* Частота дискретизации Временная дискретизация звука Временная кодировка. Звуковая волна. Амплитуду звуковых колебаний называют звуковым давлением или силой звука. 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.
Дискретизация звука
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 амплитуды. Слайд 9Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки Частота.
Хлопок при переходе самолета на сверхзвук — это миф. Причина «взрыва» совсем другая
Чем больше интенсивность звуковой волны, тем громче звук, чем больше частота волны, тем выше тон звука. Зависимость громкости и высоты тона звука от интенсивности и частоты звуковой волны Человеческое ухо воспринимает звук с частотой от 20 колебаний в секунду низкий звук до 20 000 колебаний в секунду высокий звук. Человек может воспринимать звук в огромном диапазоне интенсивностей, в котором максимальная интенсивность больше минимальной в 1014 раз в сто тысяч миллиардов раз. Для измерения громкости звука применяется специальная единица "децибел" дбл табл. Уменьшение или увеличение громкости звука на 10 дбл соответствует уменьшению или увеличению интенсивности звука в 10 раз. Временная дискретизация звука. 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. Такой процесс называется оцифровкой 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".
При этом производится дискретизация сигнала по времени. Непрерывная звуковая волна разбивается на на отдельные маленькие участки, и для каждого такого участка устанавливается своя амплитуда. Дискретизация — это преобразование аналоговой информации непрерывнго звука в набор дискретных значений, каждому из которых присваивается значение его кода.
Гц 16 бит DVD-Audio 192 к. 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.
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.
Среды, обладающие звукоизоляционными свойствами В зданиях с тонкими стенами хорошая слышимость, потому что звук приводит их в колебательное движение. Стены воссоздают шум в соседнем помещении. Что препятствует распространению звука, что изолирует акустическую волну? Пробковая крошка, минеральная вата, штукатурка с микрочастицами, поролон — все эти материалы имеют общее свойство: в них множество отсеков, пор. Звук, попадая в эти пустоты, многократно отражается и поглощается. Что препятствует распространению звука в природе?
Дискретизация звука
| Кодирование звуковой информации. | Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные участки по времени. |
| Непрерывная волна | * Частота дискретизации Временная дискретизация звука Временная кодировка. |
| Кодирование звуковой информации — Гипермаркет знаний | Слайд 12Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные. |
| Звуковые волны: изучаем основы физики звука | При разложении непрерывной звуковой волны на гармоники получается спектр колебаний, который определяет тональный состав звука. |
| Что такое временная дискретизация звука определение | 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. |
Навигация по записям
- DigisAudio: Как кодируется звук
- Преимущества и недостатки аналогового сигнала
- Похожие презентации
- Основные понятия
- Представление звуковой информации в памяти компьютера
- Дифракция света
Непрерывная зависимость
| На что разбивается непрерывная звуковая волна | На что разбивается непрерывная звуковая волна?. Дискретизация неидеальной звуковой волны. |
| Разложение непрерывной звуковой волны: основные составляющие и их свойства | Во-первых, звуковая ударная волна после преодоления самолетом, сверхзвукового барьера никуда не исчезает. |
| Звуки смерти или пара слов об ударных волнах | Пикабу | Звук – это звуковая волна с непрерывно меняющийся амплитудой и частотой. непрерывную звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные. |
| Презентация, доклад на тему Кодирование звука для 10 класса | Причина заключается в том, что звуковая волна является настолько длинной, что ей нужно 1/20 секунды, чтобы достичь Вашего уха. |
Дифракция и дисперсия света. Не путать!
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. Звуковые редакторы. Звуковые редакторы позволяют не только записывать и воспроизводить звук, но и редактировать его. Оцифрованный звук представляется в звуковых редакторах в наглядной форме, поэтому операции копирования, перемещения и удаления частей звуковой дорожки можно легко осуществлять с помощью мыши. Кроме того, можно накладывать 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 объем звукового файла путем изменения частоты дискретизации и глубины кодирования.
