1/13

Előadás a témában: Hangkódolás

1. számú dia

A dia leírása:

2. számú dia

A dia leírása:

A hangábrázolás analóg és diszkrét módszerei A hang egy fizikai jelenség, amely a mechanikai rezgések terjedését reprezentálja rugalmas hullámok formájában szilárd, folyékony vagy gáznemű közegben. Analóg ábrázolás esetén egy fizikai mennyiség végtelen számú értéket vesz fel, és értékei folyamatosan változnak. Analóg formában a hang egy hullám, amelyet a következők jellemeznek: A hang magasságát a rezgő test rezgésének frekvenciája határozza meg. A hang hangerejét az oszcilláló mozgások energiája, vagyis a rezgések amplitúdója határozza meg. A hang időtartama a rezgések időtartama. A hang hangszíne a hang színe.

3. számú dia

A dia leírása:

Hanghullám diszkrét ábrázolása A folyamatos hangjel kódolásának folyamatában annak időbeli mintavételezése történik. A folyamatos hanghullám külön kis időszakaszokra van felosztva, és minden ilyen szakaszhoz beállítanak egy bizonyos amplitúdóértéket. Diszkrét ábrázolással egy fizikai mennyiség véges értékhalmazt vesz fel, és értéke hirtelen megváltozik.

4. számú dia

A dia leírása:

A hanginformáció kódolásának minősége a következőktől függ: Mintavételezési frekvencia, azaz. a jelszint méréseinek száma időegységenként. Minél több mérést végeznek 1 másodperc alatt (minél nagyobb a mintavételi gyakoriság), annál pontosabb a bináris kódolási eljárás. A mintavételi frekvencia mérése Hz-ben történik - a periodikus folyamatok frekvenciájának mértékegysége 1 Hz = 1 / s

5. számú dia

A dia leírása:

Hangkódolási mélység A kódolási mélység a digitális hang diszkrét hangerejének kódolásához szükséges információ mennyisége. N = 2i ahol N a digitális hangerőszintek száma, ahol i a hang kódolási mélysége. A modern hangkártyák 16 bites hangkódolási mélységet biztosítanak. Mennyiség különböző szinteken A jel (ennek a kódolásnak az állapotai) a következő képlettel számítható ki: N = 2i = 216 = 65536. A kódolás során minden hangerőszinthez saját 16 bites bináris kód tartozik, a 0000000000000000 kód a legalacsonyabbnak felel meg. hangszint, és 1111111111111111 a legmagasabb hangszintre.

6. számú dia

A dia leírása:

A digitalizált hang minősége Minél nagyobb a hang mintavételi gyakorisága és kódolási mélysége, annál jobb lesz a digitalizált hang minősége, és annál jobban közelíthető a digitalizált hang az eredeti hanghoz. A digitalizált hang legmagasabb minősége, amely megfelel az audio CD minőségének, 48 000 másodpercenkénti mintavételezési sebességgel, 16 bites mintavételi mélységgel és két hangsáv rögzítésével érhető el (sztereó mód). Emlékeztetni kell arra, hogy minél jobb a digitális hang minősége, annál nagyobb a hangfájl információmennyisége.

7. számú dia

A dia leírása:

Hangszerkesztők A hangszerkesztők segítségével nem csak hangot rögzíthet és lejátszhat, hanem szerkesztheti is. A legkiemelkedőbbeket nyugodtan nevezhetjük, mint például a Sony Sound Forge, az Adobe Audition, a GoldWave és mások. A digitalizált hang a hangszerkesztőkben áttekinthető vizuális formában jelenik meg, így a hangsáv részeinek másolása, mozgatása és törlése egyszerűen elvégezhető számítógépes egér segítségével. Ezenkívül átfedheti, átfedheti a hangsávokat egymásra (hangok keverése), és különféle akusztikus effektusokat alkalmazhat (visszhang, visszajátszás stb.). A hangszerkesztők lehetővé teszik a digitális hang minőségének és a végső hangfájl hangerejének módosítását a mintavételezési gyakoriság és a kódolási mélység változtatásával. A digitalizált hanganyag tömörítetlenül menthető hangfájlként univerzális WAV formátumban (Microsoft formátumban), vagy OGG, MP3 (veszteséges) tömörített formátumban.

