Фазовое разложение является одним из важных процессов в изучении и анализе звуковой волны. Для самолёта ударная волна создаёт громкий и грохочущий звуковой удар. 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. Слайд 5 Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные.
Ударной звуковой волной по бармалеям.
| Звук - теория, часть 1 | Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. |
| Акція для всіх передплатників кейс-уроків 7W! | Информационный объём звукового файла зависит от: частоты дискретизации тактовой. |
Дискретизация звука
Эта задача решается путём использования специальной схемы на входе АЦП — устройства выборки-хранения. Квантование по уровню представляет собой замену величины отсчета сигнала ближайшим значением из набора фиксированных величин — уровней квантования. Кодирование или оцифровку, в результате которого значение каждого квантованного отсчета представляется в виде числа, соответствующего порядковому номеру уровня квантования. Читайте также: Проверка состояния батареи телефона Делается это следующим образом: непрерывный аналоговый сигнал «режется» на участки, с частотой дискретизации, получается цифровой дискретный сигнал, который проходит процесс квантования с определенной разрядностью, а затем кодируется, то есть заменяется последовательностью кодовых символов.
Для записи звука в полосе частот 20-20 000 Гц, требуется частота дискретизации от 44,1 и выше в настоящее время появились АЦП и ЦАП c частотой дискретизации 192 и даже 384 кГц. Для получения качественной записи достаточно разрядности 16 бит, однако для расширения динамического диапазона и повышения качества звукозаписи используется разрядность 24 реже 32 бита. Кодирование оцифрованного звука перед его записью на носитель [ править править код ] Для хранения цифрового звука существует много различных способов.
Оцифрованный звук являет собой набор значений амплитуды сигнала, взятых через определенные промежутки времени. 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.
Самолёт показался где-то над Дальним Муракино. Это ещё маленькая точка чуть выше горизонта. Разложим скорость самолёта на две составляющие: одна направлена строго на нас с Вами а мы всё ещё в поле , и она указывает на то, что самолёт приближается к нам, другая, перпендикулярная ей - направлена вверх и соответствует постепенному "поднятию" самолёта к точке зенита. Понятно, что если Дальнее Муракино далеко а оно далеко , то почти все два Маха направлены на нас, а к зениту направлена совсем маленькая составляющая скорости. Другое дело - точка зенита. В этом случае уже скорость прохождения точки зенита равна двум Махам, а составляющая, направленная на нас с Вами, равна нулю. Таким образом, составляющая скорости самолёта направленная на нас с Вами проходит значение от двух скоростей звука от двух Махов до ноля. Понятно, что где-то на отрезке от Дальнего Муракино до точки зенита она достигает и значения скорости звука. Пусть, например, она достигает значения скорости звука над Ближнем Муракино. Обычно в таких случаях думают, что самолёт преодолел "звуковой барьер" над Ближним Муракино, и что если уж у нас так громыхнуло!
Наверное, хозяйки перепуганную скотину по огородам ловят. Успокойтесь, никто никого не ловит. А в Ближнем Муракине всё относительно спокойно: они просто думают, что по "настоящему" то громыхнуло в Среднем Муракине, а им самим повезло. Что думают жители Среднего Муракина про возможные разрушения в Дальнем Муракино, догадаться уже нетрудно. Если Вы и здесь всё поняли, то опишем звуковые эффекты от пролёта сверхзвукового самолёта, но не у нас над головой, а несколько в стороне. То есть, как в реальной жизни. Самолёт показался слева от нас в виде маленькой точки, и он стремительно приближается. Мы его не слышим. Самолёт преодолел точку, ближайшую от нас до его траектории. Именно из этой точки мы начнём слышать звук самолёта.
Но мы, пока, ничего не слышим. Самолет достиг точки "начала звучания... Этот рисунок, на самом деле, ничего и не означает, кроме момента "начала звучания". Что мы должны услышать? Небо перед нами - из ближайшей точки к траектории самолёта - как будто разорвалось. Но не от грохота, а от рева. Это ещё не удар! И ощущение такое, что его раздирают два самолёта: один летит вправо, а другой влево. Звук самолёта уходящего вправо начинает превалировать над звуком самолёта уходящего влево.
