие мощной силовой установкой, могут кратковременно, «наделать шума» в боевых порядках противника. Но однозначно, такой боевой прием, очень опасен для летчика и сложно выполним на практике, так как разогнать самолет на сверхзвуке и управлять им на малой высоте, это не только искусство пилотирования, но и огромное везение и риск для пилота.
Фактически максимального воздействия можно долбится именно в момент преодоления звукового барьера когда скорость самолета равна 1 Мах. Поэтому на практике по неподтвержденным данным советские пилоты применяли подобный прием пикируя вниз, преодолевали звуковой барьер у самой земли, в точки цели, потом сразу уходили вверх, так как важен был именно момент перехода на сверхзвук.
Вобщем, полный набор удовольствий, который носит название волновой кризис. Но, правда, все они имеют место имели,конкретное :- при использовании типичных дозвуковых самолетов с толстым профилем прямого крыла с целью достижения сверхзвуковых скоростей. Первоначально, когда еще не было достаточно знаний, и не были всесторонне исследованы процессы выхода на сверхзвук, этот самый набор считался чуть ли не фатально непреодолимым и получил название звуковой барьер или сверхзвуковой барьер, если хотите :-. При попытках преодоления скорости звука на обычных поршневых самолетах было немало трагических случаев. Сильная вибрация порой приводила к разрушениям конструкции. Самолетам не хватало мощности для требуемого разгона.
В горизонтальном полете он был невозможен из-за эффекта запирания воздушного винта, имеющего ту же природу, что и волновой кризис. Поэтому для разгона применяли пикирование. Но оно вполне могло стать фатальным. Появляющийся при волновом кризисе пикирующий момент делал пике затяжным, и из него, иной раз, не было выхода. Ведь для восстановления управления и ликвидации волнового кризиса необходимо было погасить скорость. Но сделать это в пикировании крайне трудно если вообще возможно. Затягивание в пикирование из горизонтального полета считается одной из главных причин катастрофы в СССР 27 мая 1943 года известного экспериментального истребителя БИ-1 с жидкостным ракетным двигателем. После чего произошло затягивание в пике, из которого самолет не вышел.
Экспериментальный истребитель БИ-1. В наше время волновой кризис уже достаточно хорошо изучен и преодоление звукового барьера если это требуется :- особого труда не составляет. На самолетах, которые предназначены для полетов с достаточно большими скоростями применены определенные конструктивные решения и ограничения, облегчающие их летную эксплуатацию. Как известно, волновой кризис начинается при числах М, близких к единице. Поэтому практически все реактивные дозвуковые лайнеры пассажирские, в частности имеют полетное ограничение по числу М. Обычно оно находится в районе 0,8-0,9М. Летчику предписывается следить за этим. Кроме того на многих самолетах при достижении уровня ограничения срабатывает сигнализация, после чего скорость полета должна быть снижена.
Стреловидное крыло. Принципиальное действие. Причину такого эффекта можно объяснить достаточно просто. А он заведомо меньше по величине общего потока V. Поэтому на стреловидном крыле наступление волнового кризиса и рост волнового сопротивления происходит ощутимо позже, чем на прямом крыле при той же скорости набегающего потока. Типичное стреловидное крыло. Одной из модификаций стреловидного крыла стало крыло со сверхкритическим профилем упоминал о нем здесь. Оно тоже позволяет сдвинуть начало волнового кризиса на большие скорости, кроме того позволяет повысить экономичность, что немаловажно для пассажирских лайнеров.
SuperJet 100. Стреловидное крыло со сверхкритическим профилем. Если же самолет предназначен для перехода звукового барьера проходя и волновой кризис тоже и полета на сверхзвуке, то он обычно всегда отличается определенными конструктивными особенностями. В частности, обычно имеет тонкий профиль крыла и оперения с острыми кромками в том числе ромбовидный или треугольный и определенную форму крыла в плане например, треугольную или трапециевидную с наплывом и т. Сверхзвуковой МИГ-21. Послелователь Е-2А. Типичное треугольное в плане крыло. Пример типичного самолета, созданного для полета на сверхзвуке.