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. Контрольные вопросы 1.
Зависимость громкости, а также высоты тона звука от интенсивности и частоты звуковой волны Герц обозначается Гц или Hz — единица измерения частоты периодических процессов например колебаний. Если мы имеем 10 Гц, то это означает, что мы имеем десять исполнений такого процесса за одну секунду. Человеческое ухо может воспринимать звук с частотой от 20 колебаний в секунду 20 Герц, низкий звук до 20 000 колебаний в секунду 20 КГц, высокий звук.
Кроме того, человек может воспринимать звук в обширном диапазоне интенсивностей, в котором максимальная интенсивность больше минимальной в 1014 раз в сто тысяч миллиардов раз. Для того, чтобы измерять громкость звука придумали и применяют специальную единицу"децибел" дБ Уменьшение или увеличение громкости звука на 10 дБ соответствует уменьшению или увеличению интенсивности звука в 10 раз. Временная дискретизация звука Для того чтобы компьютерные системы могли обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую, дискретную форму с помощью временной дискретизации. Для этого, непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Таким образом, непрерывная зависимость громкости звука от времени A t заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность «ступенек». 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. 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.
Что такое звуковой удар и как он ощущается Эта ударная волна создаётся во время полёта самолёта Звуковой удар представляет собой глубокий громоподобный шум. И вот как он связан с авиалайнерами. Также его можно услышать. Часто говорят, что при таком ударе возникает звук взрыва или выстрела.
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.
4 2 Панорамирование
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. В звуковой аппаратуре звук представляется либо непрерывным электрическим сигналом, либо набором цифр (нулей и единиц). Информационный объём звукового файла зависит от: частоты дискретизации тактовой. Звуковая волна Амплитуду звуковых колебаний называют звуковым давлением или силой звука. В звуковой аппаратуре звук представляется либо непрерывным электрическим сигналом, либо набором цифр (нулей и единиц). Слайд 5 Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные.
Информатика. 10 класс
Сверхзвуковые самолёты, которым приходится проходить участок волнового кризиса при наборе сверхзвуковой скорости, имеют конструктивные отличия от дозвуковых, связанные как с особенностями сверхзвукового течения воздушной среды, так и с необходимостью выдерживать нагрузки, возникающие в условиях сверхзвукового полёта и волнового кризиса, в частности — треугольное в плане крыло с ромбовидным или треугольным профилем. Рекомендации для безопасных околозвуковых и сверхзвуковых полётов сводятся к следующему: на дозвуковых скоростях полёта следует избегать скоростей, при которых начинается волновой кризис эти скорости зависят от аэродинамических характеристик самолёта и от высоты полёта ; переход с дозвуковой скорости на сверхзвуковую реактивными самолётами должен выполняться насколько возможно быстрее, с использованием форсажа двигателя, чтобы избежать длительного полёта в зоне волнового кризиса. Термин волновой кризис применяется и к водным судам, движущимся со скоростями, близкими к скорости волн на поверхности воды. Развитие волнового кризиса затрудняет рост скорости. Преодоление судном волнового кризиса означает выход на режим глиссирования скольжения корпуса по поверхности воды. Двигатели[ править править код ] Конструкция реактивного двигателя значительно меняется между сверхзвуковыми и дозвуковыми самолетами. Реактивные двигатели , как класс, могут обеспечить повышенную топливную экономичность на сверхзвуковых скоростях, даже если их удельный расход топлива больше на более высоких скоростях.