Аналоговыми источниками являются: винил и аудиокассеты. Преимущества и недостатки аналогового сигнала Преимуществом аналогового сигнала является то, что именно в аналоговом виде мы воспринимаем звук своими ушами. И хотя наша слуховая система переводит воспринимаемый звуковой поток в цифровой вид и передает в таком виде в мозг, наука и техника пока не дошла до возможности именно в таком виде подключать плееры и другие источники звука напрямик. Подобные исследования сейчас активно ведутся для людей с ограниченными возможностями, а мы наслаждаемся исключительно аналоговым звуком. Недостатком аналогового сигнала являются возможности по хранению, передаче и тиражированию сигнала. При записи на магнитную ленту или винил, качество сигнала будет зависеть от свойств ленты или винила. Со временем лента размагничивается и качество записанного сигнала ухудшается. Каждое считывание постепенно разрушает носитель, а перезапись вносит дополнительные искажения, где дополнительные отклонения добавляет следующий носитель лента или винил , устройства считывания, записи и передачи сигнала. Делать копию аналогового сигнала, это все равно, что для копирования фотографии ее еще раз сфотографировать. Преимущества и недостатки цифрового сигнала К преимуществам цифрового сигнала относится точность при копировании и передачи звукового потока, где оригинал ничем не отличается от копии. Основным недостатком можно считать то, что сигнал в цифровом виде является промежуточной стадией и точность конечного аналогового сигнала будет зависеть от того, насколько подробно и точно будет описана координатами звуковая волна. Вполне логично, что чем больше будет точек и чем точнее будут координаты, тем более точной будет волна. Но до сих пор нет единого мнения, какое количество координат и точность данных является достаточным для того, что бы сказать, что цифровое представление сигнала достаточно для точного восстановления аналогового сигнала, неотличимого от оригинала нашими ушами. Если оперировать объемами данных, то вместимость обычной аналоговой аудиокассеты составляет всего около 700-1,1 Мб, в то время как обычный компакт диск вмещает 700 Мб. Это дает представление о необходимости носителей большой емкости. И это рождает отдельную войну компромиссов с разными требованиями по количеству описывающих точек и по точности координат. На сегодняшний день считается вполне достаточным представление звуковой волны с частотой дискретизации 44,1 кГц и разрядности 16 бит. При частоте дискретизации 44,1 кГц можно восстановить сигнал с частотой до 22 кГц. Как показывают психоакустические исследования, дальнейшее повышение частоты дискретизации мало заметно, а вот повышение разрядности дает субъективное улучшение. Мы рассмотрим поверхностно основные принципы. Если по комментариям будет виден интерес более подробно рассмотреть ряд моментов, то будет выпущен отдельный материал.
Собственно киты так и поют где-то на глубине океанов. 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.
Видеоинформация
- Кодирование звука для 10 класса доклад, проект
- Обработка видео и звуковой информации
- Основные компоненты структуры звуковых волн
- Кодирование звуковой информации
- Информатика. 10 класс
- Дискретизация звука
Непрерывная волна
Для этого, непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Непрерывная звуковая волна разбивается на на отдельные маленькие участки, и для каждого такого участка устанавливается своя амплитуда. В звуковой аппаратуре звук представляется либо непрерывным электрическим сигналом, либо набором цифр (нулей и единиц). Излучение звуковой волны обуславливает дополнительную потерю энергии движущимся телом (помимо потери энергии вследствие трения и прочих сил). 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. Непрерывная звуковая волна представляет собой последовательность сжатий и разрежений воздушных молекул, которые передаются в виде звука.
На границе звукового барьера: что вы об этом знаете?
| Кодирование звука для 10 класса доклад, проект | 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. |
| Что такое оцифровка звука? | Качество непрерывного звукового сигнала в дискреиный сигнал зав. На что разбивается непрерывная звуковая волна. |
| Презентация 10 -8 Кодирование звуковой информации С | Непрерывная звуковая волна может быть разбита на несколько основных компонентов. |
| Кодирование звуковой информации дискретизация | Пилот в кабине никаких звуков не слышит – о преодолении звукового барьера он узнает только по специальным датчикам. |
Кодирование звуковой информации дискретизация
Временная дискретизация звука • Непрерывная звуковая волна разбивается на. Слайд 5 Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные. 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. это чередование уплотнений и разряжений воздуха, т. е. волна, отделяющаяся от непрерывно от самолета.
На что разбивается непрерывная звуковая волна
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. В процессе кодирования фонограммы непрерывный звуковой сигнал аналоговый преобразуется в цифровой. При этом производится дискретизация сигнала по времени.