Тонкие профили крыла и оперения, острые кромки. Трапециевидное крыло. И сам момент этого перехода чаще всего никак не ощущается повторяюсь :- ни летчиком у него разве что может снизиться уровень звукового давления в кабине , ни сторонним наблюдателем, если бы, конечно, он мог за этим наблюдать :-. Однако, здесь стоит сказать еще об одном заблуждении, со сторонними наблюдателями связанным. Наверняка многие видели такого рода фотографии, подписи под которыми гласят, что это есть момент преодоления самолетом звукового барьера, так сказать, визуально. Эффект Прандтля-Глоэрта. Не связан с прохождением звукового барьера. Во-первых, мы уже знаем, что звукового барьера, как такового-то и нет, и сам переход на сверхзвук ничем таким сверхординарным в том числе и хлопком или взрывом не сопровождается.
То, что мы видели на фото — это так называемый эффект Прандтля-Глоэрта. Я о нем уже писал здесь. Он никак напрямую не связан с переходом на сверхзвук. Просто на больших скоростях дозвуковых, кстати :- самолет, двигая перед собой определенную массу воздуха создает сзади некоторую область разрежения.
Кодирование звуковой и видеоинформации
Звук – это звуковая волна с непрерывно меняющийся амплитудой и частотой. непрерывную звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные. Качество непрерывного звукового сигнала в дискреиный сигнал зав. На что разбивается непрерывная звуковая волна. Это звуковые волны с постоянно меняющейся амплитудой и частотой. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие.". это непрерывная волна с меняющейся амплитудой и частотой. Пилот в кабине никаких звуков не слышит – о преодолении звукового барьера он узнает только по специальным датчикам.
Ударной звуковой волной по бармалеям.
Звуковая волна. Амплитуду звуковых колебаний называют звуковым давлением или силой звука. Слайд 5 Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные. Качество непрерывного звукового сигнала в дискреиный сигнал зав. На что разбивается непрерывная звуковая волна.
Хлопок при переходе самолета на сверхзвук — это миф. Причина «взрыва» совсем другая
Для оцифровки звука используются специальные устройства: аналого-цифровой преобразователь АЦП и цифро-аналоговый преобразователь ЦАП. Для того чтобы записать звук на какой-нибудь носитель, его нужно преобразовать в электрический сигнал. Это делается с помощью микрофона. Микрофоны имеют мембрану, которая колеблется под воздействием звуковых волн. К мембране присоединена катушка, перемещающаяся синхронно с мембраной в магнитном поле.
В катушке возникает переменный электрический ток.
Чем все это чревато? А вот чем. Это сопротивление растет за счет резкого увеличения одной из его составляющих — волнового сопротивления. Того самого, которое мы ранее при рассмотрении полетов на дозвуковых скоростях во внимание не принимали. Для образования многочисленных скачков уплотнения или ударных волн при торможении сверхзвукового потока, как я уже говорил выше, тратится энергия, и берется она из кинетической энергии движения летательного аппарата.
То есть самолет элементарно тормозится и очень ощутимо! Это и есть волновое сопротивление. Более того, скачки уплотнения из-за резкого торможения потока в них, способствуют отрыву пограничного слоя после себя и превращения его из ламинарного в турбулентный. Это еще более увеличивает аэродинамическое сопротивление. Отекание профиля при различных числах М. Скачки уплотнения, местные зоны сверхзвука, турбулентные зоны.
Из-за появления местных сверхзвуковых зон на профиле крыла и дальнейшем их сдвиге к хвостовой части профиля с увеличением скорости потока и, тем самым, изменения картины распределения давления на профиле, точка приложения аэродинамических сил центр давления тоже смещается к задней кромке. В результате появляется пикирующий момент относительно центра масс самолета, заставляющий его опустить нос. Во что все это выливается… Из-за довольно резкого роста аэродинамического сопротивления самолету требуется ощутимый запас мощности двигателя для преодоления зоны трансзвука и выхода на, так сказать, настоящий сверхзвук. Резкое возрастание аэродинамического сопротивления на трансзвуке волновой кризис за счет роста волнового сопротивления. Сd — коэффициент сопротивления. Из-за возникновения пикирующего момента появляются сложности в управлении по тангажу.
