Курсова робота - Обробка звукової інформації
Пропонуємо нашим відвідувачам скористатися безкоштовним програмним забезпеченням «StudentHelp», яке дозволить вам лише за кілька хвилин виконати підвищення оригінальності будь-якого файлу у форматі MS Word. Після такого підвищення оригінальності ваша робота легко пройдете перевірку в системах антиплагіат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Програма «StudentHelp» працює за унікальною технологією так, що на зовнішній вигляд файл з підвищеною оригінальністю не відрізняється від вихідного.
Результат пошуку
ГЛАВА 1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ОБРОБКУ ЗВУКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ
1.2. Цифровий та аналоговий запис
Для перетворення дискретизованого сигналу в аналоговий вигляд, придатний для обробки аналоговими пристроями (підсилювачами і фільтрами) та подальшого відтворення через акустичні системи, служить цифроаналоговий перетворювач (ЦАП). Процес перетворення є зворотний процес дискретизації: маючи інформацію про величину відліків (амплітуди сигналу) і беручи певну кількість відліків в одиницю часу, шляхом інтерполювання відбувається відновлення вихідного сигналу. Спершу як найпростіший звуковий пристрій у комп'ютері використовувався вбудований динамік (PC speaker). Цей динамік приєднаний до порту на материнській платі, який має два положення - 1 і 0. Якщо цей порт швидко-швидко вмикати і вимикати, з динаміка можна витягти більш-менш правдоподібні звуки. Відтворення різних частот досягається за рахунок того, що дифузор динаміка має кінцеву реакцію і не здатний миттєво перескакувати з місця на місце, таким чином, він "плавно розгойдується" внаслідок стрибкоподібної змінинапруги на ньому. І якщо вагати його з різною швидкістю, то можна отримати коливання повітря на різних частотах. Природною альтернативою динаміку став так званий Covox - це найпростіший ЦАП, виконаний на кількох підібраних опорах (або готовій мікросхемі), які забезпечують переведення цифрового представлення сигналу в аналоговий - тобто реальні значення амплітуди. Covox простий у виготовленні і тому він мав успіх у любителів аж до того часу, коли звукова карта стала доступною всім.
У сучасному комп'ютері звук відтворюється і записується за допомогою звукової карти - підключається, або вбудована в материнську плату комп'ютера. Завдання звукової карти в комп'ютері - введення та виведення аудіо. Фактично це означає, що звукова карта є тим перетворювачем, який переводить аналоговий звук у цифровий і назад. Якщо описувати спрощено, то робота звукової карти можна пояснити так. Припустимо, що на вхід звукової карти подано аналоговий сигнал і картка включена (програмно). Спочатку вхідний аналоговий сигнал потрапляє в аналоговий мікшер, який займається змішуванням сигналів та регулюванням гучності та балансу. Мікшер необхідний, зокрема, надання можливості користувачеві керувати рівнями. Потім відрегульований і збалансований сигнал потрапляє в аналогово-цифровий перетворювач, де сигнал дискретизується і квантується, в результаті чого комп'ютер по шині даних направляється біт-потік, який і являє собою оцифрований аудіо сигнал. Висновок аудіо інформації майже аналогічний введення, тільки відбувається у зворотний бік. Потік даних, спрямований у звукову карту, долає цифро-аналоговий перетворювач, який утворює з чисел, що описують амплітуду сигналу,електричний сигнал; отриманий аналоговий сигнал може бути пропущений через будь-які аналогові тракти для подальших перетворень, у тому числі для відтворення. Потрібно зазначити, що якщо звукова карта обладнана інтерфейсом для обміну цифровими даними, то при роботі з цифровим аудіо ніякі аналогові блоки картки не задіяні.