Фактически, такой летательный аппарат, при своем движении на сверхзвуке на высоте 50-100 метров, оставляет под собой мертвую полосу шириной 50-100 метров. Такие эксперименты проводились крайне редко, так как они смертельно опасны для самого самолета и летчика. 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.
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. Качество звукозаписи зависит не только от частоты дискретизации, но также и от глубины кодирования звука.
Глубина кодирования звука или разрешение — это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука.
Одно измерение в секунду соответствует частоте 1Гц, 1000 измерений в секунду — 1 кГц. Частота дискретизации звука может лежать в диапазоне от 8000 до 48000 измерений громкости звука за одну секунду. Глубина кодирования звука. В каждый момент времени разный уровень громкости звука. Каждая звуковая карта характеризуется количеством распознаваемых уровней громкости звука. Глубина кодирования звука — это количество информации, которое необходимо для кодирования уровней громкости цифрового звука. Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука можно рассчитать. Очевидно, что 16-битные звуковые карты точнее кодируют и воспроизводят звук, чем 8-битные.
Качество звука в дискретной форме может быть очень плохим при 8 битах и 5,5 кГц и очень высоким при 16 битах и 48 КГц. Оценим информационный объем цифрового стереозвукового файла длительность звучания 1 секунда при глубине 16 бит и частоте дискретизации 24 кГц. Решите задачи: 1.
Что препятствует распространению звука? Распространение звука в среде
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. 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 b, которое называется глубиной кодирования звука Глубина кодирования звука - это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука.
Гц и глубине кодирования 16 бит. Они позволяют изменять качество звука и объем звукового файла. Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в универсальном формате wav или в формате со сжатием mp 3. Гц Звук «живой» и оцифрованный Задачи 1. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 20 с, если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно 8 бит и 8 к. Задачи 2.
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Такой процесс называется оцифровкой звука. Что такое глубина кодирования?
Глубина кодирования звука — это количество возможных уровней сигнала. Другими словами глубина кодирования это точность измерения сигнала. Глубина кодирования измеряется в битах.
Например, если количество возможных уровней сигнала равно 255, то глубина кодирования такого звука 8 бит. Что происходит в процессе кодирования непрерывного звукового сигнала?
Выборка — это фрагмент данных, взятый из целых данных, который непрерывен во временной области. Что такое 4 2 2? Используется в научных исследованиях, профессиональных системах и формате MPEG-2. Рекомендация 601 определяет стандарт полного цифрового видеосигнала с соотношением частот дискретизации яркостного и цветоразностных сигналов как 4:2:2. Каким образом производится двоичного кодирования графической информации? Простейшее чёрно-белое изображение может быть закодировано двумя символами: ноль и единица.
Каждая цифра отвечает за свой цвет. При разрешении 1600 ширина, число столбцов на 1200 высота, количество строк пикселей картинка состоит из 1920000 пикселей — единиц и ноликов при глубине цвета 1 бит. Как перезаписать аудиокассету? Изучите процедуру переноса кассетной записи. Чтобы записать аудиокассету на компьютер, необходимо подключить кассетный магнитофон к микрофонному или линейному входу компьютера, а затем настроить компьютер на запись только линейного аудиосигнала. Какой программой оцифровать музыку? Программы для оцифровки кассет Бесплатная программа Audacity позволяет перенести музыку из аудио в цифровой формат, простая в эксплуатации, даёт возможность редактировать запись. Прекрасно подходит для Windows и Linux.
Audiograbber — программа для оцифровки аудиокассет, которая имеет очень удобный интерфейс. Что можно оцифровать? Рубрика: Что можно оцифровать Оцифровка — это перевод аналогового материала в цифровой вид. К примеру, перезапись видеокассет или кинопленки на DVD или флешку. Здесь собраны короткие статьи о различных аналоговых носителях информации.
Что препятствует распространению звука? Распространение звука в среде
Звуковая информация Понятие «звук» связано с понятием «волна». Колебания звуковой волны преобразуют в аналоговый непрерывный сигнал, а аналоговый сигнал, в свою очередь, можно преобразовать в цифровой. Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой код называется оцифровкой. Для того чтобы произвести оцифровку сигнала, необходимо разбить непрерывную звуковую волну на отдельные участки, т.
Количество измерений уровней звукового сигнала за 1 секунду называют частотой дискретизации. Следует отметить тот факт, что различают одноканальную запись звукового сигнала моно и двухканальную стерео. В последнем случае объем памяти, необходимый для хранения одного канала, удваивается.