Кроме того из-за неупорядоченности и неравномерности процессов, связанных с возникновением местных сверхзвуковых зон со скачками уплотнения тоже затрудняется управление. Например по крену, из-за разных процессов на левой и правой плоскостях. Да еще плюс возникновение вибраций, часто довольно сильных из-за местной турбулизации. Вобщем, полный набор удовольствий, который носит название волновой кризис. Но, правда, все они имеют место имели,конкретное :- при использовании типичных дозвуковых самолетов с толстым профилем прямого крыла с целью достижения сверхзвуковых скоростей. Первоначально, когда еще не было достаточно знаний, и не были всесторонне исследованы процессы выхода на сверхзвук, этот самый набор считался чуть ли не фатально непреодолимым и получил название звуковой барьер или сверхзвуковой барьер, если хотите :-.
При попытках преодоления скорости звука на обычных поршневых самолетах было немало трагических случаев. Сильная вибрация порой приводила к разрушениям конструкции. Самолетам не хватало мощности для требуемого разгона. В горизонтальном полете он был невозможен из-за эффекта запирания воздушного винта, имеющего ту же природу, что и волновой кризис. Поэтому для разгона применяли пикирование. Но оно вполне могло стать фатальным.
Появляющийся при волновом кризисе пикирующий момент делал пике затяжным, и из него, иной раз, не было выхода. Ведь для восстановления управления и ликвидации волнового кризиса необходимо было погасить скорость. Но сделать это в пикировании крайне трудно если вообще возможно. Затягивание в пикирование из горизонтального полета считается одной из главных причин катастрофы в СССР 27 мая 1943 года известного экспериментального истребителя БИ-1 с жидкостным ракетным двигателем. После чего произошло затягивание в пике, из которого самолет не вышел. Экспериментальный истребитель БИ-1.
В наше время волновой кризис уже достаточно хорошо изучен и преодоление звукового барьера если это требуется :- особого труда не составляет. На самолетах, которые предназначены для полетов с достаточно большими скоростями применены определенные конструктивные решения и ограничения, облегчающие их летную эксплуатацию. Как известно, волновой кризис начинается при числах М, близких к единице. Поэтому практически все реактивные дозвуковые лайнеры пассажирские, в частности имеют полетное ограничение по числу М. Обычно оно находится в районе 0,8-0,9М. Летчику предписывается следить за этим.
Кроме того на многих самолетах при достижении уровня ограничения срабатывает сигнализация, после чего скорость полета должна быть снижена. Стреловидное крыло. Принципиальное действие. Причину такого эффекта можно объяснить достаточно просто. А он заведомо меньше по величине общего потока V. Поэтому на стреловидном крыле наступление волнового кризиса и рост волнового сопротивления происходит ощутимо позже, чем на прямом крыле при той же скорости набегающего потока.
Типичное стреловидное крыло. Одной из модификаций стреловидного крыла стало крыло со сверхкритическим профилем упоминал о нем здесь. Оно тоже позволяет сдвинуть начало волнового кризиса на большие скорости, кроме того позволяет повысить экономичность, что немаловажно для пассажирских лайнеров.
Качество звука зависит от двух характеристик — глубины кодирования звука и частоты дискретизации. 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.
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.
Что включает в себя процесс оцифровки звука?
Звуковой удар достигает наблюдателя Интересный факт: с преодолением звукового барьера часто связывают возникновение белого облака в хвостовой части самолета. Однако к звуковому барьеру оно отношения не имеет. Речь идет об эффекте Прандтля-Глоерта — конденсации влаги сразу за движущимся самолетом. Проблемы сверхзвукового полета Как бы ни разгонялся обычный самолет, он не сможет длительное время лететь на сверхзвуковой скорости. Дозвуковые самолеты отличаются более плавными и округленными формами. А при полете на сверхзвуковой скорости возникают иные аэродинамические условия. Резко увеличивается сопротивление воздуха, корпус самолета нагревается из-за трения.