Поскольку их скорость над землёй больше, это снижение эффективности меньше, чем пропорционально скорости до тех пор, пока она не превысит 2 Маха, а потребление на единицу расстояния ниже. Турбовентиляторные двигатели повышают эффективность за счет увеличения количества холодного воздуха низкого давления, который они ускоряют, используя часть энергии, обычно используемой для ускорения горячего воздуха в классическом турбореактивном двигателе без двухконтурности. Конечным выражением этой конструкции является турбовинтовой двигатель , в котором почти вся реактивная тяга используется для питания очень большого вентилятора — пропеллера. Кривая эффективности конструкции вентилятора означает, что степень двухконтурности , которая максимизирует общую эффективность двигателя, зависит от скорости движения вперед, которая уменьшается от пропеллеров к вентиляторам и вообще не переходит в двухконтурность с увеличением скорости. Кроме того, большая лобовая площадь, занимаемая вентилятором низкого давления в передней части двигателя, увеличивает лобовое сопротивление , особенно на сверхзвуковых скоростях [3]. Например, ранние Ту-144 были оснащены турбовентиляторным двигателем с низкой степенью двухконтурности , и были намного менее эффективны, чем турбореактивные двигатели Concorde в сверхзвуковом полёте.
Более поздние модели имели турбореактивные двигатели с сопоставимой эффективностью.
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. 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.
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. Звуковая плата производит двоичное кодирование аналогового звукового сигнала.
Какое количество информации необходимо для кодирования каждого из 65 536 возможных уровней интенсивности сигнала? Оцените информационный объем цифрового монозвукового файла длительностью 10 секунд при звуковой карте 8 бит и частоте дискретизации 8000 измерений в секунду. Объем звукового файла 5,25 Мбайт, разрядность звуковой платы — 16. Какова длительность звучания этого файла примерно , записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц? Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на диске 1,3 Мбайт, разрядность звуковой платы — 8 бит. С какой частотой дискретизации записан звук?
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.
Что такое звуковой удар и как он ощущается
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. 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.
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. Аналогово-цифровое преобразование, основанное на применении метода неоднородного квантования, называется неоднородной импульсно-кодовой модуляцией — неоднородной ИКМ Nonuniform PCM. Альтернативным способом аналогово-цифрового преобразования является разностная импульсно-кодовая модуляция — разностная ИКМ англ. В полной аналогии с ИКМ, разностная ИКМ может сочетаться с использованием как однородного, так и неоднородного методов квантования.
Разностное кодирование имеет много разных вариантов [3]. Аналогово-цифровые преобразователи АЦП [ править править код ] Вышеописанный процесс оцифровки звука выполняется аналогово-цифровыми преобразователями АЦП. Это преобразование включает в себя следующие операции: Ограничение полосы частот производится при помощи фильтра нижних частот для подавления спектральных компонент, частота которых превышает половину частоты дискретизации. Дискретизацию во времени, то есть замену непрерывного аналогового сигнала последовательностью его значений в дискретные моменты времени — отсчетов. 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.
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. Чем большее количество измерений производится за I секунду чем больше частота дискретизации , тем точнее "лесенка" цифрового звукового сигнала повторяет кривую диалогового сигнала глубина кодирования-Каждой "ступеньке" присваивается определенное значение уровня громкости звука.
Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N, для кодирования которых необходимо определенное количество информации I, которое называется глубиной кодирования звука 15 чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука Остальные ответы.
Если по комментариям будет виден интерес более подробно рассмотреть ряд моментов, то будет выпущен отдельный материал. Мультибитные ЦАП Очень часто волну представляют в виде ступенек, что обусловлено архитектурой первого поколения мультибитных ЦАП R-2R, работающих аналогично переключателю из реле. На вход ЦАП поступает значение очередной координаты по вертикали и в каждый свой такт он переключает уровень тока напряжения на соответствующий уровень до следующего изменения. Хотя считается, что ухо человека слышит не выше 20 кГц, и по теории Найквиста можно восстановить сигнал до 22 кГц, остается вопрос качества этого сигнала после восстановления. В области высоких частот форма полученной «ступенчатой» волны обычно далека от оригинальной. Самый простой выход из ситуации — это увеличивать частоту дискретизации при записи, но это приводит к существенному и нежелательному росту объема файла.