A prezentációk előnézetének használatához hozzon létre egy Google-fiókot (fiókot), és jelentkezzen be: https://accounts.google.com

Diák feliratai:

Tulajdonságok: hang - longitudinális hullám; elasztikus közegben (levegő, víz, különféle fémek stb.) terjed; véges sebességgel rendelkezik. A hangrezgések (hullámok) olyan mechanikai rezgések, amelyek frekvenciája 20 és 20 000 Hz között van. Hangrezgések 20 Hz 20 000 Hz

a hang hangereje a rezgések amplitúdójától függ. Minél nagyobb a rezgés amplitúdója, annál hangosabb a hang. A hang magasságát a levegőben lévő rezgések gyakorisága határozza meg. a hangsebesség a hullám terjedési sebessége a közegben. hangszín - hangszínezés a hangforrástól függően (hegedű, zongora, gitár stb.). A hangerő mértékegysége a decibel (dB) (bela tizede). Alexander Graham Bellről, a telefon feltalálójáról nevezték el. sound_high_low.swf sound_quiet_aloud.swf

negyedik.swf third.swf A hang hangerejének és magasságának függősége a hanghullám intenzitásától és frekvenciájától

Hangforrás Szint (dB) Nyugodt légzés Nem érzékelhető Suttogás 10 Lombok suhogása 17 Újságok lapozása 20 Normál házzaj 40 Szörfözés a tengerparton 40 Közepes beszélgetés 50 Hangos beszélgetés 70 Porszívó 80 Metró 80 Rock koncert 100 Mennydörgés 110 Repülőgép hajtómű 110 Lövés fegyverből 120 Fájdalomküszöb 120

Hanginformáció 2. Hang időbeli pontozása 3. Mintavételi frekvencia 4. Hangkódolási mélység 5. Digitált hangminőség 6. Hangszerkesztők

Az analóg diszkrét fizikai mennyiség végtelen számú értéket vesz fel, és ezek folyamatosan változnak. egy fizikai mennyiség véges értékhalmazt vesz fel, és ezek fokozatosan változnak. Bakelitlemez (a hangsáv folyamatosan változtatja az alakját) Audio CD (a hangsáv változó visszaverődésű területeket tartalmaz)

t A(t) Az időbeli mintavételezés egy folyamatos hanghullám felosztása külön kis időszakaszokra, és minden szakaszhoz egy bizonyos amplitúdóértéket állítanak be.

QUANTIZÁLÁS - a valós jelértékek közelítő értékekkel való helyettesítésének folyamata bizonyos pontossággal. BITREYT (bitráta) - a kvantálás szintje, az időegységre jutó információ mennyisége (bit per másodperc). Vagyis mennyi információt tudunk elkölteni a felvétel egyes másodperceiről. Bitekben mérve (bit).

A hanginformációkat meghatározott időpontokban vett amplitúdóértékekként tárolják (azaz a méréseket "impulzusokban" végzik).

A hang digitalizálásához speciális eszközöket használnak: egy analóg-digitális átalakítót (ADC) és egy digitális-analóg átalakítót (DAC).

Legyen a hangkódolási mélység 16 bit, ekkor a hangerőszintek száma: N = 2 I = 2 16 = 65 536 - 111111111111111. AUDIO SAMPLING DEPTH (I) a diszkrét digitális hangerőszintek kódolásához szükséges információ mennyisége . N - hangerőszintek száma I - kódolási mélység

A HANG MINTAVÉTELI FREKVENCIA a hangerő méréseinek száma egy másodperc alatt. 1 Hz = 1 / s 1 kHz = 1000 / s Mintavételezési frekvencia (mintavételezési frekvencia) - mintavételezési frekvencia (vagy mintavételezési frekvencia) - a jel mintavételezése során időben folyamatos mintavételezési frekvenciája (különösen analóg-digitális átalakítóval) ADC). hang_frekvencia.swf