В результате обычный самолет потеряет стабильное управление и может начать разрушаться прямо в воздухе. Активно развиваться сверхзвуковая авиация начала в 50-60-х годах. Первым сверхзвуковым самолетом, который выпускался серийно, стал истребитель North American F-100 Super Sabre. Данная модель впервые совершила полет в 1953 году. Создавались и пассажирские сверхзвуковые самолеты, которые выполняли регулярные рейсы. Но их было всего 2: советский Ту-144 и англо-французский Concorde.
Сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144 Преимущество таких самолетов — это преодоление больших расстояний за короткий промежуток времени. Также сверхзвуковой самолет перемещается на большей высоте по сравнению с обычными.
Считается, что диапазон частот, которые слышит человек, составляет от 20 Гц до 20 кГц. Аудиоадаптер звуковая плата - устройство, преобразующее электрические колебания звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и обратно из числового кода в электрические колебания при воспроизведении звука. Характеристики аудиоадаптера: частота дискретизации и разрядность регистра. Разрядность регистра - число бит в регистре аудиоадаптера.
Первая единица — «фон» в англ. Говорят, «уровень громкости звука составляет n фон», если средний слушатель оценивает сигнал как равный по громкости тону с частотой 1000 Гц и уровнем давления в n дБ. Фон, как и децибел , по сути не является единицей измерения, а представляет собой относительную субъективную характеристику интенсивности звука. Каждая кривая на графике показывает уровень равной громкости с начальной точкой отсчета на частоте 1000 Гц.
Иначе говоря, каждая линия соответствует некоторому значению громкости, измеренной в фонах. Например, линия «10 фон» показывает уровни сигнала в дБ на разных частотах, воспринимаемых слушателем как равные по громкости сигналу с частотой 1000 Гц и уровнем 10 дБ. Важно заметить, что приведенные кривые не являются эталонными, а приведены в качестве примера. Современные исследования ясно свидетельствуют, что вид кривых в достаточной степени зависит от условий проведения измерений, акустических характеристик помещения, а также от типа источников звука громкоговорители, наушники. Таким образом, эталонного графика кривых равных громкостей не существует. Важной деталью восприятия звука слуховым аппаратом человека является так называемый порог слышимости - минимальная интенсивность звука, с которой начинается восприятие сигнала. Как мы видели, уровни равной громкости звука для человека не остаются постоянным с изменением частоты. Иными словами, чувствительность слуховой системы сильно зависит как от громкости звука, так и от его частоты. В частности, и порог слышимости также не одинаков на разных частотах. Например, порог слышимости сигнала на частоте около 3 кГц составляет чуть менее 0 дБ, а на частоте 200 Гц — около 15 дБ.
Напротив, болевой порог слышимости мало зависит от частоты и колеблется в пределах 100 — 130 дБ. График порога слышимости представлен на рис. Обратим внимание, что поскольку, острота слуха с возрастом меняется, график порога слышимости в верхней полосе частот различен для разных возрастов. Частотные составляющие с амплитудой ниже порога слышимости то есть находящиеся под графиком порога слышимости оказываются незаметными на слух. Интересным и исключительно важным является тот факт, что порог слышимости слуховой системы, также как и кривые равных громкостей, является непостоянным в разных условиях. Представленные выше графики порога слышимости справедливы для тишины. В случае проведения опытов по измерению порога слышимости не в полной тишине, а, например, в зашумленной комнате или при наличии какого-то постоянного фонового звука, графики окажутся другими. Это, в общем, совсем не удивительно. Ведь идя по улице и разговаривая с собеседником, мы вынуждены прерывать свою беседу, когда мимо нас проезжает какой-нибудь грузовик, поскольку шум грузовика не дает нам слышать собеседника. Этот эффект называется частотной маскировкой.