Редкие свидетели этого явления думают, что гром и грохот возникают именно в момент преодоления звукового барьера, а далее ни чего интересного в движении самолета не наблюдается. В на самом деле процессы, сопровождающие полет самолета на сверхзвуке и в дальнейшем, несут в себе массу интересных явлений. Во-первых, звуковая ударная волна после преодоления самолетом, сверхзвукового барьера никуда не исчезает. Она как бы продолжает следовать за самолетом, причем ее воздействие на окружающую атмосферу и предметы тем сильнее чем быстрее летит самолет. Конус фронта звуковой ударной волны тем острее, чем быстрее летит самолет. При скоростях полета в районе 1. Двигаясь на сверхзвуке самолет как бы тащит ударную звуковую волну за собой. 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.
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. Это сокращенная форма записи музыки в числовой форме. Слайд 23 Программное обеспечение для редактирования звука Наиболее известными в настоящее время являются следующие программы для обработки звука: Sony Sound Forge, GoldWave, Adobe Audition и др.
Основные операции со звуком.
В звуковой аппаратуре звук представляется либо непрерывным электрическим сигналом, либо набором цифр нулей и единиц. Аппаратура, в которой рабочий сигнал является непрерывным электрическим сигналом, называется аналоговой аппаратурой например, бытовой радио приемник или стерео усилитель , а сам рабочий сигнал — аналоговым сигналом. Преобразование звуковых колебаний в аналоговый сигнал можно осуществить, например, следующим способом. Мембрана из тонкого металла с намотанной на нее катушкой индуктивности, подключенная в электрическую цепь и находящаяся в поле действия постоянного магнита, подчиняясь колебаниям воздуха и колеблясь вместе с ним, вызывает соответствующие колебания напряжения в цепи. Эти колебания как бы моделируют оригинальную звуковую волну. Приблизительно так работает привычный для нас микрофон. Полученный в результате такого преобразования аналоговый аудио сигнал может быть записан на магнитную ленту и впоследствии воспроизведен. Аналоговый сигнал с помощью специального процесса о нем мы будем говорить позднее может быть представлен в виде цифрового сигнала — некоторой последовательности чисел.
Таким образом, аналоговый звуковой сигнал может быть «введен» в компьютер, обработан цифровыми методами и сохранен на цифровом носителе в виде некоторого набора описывающих его дискретных значений. Важно понять, что аналоговый или цифровой аудио сигнал — это лишь формы представления звуковых колебаний материи, придуманная человеком для того, чтобы иметь возможность анализировать и обрабатывать звук. Непосредственно аналоговый или цифровой сигнал в его исходном виде не может быть «услышан». Чтобы воссоздать закодированное в цифровых данных звучание, необходимо вызвать соответствующие колебания воздуха, потому что именно эти колебания и есть звук. Это можно сделать лишь путем организации вынужденных колебаний некоторого предмета, расположенного в воздушном пространстве например, диффузора громкоговорителя. Колебания предмета вызывают колебаниями напряжения в электрической цепи. Эти самые колебания напряжения и есть аналоговый сигнал. Таким образом, чтобы «прослушать» цифровой сигнал, необходимо вернуться от него к аналоговому сигналу. А чтобы «услышать» аналоговый сигнал нужно с его помощью организовать колебания диффузора громкоговорителя.
Спектральное разложение сигналов — тема обширная и сложная. Мы постараемся раскрыть эту тему, не слишком вдаваясь в ее теоретические подробности. Французский математик Фурье 1768-1830 и его последователи доказали, что любую, обязательно периодическую функцию, в случае ее соответствия некоторым математическим условиям можно разложить в ряд сумму косинусов и синусов с некоторыми коэффициентами, называемый тригонометрическим рядом Фурье. Проводить рассмотрение сухой математики этого метода разложения мы не будем. То есть, ряд Фурье — это как бы альтернативный способ записи функцию f x. При этом, не смотря на то, что ряд Фурье может быть бесконечным, предлагаемая им форма записи оказывается очень удобной при проведении анализа и обработки о том, что это нам дает применительно к звуковым сигналам, мы еще поговорим. Это означает, что ряд Фурье функции f x можно представить графически, отложив по оси абсцисс значение k, а по оси ординат — величины коэффициентов a k и b k в некоторой форме. Рассмотрим в качестве примера функцию:. График функции представлен на рис.