Minél jobb a digitális hang minősége, annál nagyobb a hangfájl információmennyisége. Paraméter Kódolási mélység Mintavételi frekvencia Telefonálás 8 bit - 8 kHz Közepes minőség 8 bit vagy 16 bit 8-48 kHz CD hang 16 bit - 48 kHz

V = I * M * t * k V - hangfájl hangereje, I - hang kódolási mélysége, M - hang mintavételezési frekvenciája, t - fájl hang időtartama, k - audio csatornák száma (monó mód k = 1, sztereó k = 2 )

Példa. Becsülje meg egy 1 perces időtartamú, jó minőségű sztereó audiofájl információmennyiségét, ha a kódolás "mélysége" 16 bit, a mintavételi frekvencia pedig 48 kHz. Egy 1 másodperces időtartamú hangfájl információs mennyisége: 16 bit * 48 000 * 2 = 1 536 000 bit = 187,5 KB Ez azt jelenti, hogy a bitsebességnek vagy lejátszási sebességnek 187,5 kilobájtnak kell lennie másodpercenként. Egy 1 perces időtartamú hangfájl információs mennyisége: 187,5 Kb / s * 60 s = 11 Mb

Zajeltávolítás Sztereó felvétel felosztása két különböző fájlra: Hangkeverés Effektusok alkalmazása A hangszerkesztés bármilyen átalakítás.

A hangszerkesztők lehetővé teszik a digitális hang minőségének és az audiofájl méretének megváltoztatását a mintavételi gyakoriság és a kódolási mélység változtatásával. A digitalizált hanganyag tömörítetlenül menthető univerzális WAV vagy tömörített MP3 audiofájlként. A hang tömörített formátumba mentésekor az alacsony intenzitású hangfrekvenciákat, amelyek "túlzóak" az emberi érzékelés szempontjából, és időben egybeesnek a nagy intenzitású hangfrekvenciákkal, a rendszer elveti. Ennek a formátumnak a használata lehetővé teszi az audiofájlok több tucatszori tömörítését, de visszafordíthatatlan információvesztéshez vezet (a fájlok nem állíthatók vissza eredeti formájukban).

A WAVE (.wav) a legszélesebb körben használt formátum. A Windows rendszerben hangfájlok tárolására szolgál. Az MPEG-3 (.mp3) ma a legnépszerűbb hangfájlformátum. MIDI (.mid) - magát a hangot nem tartalmazza, csak a hang lejátszásához szükséges parancsokat. A hang szintetizálása FM vagy WT szintézissel történik. Real Audio (.ra, .ram) – úgy tervezték, hogy valós időben játssza le a hangot az interneten. A MOD (.mod) egy olyan zenei formátum, amely digitalizált hangmintákat tárol, amelyeket aztán sablonként használhatunk az egyes hangjegyekhez.

Szerkesztési terület Idővonal Főmenü Eszköztárak http://www.audacity.ru/p1aa1.html

Tanuld meg az absztraktot, oldj meg feladatokat a füzetben. Hangkódolási feladatok 5. szint Határozza meg a 3,5”-es hajlékonylemezre elférő hangfájl hosszát. Kérjük, vegye figyelembe, hogy egy ilyen hajlékonylemezen 2847, 512 bájtos szektor van lefoglalva adattárolásra. a) alacsony hangminőséggel: monó, 8 bit, 8 kHz; b) kiváló hangminőséggel: sztereó, 16 bit, 48 kHz. "4" szint A felhasználó memóriája 2,6 MB. 1 perces időtartamú digitális hangfájlt kell rögzítenie. Mekkora legyen a mintavételezési frekvencia és a bitmélység? 3. szint Határozza meg a tárhely méretét egy olyan digitális audiofájl számára, amelynek lejátszási ideje 2 perc 44,1 kHz-es mintavételezési frekvenciával és 16 bites felbontással.