Причиной появления эффекта частотной маскировки является схема восприятия звука слуховой системой. Мощный по амплитуде сигнал некоторой частоты f m вызывает сильные возмущения базилярной мембраны на некотором ее отрезке. Близкий по частоте, но более слабый по амплитуде сигнал с частотой f уже не способен повлиять на колебания мембраны, и поэтому остается «незамеченным» нервными окончаниями и мозгом. Эффект частотной маскировки справедлив для частотных составляющих, присутствующих в спектре сигнала в одно и то же время. Однако в виду инерционности слуха, эффект маскировки может распространяться и во времени. Так некоторая частотная составляющая может маскировать другую частотную составляющую даже тогда, когда они появляются в спектре не одновременно, а с некоторой задержкой во времени. Этот эффект называется временной маскировкой. В случае, когда маскирующий тон появляется по времени раньше маскируемого, эффект называют пост-маскировкой. В случае же, когда маскирующий тон появляется позже маскируемого возможен и такой случай , эффект называет пре-маскировкой. Пространственное звучание.
Человек слышит двумя ушами и за счет этого способен различать направление прихода звуковых сигналов. Эту способность слуховой системы человека называют бинауральным эффектом. Механизм распознавания направления прихода звуков сложен и, надо сказать, что в его изучении и способах применения еще не поставлена точка. Уши человека расставлены на некотором расстоянии по ширине головы. Скорость распространения звуковой волны относительно невелика. Сигнал, приходящий от источника звука, находящегося напротив слушателя, приходит в оба уха одновременно, и мозг интерпретирует это как расположение источника сигнала либо позади, либо спереди, но не сбоку. Если же сигнал приходит от источника, смещенного относительно центра головы, то звук приходит в одно ухо быстрее, чем во второе, что позволяет мозгу соответствующим образом интерпретировать это как приход сигнала слева или справа и даже приблизительно определить угол прихода. Численно, разница во времени прихода сигнала в левое и правое ухо, составляющая от 0 до 1 мс, смещает мнимый источник звука в сторону того уха, которое воспринимает сигнал раньше. Такой способ определения направления прихода звука используется мозгом в полосе частот от 300 Гц до 1 кГц. Направление прихода звука для частот расположенных выше 1 кГц определяется мозгом человека путем анализа громкости звука.
Дело в том, что звуковые волны с частотой выше 1 кГц быстро затухают в воздушном пространстве. Поэтому интенсивность звуковых волн, доходящих до левого и правого ушей слушателя, отличаются на столько, что позволяет мозгу определять направление прихода сигнала по разнице амплитуд. Если звук в одном ухе слышен лучше, чем в другом, следовательно источник звука находится со стороны того уха, в котором он слышен лучше. Немаловажным подспорьем в определении направления прихода звука является способность человека повернуть голову в сторону кажущегося источника звука, чтобы проверить верность определения. Способность мозга определять направление прихода звука по разнице во времени прихода сигнала в левое и правое ухо, а также путем анализа громкости сигнала используется в стереофонии. Имея всего два источника звука можно создать у слушателя ощущение наличия мнимого источника звука между двумя физическими. Причем этот мнимый источник звука можно «расположить» в любой точке на линии, соединяющей два физических источника. Для этого нужно воспроизвести одну аудио запись например, со звуком рояля через оба физических источника, но сделать это с некоторой временной задержкой в одном из них и соответствующей разницей в громкости. Грамотно используя описанный эффект можно при помощи двухканальной аудио записи донести до слушателя почти такую картину звучания, какую он ощутил бы сам, если бы лично присутствовал, например, на каком-нибудь концерте. Такую двухканальную запись называют стереофонической.