Альтернативный вариант — искусственно увеличить частоту дискретизации при воспроизведении в ЦАП, добавляя промежуточные значения. При увеличении частоты дискретизации обычно необходимо повышать и разрядность, чтобы координаты были ближе к аппроксимированной волне. Благодаря промежуточным координатам удается уменьшить «ступеньки» и построить волну ближе к оригиналу. Когда вы видите функцию повышения частоты с 44. Сегодня можно встретить решения, где к современным ЦАП добавляется такая микросхема, это сделано для того, чтобы обеспечить альтернативу встроенным алгоритмам в ЦАП и порой получить еще более лучший звук как например это сделано в Hidizs AP100. Основной отказ в индустрии от мультибитных ЦАП произошел из-за невозможности дальнейшего технологического развития качественных показателей при текущих технологиях производства и более высокой стоимости против «импульсных» ЦАП-ов с сопоставимыми характеристиками. Тем не менее, в Hi-End продуктах предпочтение отдают зачастую старым мультибитным ЦАП-ам, нежели новым решениям с технически более хорошими характеристиками.
Импульсные ЦАП В конце 70-тых широкое распространение получил альтернативный вариант ЦАП-ов, основанный на «импульсной» архитектуре — «дельта-сигма». Технология импульсных ЦАП-ов стала возможной появлению сверх-быстрых ключей и позволила использовать высокую несущую частоту. Амплитуда сигнала является средним значением амплитуд импульсов зеленым показаны импульсы равной амплитуды, а белым итоговая звуковая волна. Чем выше несущая частота, тем больше импульсов попадает под сглаживание и получается более точное значение амплитуды. Это позволило представить звуковой поток в однобитном виде с широким динамическим диапазоном. Усреднение возможно делать обычным аналоговым фильтром и если такой набор импульсов подать напрямую на динамик, то на выходе мы получим звук, а ультра высокие частоты не будут воспроизведены из-за большой инертности излучателя. По этому принципу работают ШИМ усилители в классе D, где плотность энергии импульсов создается не их количеством, а длительностью каждого импульса что проще в реализации, но невозможно описать простым двоичным кодом.
Мультибитный ЦАП можно представить как принтер, способный наносить цвет пантоновыми красками.
Преобразование непрерывной звуковой волны в последовательность
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. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке. Однако не стоит путать переход на сверхзвуковую скорость с турбулентностью, так как это совершенно разные явления. Подробнее о том, что такое турбулентность , почему она возникает и насколько опасна, мы рассказывали ранее.
Рассмотрим камертон — он совершает колебания определённой частоты. Если к нему добавить деревянную коробку, то собственные колебания деревянной коробки войдут в резонанс с колебаниями камертона, и на выходы мы услышим более громкий звук. Такое устройство называется резонатором. Пример практического использования — гитара, балалайка, виолончель, пианино и прочие струнные инструменты.
В них есть струна, которая колеблется с определённой частотой, и корпус — который служит резонатором. Резонатор — устройство усиливающее звуковые колебания. Поскольку звуковые волны передают энергию колебаний — эту энергию можно преобразовать обратно в те же самые колебания. Лабораторный пример: есть два камертона.
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. Аналогово-цифровое преобразование, основанное на применении метода неоднородного квантования, называется неоднородной импульсно-кодовой модуляцией — неоднородной ИКМ Nonuniform PCM. Альтернативным способом аналогово-цифрового преобразования является разностная импульсно-кодовая модуляция — разностная ИКМ англ.
Вернуться назад Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу. Вернуться назад Кодирование звуковой информации Звук — это волны, распространяющиеся в твердых телах, жидкостях и газах, вызванные колебаниями частиц среды. Изменения давления акустической волны на препятствия, позволяет слуховому аппарату человека регистрировать звук. Основными характеристиками любой волны являются частота и амплитуда. Амплитуда акустического сигнала характеризует громкость звука, а частота — тон. 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.
Информатика. 10 класс
Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Мы постоянно обновляем базу тестов, чтобы вы могли получить наиболее актуальную информацию и проверить свои знания. 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. Непрерывная звуковая волна представляет собой последовательность сжатий и разрежений воздушных молекул, которые передаются в виде звука.