1 csúszda

2 csúszda

A 90-es évek eleje óta a PC-k képesek hanginformációkkal dolgozni. Minden hangkártyával, mikrofonnal, fejhallgatóval vagy hangszóróval rendelkező számítógép képes hanginformációkat rögzíteni, tárolni és lejátszani. * Grafikus információkkal dolgozunk grafikus szerkesztőkön keresztül, majd hanginformációkkal hangfájlszerkesztőkkel. Grafikus információkkal dolgozunk grafikus szerkesztők segítségével, majd hanginformációkkal hangfájl szerkesztők segítségével.

3 csúszda

Hanginformáció A hang levegőben, vízben vagy más közegben terjedő, folyamatosan változó intenzitású és frekvenciájú hullám. *

4 csúszda

A hanginformáció kódolásának folyamatában időbeli mintavétel történik, amikor a hanghullám külön kis időszakaszokra bontható. Minden ilyen területhez be van állítva egy bizonyos hangintenzitásérték. A mintavételezési folyamat végén az audio információkat a számítógép memóriájában tárolják bináris kódok formájában. *

5 csúszda

6 csúszda

Mikrofon segítségével a hang elektromos áram rezgésekké alakul, amelyek bizonyos amplitúdójúak. A mintavevő készülék (ADC) egy bizonyos tartományban méri az elektromos feszültséget, és a feszültség számértékét többbites bináris számmá alakítja. Fordított folyamat: A DAC bináris számokat alakít át elektromos feszültséggé. A DAC kimenetén kapott lépésjelet egy erősítő és egy hangszóró segítségével hanggá alakítják. * Audio információ feldolgozó eszközök

7 csúszda

8 csúszda

A hangvisszaadás minőségét két paraméter befolyásolja: a mintavételezési frekvencia és a hangkódolási mélység. A hangkódolási mélység a bináris kódban az amplitúdó (hangosság) értékének rögzítésére lefoglalt cella mérete. A modern hangkártyák 65536 különböző jelszintet vagy állapotot képesek kódolni (65536=2i, i=16 bit). Így a modern hangkártyák 16 bites hangkódolást (kódolási mélységet) biztosítanak. Minden mintánál az audiojel amplitúdójának értékéhez egy 16 bites kódot rendelünk. * Hanginformációs lehetőségek

9 csúszda

A mintavételezési frekvencia a műszer által 1 másodperc alatt végzett hangerő mérések száma. A frekvenciát hertzben (Hz) mérik. Egy másodpercenkénti mérés 1 Hz-es frekvenciának felel meg. 1000 mérés egy másodperc alatt - 1 kilohertz (kHz). A másodpercenkénti minták száma 8000 és 48000 között lehet, azaz. az analóg audiojel mintavételezési frekvenciája 8 és 48 kHz között lehet. *

10 csúszda

Az emberi fül 20 rezgés/másodperc (alacsony hang) és 20 000 rezgés/másodperc (magas hang) közötti frekvenciájú hangot érzékel. Minél nagyobb a hang frekvenciája és mintavételi mélysége, annál jobb lesz a digitalizált hang minősége. A minőségnek megfelelő legalacsonyabb minőségű digitalizált hang telefonos kommunikáció másodpercenként 8000-szeres mintavételezési sebességgel, 8 bites mintavételi mélységgel és egy hangsáv rögzítésével ("mono" mód) érhető el. *

11 csúszda

A digitalizált hang legmagasabb minősége, amely megfelel az audio CD minőségének, 48 000 másodpercenkénti mintavételezési frekvenciával, 16 bites kódolási mélységgel és két hangsáv rögzítésével érhető el (sztereó mód). *

Hangos információk kódolása és feldolgozása

A hang egy folyamatosan változó amplitúdójú és frekvenciájú hullám.