Одноканальная же запись называется монофонической. На самом деле, для качественного донесения до слушателя реалистичного пространственного звучания обычной стереофонической записи оказывается не всегда достаточно. Основная причина этого кроется в том, что стерео сигнал, приходящий к слушателю от двух физических источников звука, определяет расположение мнимых источников лишь в той плоскости, в которой расположены реальные физические источники звука. Естественно, «окружить слушателя звуком» при этом не удается. По большому счету по той же причине заблуждением является и мысль о том, что объемное звучание обеспечивается квадрофонической четырехканальной системой два источника перед слушателем и два позади него. В целом, путем выполнения многоканальной записи нам удается лишь донести до слушателя тот звук, каким он был «услышан» расставленной нами звукопринимающей аппаратурой микрофонами , и не более того. Для воссоздания же более или менее реалистичного, действительно объемного звучания прибегают к применению принципиально других подходов, в основе которых лежат более сложные приемы, моделирующие особенности слуховой системы человека, а также физические особенности и эффекты передачи звуковых сигналов в пространстве. Посредством этого метода по сути — библиотеки функций звуковой сигнал можно преобразовать специальным образом и обеспечить достаточно реалистичное объемное звучание, рассчитанное на прослушивание даже в наушниках. Суть HRTF — накопление библиотеки функций, описывающих психофизическую модель восприятия объемности звучания слуховой системой человека. В случае использования манекена суть проводимых измерений состоит в следующем.
В уши манекена встраиваются микрофоны, с помощью которых осуществляется запись. Звук воспроизводится источниками, расположенными вокруг манекена. В результате, запись от каждого микрофона представляет собой звук, «прослушанный» соответствующим ухом манекена с учетом всех изменений, которые звук претерпел на пути к уху затухания и искажения как следствия огибания головы и отражения от разных ее частей. Расчет функций HRTF производится с учетом исходного звука и звука, «услышанного» манекеном.
Слайд 8 Описание слайда: Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определённая величина интенсивности звука. Слайд 9 Описание слайда: Временная дискретизация звука Непрерывная зависимость громкости звука от времени A t заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. Слайд 10 Описание слайда: Частота дискретизации это количество измерений громкости звука за одну секунду. Чем больше измерений производится за 1 секунду, тем точнее «лесенка» цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала. Слайд 11 Глубина кодирования звука это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. Слайд 14 Описание слайда: Качество оцифрованного звука 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».
Дифракция и дисперсия света. Не путать!
Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в звуковых файлах в универсальном формате WAV или в формате со сжатием МР3. При сохранении звука в форматах со сжатием отбрасываются «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 виде. Результаты дискретизации звуковой информации, как и все остальные компьютерные данные, сохраняются на внешних носителях в виде файлов. Формат AU. Файл состоит из короткого служебного заголовка минимум 28 байт , за которым непосредственно следуют звуковые данные. 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.
Эта величина характеризует воспринимаемую громкость звука. Абсолютную величину звукового давления измеряют в единицах давления — паскалях Па. Самые сильные звуки, не выводящие слуховые органы из строя, могут иметь амплитуду до 200 Па так называемый болевой порог. На практике вместо абсолютной используют относительную силу уровень звука, измеряемую в децибелах дБ. Вот некоторые значения уровня звука: Частота определяется как количество колебаний в секунду и выражается в герцах Гц. Чем больше частота, тем выше звук, и наоборот. Человек способен слышать звук в широком частотном диапазоне, но важное для жизни значение имеют только звуки от 125 до 8000 Гц. Например, звуковые волны в диапазоне 500-4000 Гц соответствуют человеческому голосу. Звучание детского голоса, пение птиц, шёпот относятся к высоким частотам. Звук контрабаса, рычание зверей, раскаты грома — к низким. Понятие звукозаписи Звукозапись — это процесс сохранения информации о параметрах звуковых волн. Способы записи звука разделяются на аналоговые и цифровые.
Таким образом, современные звуковые карты могут обеспечить кодирование 65536 уровней сигнала. Каждому значению амплитуды звукового сигнала присваивается 16-битный код. Количество измерений в секунду может лежать в диапазоне от 8000 до 48 000, то есть частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц. При частоте 8 кГц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 кГц — качеству звучания аудио-СD. Следует также учитывать, что возможны как моно-, так и стерео-режимы.