Это периодическая функция с периодом 2П. Разложение этой функции в ряд Фурье дает следующий результат: То есть, коэффициенты a k равны нулю для всех k, а коэффициенты b k не равны нулю только для нечетных k. Этот ряд Фурье можно представить графически в виде графика, как показано на рис. Так можно поступить с периодическими функциями. Однако, как на практике, так и в теории, далеко не все функции являются периодическими. Чтобы получить возможность раскладывать непериодическую функцию f x в ряд Фурье, можно воспользоваться «хитростью». Как правило, при рассмотрении некоторой сложной непериодической функции нас не интересуют ее значения на всей области определения; нам достаточно рассматривать функцию лишь на определенном конечном интервале [ x 1, x 2] для некоторых x 1 и x 2. Для ее разложения в ряд Фурье на интервале [ x 1, x 2] мы можем искусственно представить в виде некоторой периодической функции , полученной путем «зацикливания» значений функции f x из рассматриваемого интервала. После этой процедуры, непериодическая функция f x превращается в периодическую , которая может быть разложена в ряд Фурье.
До сих пор мы говорили о математике. Как же все сказанное соотносится с практикой? Действительно, рассмотренный нами способ разложения в ряд Фурье работает для функций, записанных в виде аналитических выражений. К сожалению, на практике записать функцию в виде аналитического выражения возможно лишь в единичных случаях. В реальности чаще всего приходится работать с изменяющимися во времени величинами, никак неподдающимися аналитической записи. Кроме того, значения анализируемой величины чаще всего известны не в любой момент времени, а лишь тогда, когда производится их регистрация иными словами, значения анализируемой величины дискретны. В частности, интересующие нас сейчас реальные звуковые колебания, являются как раз такой величиной. Оказывается, к таким величинам тоже может быть применена вариация анализа Фурье. Для разложения в ряд Фурье сигналов, описанных их дискретными значениями, применяют Дискретное Преобразование Фурье ДПФ — специально созданная разновидность анализа Фурье.
БПФ очень широко используется буквально во всех областях науки и техники. Частотные составляющие спектра - это синусоидальные колебания так называемые чистые тона , каждое из которых имеет свою собственную амплитуду, частоту и фазу. Любое, даже самое сложное по форме колебание например, звук голоса человека , можно представить в виде суммы простейших синусоидальных колебаний определенных частот и амплитуд. На рис. На графике по оси абсцисс откладывается время, а по оси ординат - амплитуда волны измеренная в децибелах. Спектр этого звукового сигнала представлен в виде графика на рис. На графике спектра по оси абсцисс откладывается частота спектральных составляющих измеренная в Гц , а по оси ординат — амплитуда этих спектральных составляющих. Обратим внимание на один очень важный момент: даже самую сложную зависимость функцию спектральное разложение превращает в некоторый математический ряд строго определенного вида ряд может быть конечным и бесконечным. Таким образом, спектральное разложение как бы преобразует график в график: график функции превращается в график спектра функции.
А что, если наша функция — это звуковой сигнал некоторой длительности? Выходит, что в результате спектрального преобразования он тоже превратится в статичную картинку спектра; таким образом, информация о временных изменениях будет утеряна — перед нами будет единый статичный спектр всего сигнала. Как же проследить динамику изменения спектра сигнала во времени? Чтобы получить представление об изменении спектра во времени, аудио сигнал необходимо анализировать не целиком, а по частям говорят «блоками» или «окнами». Например, трехсекундный аудио сигнал можно разбить на 30 блоков. Нужно учитывать, однако, что чем меньше анализируемый блок сигнала, тем менее точен менее информативен спектр этого блока. Таким образом, при проведении спектрального анализа мы сталкиваемся с дилеммой, решение которой строго индивидуально для каждого конкретного случая. Стремясь получить высокое временное разрешение, с тем, чтобы суметь распознать изменения спектра сигнала в динамике, мы «дробим» анализируемый сигнал на большое количество блоков, но при этом для каждого получаем огрубленный спектр. И наоборот, стремясь получить как можно более точный и ясный спектр, нам приходится жертвовать временным разрешением и делить сигнал на меньшее количество блоков.
Эта дилемма называется принципом неопределенности спектрального анализа. Психоакустика Слуховая система человека — сложный и вместе с тем очень интересно устроенный механизм. Чтобы более ясно представить себе, что для нас есть звук, нужно разобраться с тем, что и как мы слышим. В анатомии ухо человека принято делить на три составные части: наружное ухо, среднее ухо и внутреннее ухо. К наружному уху относится ушная раковина, помогающая сконцентрировать звуковые колебания, и наружный слуховой канал. Звуковая волна, попадая в ушную раковину, проходит дальше, по слуховому каналу его длина составляет около 3 см, а диаметр - около 0.