Minél nagyobb az amplitúdó, annál hangosabb a hang Minél nagyobb a frekvencia, annál nagyobb a hangszín

Hang
Hangerő be
decibel
alsó határ
érzékenység
emberi fül
0
levelek susogása
10
Beszélgetés
60
autó duda
90
Repülőgép hajtómű
120
fájdalomküszöb
140

Ahhoz, hogy a számítógép feldolgozza a hangot, a folyamatos hangjelet digitális diszkrét formává kell alakítani

Annak érdekében, hogy a számítógép
feldolgozza a hangot,
folyamatos hangjelzés
-ra kell konvertálni
digitális diszkrét forma
ideiglenes segítségével
diszkretizálás

Időbeli hangmintavétel

Nál nél)
Időbeli hangmintavételezés
t

A vett digitális hang minősége az időegységenkénti hangerőszint mérések számától, azaz a mintavételezési frekvenciától függ

Fogadott digitális hangminőség
a szintmérések számától függ
hangerő egységnyi idő alatt, azaz.
mintavételi ráta.
Minél több mérés
1 másodperc alatt készül el (annál több
mintavételi gyakoriság), annál pontosabb
digitális audio létra
követi a párbeszéd jelének görbéjét.

Digitális audio jellemzők: 1. frekvencia 2. mélység

A hang mintavételezési gyakorisága az a szám, ahányszor egy hang hangerejét mérik egy másodperc alatt.

Az audio mintavételezési frekvencia 8000 és 48000 hangerőmérés között lehet másodpercenként. (Hz)

A hangkódolási mélység (i) a diszkrét digitális hangerőszintek kódolásához szükséges információ mennyisége

Hangkódolási mélység
(i) a mennyiség
információt, hogy
kódoláshoz szükséges
diszkrét szintek
digitális hangerő.

Ha ismert a kódolási mélység, akkor a digitális hangerőszintek száma az N = 2i képlettel számítható ki, ahol i a kódolási mélység

Ha ismert a kódolási mélység,
majd a hangerőszintek számát
digitális hang kiszámítható
én
az N = 2 képlet szerint,
ahol i a kódolási mélység és
N - a digitális hangerőszintek száma
Hagyja az audio kódolási mélységet
akkor 16 bites
hangerőszintek száma
egyenlő:
N = 2i = 216 = 65536.

A digitalizált hang minősége

Minél nagyobb a frekvencia és
hang mintavételi mélység,
annál minőségibb
megszólal
digitalizált hang

A hangszerkesztők nem csak hang rögzítését és lejátszását teszik lehetővé, hanem szerkesztését is

A hangszerkesztők lehetővé teszik a digitális hang minőségének és a hangfájl méretének módosítását a mintavételezési frekvencia és a mélység módosításával

A hangszerkesztők lehetővé teszik
megváltoztatni a digitális minőséget
hangfájl hangereje és hangereje
frekvencia változtatásával
diszkretizáltság és mélység
kódolás. Digitalizált hang
tömörítés nélkül menthető
hangfájlok be
univerzális WAV formátum
vagy tömörített MP3 formátumban.

A legalacsonyabb minőségű digitalizált hang, amely megfelel a telefonos kommunikáció minőségének, 8000 másodpercenkénti mintavételezési sebességgel érhető el

A legalacsonyabb minőségű digitalizált hang,
megfelel a telefonos kommunikáció minőségének,
8000-es mintavételi gyakorisággal kapjuk
másodpercenkénti alkalommal, mintavételi mélység 8 bit és
egy hangsáv rögzítése (monó mód).
A legjobb minőségű digitalizált hangzás,
megfelelő
minőség
audio CD,
48 000-es mintavételi gyakorisággal érte el
másodpercenként egyszer, mintavételi mélység 16 bit
és két hangsáv rögzítése (mód
"sztereó").

Módok

Fájlméret V (bit) = frekvencia  (Hz) * i mélység (bit) * idő t (mp) * R mód (mono = 1, sztereó = 2) V =  * i * t * R

Fájlméret V (bit) =
frekvencia Hz) *
i mélység (bitek) *
idő t (mp) *
R mód (mono = 1, sztereó = 2)
V= *i*t*R

1. feladat

2. feladat

Becsülje meg a jó minőségű információ mennyiségét
1 perces sztereó hangfájl
ha a kódolás "mélysége" 16 bit, és a frekvencia
48 kHz-es mintavételezés.
Tájékoztató
hangerő
1 másodperc időtartama:
hang
fájlt
16 bit 48 000 2 = 1 536 000 bit = 187,5 KB
Tájékoztató
hangerő
1 perces időtartam egyenlő:
hang
187,5 KB/s 60 s 11 MB
fájlt