Анализ амплитуды и фазы позволяет определить соотношение компонентов звука и точно разделить их друг от друга. Использование спектрограмм: Спектрограмма — это графическое представление спектра звуковой волны в зависимости от времени. Использование спектрограмм позволяет наглядно представить разделение звуковых волн и проанализировать их изменения со временем. Все эти принципы взаимодействуют друг с другом и помогают разделить непрерывную звуковую волну на ее основные компоненты. Использование высокочастотной дискретизации, фурье-преобразования, фильтров, анализа амплитуды и фазы, а также спектрограмм позволяет более точно анализировать и обрабатывать звуковые данные и применять их в различных областях, таких как музыка, речь, речь и др. 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.
Кодирование звуковой информации дискретизация
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные участки по времени. Излучение звуковой волны обуславливает дополнительную потерю энергии движущимся телом (помимо потери энергии вследствие трения и прочих сил). Составляющие непрерывной звуковой волны Непрерывная звуковая волна может быть разбита на несколько составляющих, которые определяют основные характеристики звука. Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определённая величина интенсивности звука. это чередование уплотнений и разряжений воздуха, т. е. волна, отделяющаяся от непрерывно от самолета. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука частота.
Звук. Звуковая информация презентация
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные участки по времени. Временная дискретизация звука • Непрерывная звуковая волна разбивается на. Составляющие непрерывной звуковой волны Непрерывная звуковая волна может быть разбита на несколько составляющих, которые определяют основные характеристики звука. 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. 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.
Представление звуковой информации в памяти компьютера
Слайд 15 Описание слайда: Качество оцифрованного звука Самое высокое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте дискретизации 48000 раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек режим «стерео». Слайд 17 Описание слайда: Звуковые редакторы позволяют не только записывать и воспроизводить звук, но и редактировать его наглядно с помощью мыши, а также микшировать звуки и применять различные акустические эффекты. Слайд 18 Описание слайда: Звуковые редакторы позволяют изменять качество оцифрованного звука и объём звукового файла путём изменения частоты дискретизации и глубины кодирования. Слайд 19 Задания Теперь разберём несколько заданий… Слайд 20 Описание слайда: Задание 1 Звуковая плата производит двоичное кодирование аналогового звукового сигнала.
Какое количество информации необходимо для кодирования каждого из 65536 возможных уровней интенсивности сигнала? Слайд 21 Описание слайда: Задание 2 Оценить информационный объём цифровых звуковых файлов длительностью 10 секунд при глубине кодирования и частоте дискретизации звукового сигнала, обеспечивающих минимальное и максимальное качество 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". Временная дискретизация звука Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате. 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.
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. Чем большее количество измерений производится за I секунду чем больше частота дискретизации , тем точнее «лесенка» цифрового звукового сигнала повторяет кривую диалогового сигнала. Частота дискретизации звука — это количество измерений громкости звука за одну секунду. Частота дискретизации звука может лежать в диапазоне от 8000 до 48 000 измерений громкости звука за одну секунду.
Глубина кодирования звука. 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. 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. Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука.
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». 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 оценить информационный объем цифрового стереозвукового файла длительностью звучания 1 секунда при среднем качестве звука 16 битов, 24 000 измерений в секунду. Последнее изменение: Tuesday, 11 November 2014, 12:57 Как это влияет на изображение? Конечно, повторяющиеся и регулярные структуры линий достаточно редко можно встретить на снимках различных природных объектов — их присутствие часто ограничивается снимками разнообразных искусственных сооружений, таких как здания и прочее. Однако в любом случае глубина дискретизации может быть внушительной, поэтому этого эффекта всегда стоит избегать, занимаясь съемкой любых объектов.
Называется оно аналого-цифровой преобразователь АЦП. Подробнее рассмотрим эти процессы. Каждой «ступеньке» присваивается значение громкости звука 1, 2, 3 и т. Характеристики оцифрованного звука. Качество звука зависит от двух характеристик — глубины кодирования звука и частоты дискретизации.