Кодирование звуковой информации
| Ударной звуковой волной по бармалеям. | Профинфо | Дзен | Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму. |
| Акція для всіх передплатників кейс-уроків 7W! | Периодические звуковые сигналы воспроизводят постоянный звук, повторяя форму волны снова и снова, и так до бесконечности. |
| Ответы : кто может помогите | 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. |
| Информатика - Кодирование звуковой информации. | Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму. |
Дифракция и дисперсия света. Не путать!
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие.". Для этого звуковая волна разбивается на отдельные временные участки. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. ответ на: Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается, 41355014, Каждая таблица в Access состоит из полей. Непрерывная звуковая волна разбивается на на отдельные маленькие участки, и для каждого такого участка устанавливается своя амплитуда.
Непрерывная зависимость
Это и вызвало к жизни не лишённое мистики выражение «звуковой барьер» фр. Schallmauer — звуковая стена. Пессимисты утверждали, что этот предел превзойти невозможно, хотя энтузиасты, рискуя жизнью, неоднократно пытались сделать это. Развитие научных представлений о сверхзвуковом движении газа позволило не только объяснить природу «звукового барьера», но и найти средства его преодоления. При дозвуковом обтекании фюзеляжа, крыла и оперения самолёта на выпуклых участках их обводов возникают зоны местного ускорения потока [2]. Когда скорость полёта летательного аппарата приближается к звуковой, местная скорость движения воздуха в зонах ускорения потока может несколько превысить скорость звука рис. Миновав зону ускорения, поток замедляется, с неизбежным образованием ударной волны таково свойство сверхзвуковых течений: переход от сверхзвуковой скорости к дозвуковой всегда происходит разрывно — с образованием ударной волны. Интенсивность этих ударных волн невелика — перепад давления на их фронтах мал, но они возникают сразу во множестве, в разных точках поверхности аппарата, и в совокупности они резко меняют характер его обтекания, с ухудшением его лётных характеристик: подъёмная сила крыла падает, воздушные рули и элероны теряют эффективность, аппарат становится неуправляемым, и всё это носит крайне нестабильный характер, возникает сильная вибрация. Это явление получило название волнового кризиса. Крыло в близком к звуковому потоке. Крыло в сверхзвуковом потоке.
У крыльев с относительно толстым профилем в условиях волнового кризиса центр давления резко смещается назад, в результате чего нос самолёта «тяжелеет». Пилоты поршневых истребителей с таким крылом, пытавшиеся развить предельную скорость в пикировании с большой высоты на максимальной мощности, при приближении к «звуковому барьеру» становились жертвами волнового кризиса — попав в него, было невозможно выйти из пикирования, не погасив скорость, что в свою очередь очень сложно сделать в пикировании. Наиболее известным случаем затягивания в пикирование из горизонтального полёта в истории отечественной авиации является катастрофа Бахчиванджи при испытании ракетного БИ-1 на максимальную скорость.
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. Значения аналогового сигнала не совпадают со значениями, представляемыми при помощи двоичных чисел. Например, первая выборка крайняя левая вертикальная штриховая линия попадает между уровнями квантования 100111 и 101000. Поскольку не существует значения 100111,25, квантующее устройство просто округляет его до ближайшего дискретного уровня квантования 100111 , хотя это число и не является абсолютно точным. Разность между напряжением, представляемым числом 100111 1,3 В , и фактическим напряжением звукового сигнала 1,325 В дает погрешность квантования. При восстановлении аудиосигнала по округленному двоичному числу 100111 будет выработан не вполне точный аналоговый сигнал. В результате появится искажение исходной формы звуковой волны. Наихудший случай — это когда аналоговый сигнал имеет значение, попадающее точно между двумя уровнями квантования. Именно такая ситуация имеет место для второго слева отсчета на рис. Разность между отсчетом аналогового сигнала и уровнем квантования, представляющим этот отсчет, будет наибольшей. Погрешность квантования выражают в процентах от младшего разряда MP. 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.
Часто говорят, что при таком ударе возникает звук взрыва или выстрела. Когда самолёт летит со скоростью, которая ниже скорости звука, то звуковые волны колеблются и распространяются позади и впереди самолёта. Поэтому когда над вами пролетает лайнер, вы слышите шум и грохот. В итоге они собираются и объединяются, образуя ударную волну.
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.