1.3. Імпульсна та частотна модуляція. Зберігання оцифрованого звуку
Для зберігання цифрового звуку є багато різних способів. По-перше, блок оцифрованої аудіо інформації можна записати у файл "як є", тобто послідовністю чисел (значень амплітуди). І тут існують два способи зберігання інформації. Перший – PCM (Pulse Code Modulation – імпульсно-кодова модуляція) – спосіб цифрового кодування сигналу за допомогою запису абсолютних значень амплітуд (бувають знакове або беззнакове уявлення). Саме в такому вигляді записані дані на всіх аудіо CD. Другий спосіб - ADPCM (Adaptive Delta PCM - адаптивна відносна імпульсно-кодова модуляція) - запис значень сигналу над абсолютних, а відносних змінах амплітуд (приращениях). По-друге, можна стиснути або спростити дані так, щоб вони займали менший обсяг пам'яті, ніж записаними "як є". Тут також є два шляхи. Кодування даних без втрат (lossless coding) - це спосіб кодування аудіо, який дозволяє здійснювати стовідсоткове відновлення даних зі стисненого потоку. Такого способу ущільнення даних вдаються в тих випадках, коли збереження оригінальної якості даних критично. Існуючі сьогодні алгоритми кодування без втрат (наприклад, Monkeys Audio) дозволяють скоротити об'єм, що займає даними, на 20-50%, але при цьому забезпечити стовідсоткове відновлення оригінальних даних зотриманих після стиснення. Подібні кодери – це свого роду архіватори даних (як ZIP, RAR та інші), лише призначені для стиснення саме аудіо. Є другий шлях кодування - кодування даних із втратами (lossy coding). Мета такого кодування - будь-якими способами досягти схожості звучання відновленого сигналу з оригіналом при якомога меншому обсязі упакованих даних. Це досягається шляхом використання різних алгоритмів, що "спрощують" оригінальний сигнал (викидаючи з нього "непотрібні" слабочутні деталі), що призводить до того, що декодований сигнал фактично перестає бути ідентичним оригіналу, а лише схоже звучить. p align="justify"> Методів стиснення, а також програм, що реалізують ці методи, існує багато. Найбільш відомими є MPEG-1 Layer I, II, III (останнім є всім відомий MP3), MPEG-2 AAC (advanced audio coding), Ogg Vorbis, Windows Media Audio (WMA), TwinVQ (VQF), MPEGPlus, TAC, та інші. У середньому коефіцієнт стиснення, що забезпечується такими кодерами, знаходиться в межах 10-14 (раз). Треба особливо наголосити, що в основі всіх lossy-кодерів лежить використання так званої психоакустичної моделі, яка якраз і займається "спрощенням" оригінального сигналу. Говорячи точніше, механізм подібних кодерів виконує аналіз сигналу, що кодується, в процесі якого визначаються ділянки сигналу, в певних частотних областях яких є нечутні людському вуху нюанси (замасковані або нечутні частоти), після чого відбувається їх видалення з оригінального сигналу. Таким чином, ступінь стиснення оригінального сигналу залежить від ступеня його "спрощення"; сильне стиск досягається шляхом "агресивного спрощення" (коли кодер "вважає" непотрібними множинні нюанси), таке стиснення, природно, призводить до сильної деградації якості,оскільки видалення можуть підлягати як непомітні, а й значні деталі звучання. Говорячи про способи зберігання звуку в цифровому вигляді не можна не згадати і носії даних. Всім звичний аудіо компакт-диск, що з'явився на початку 80-х років, широкого поширення набув саме в останні роки (що пов'язано з сильним здешевленням носія та приводів). А раніше носіями цифрових даних були касети з магнітною стрічкою, але не звичайні, а спеціально призначені для так званих DAT-магнітофонів. Ці магнітофони використовувалися в основному в студіях звукозапису. Перевага таких магнітофонів була в тому, що, незважаючи на використання звичних носіїв, дані на них зберігалися в цифровому вигляді і ніяких втрат при читанні/запису на них не було (що дуже важливо при студійній обробці та зберіганні звуку). Сьогодні з'явилася велика кількість різних носіїв даних, окрім звичних для всіх компакт-дисків. Носії вдосконалюються і з кожним роком стають доступнішими та компактнішими. Це відкриває великі можливості для створення мобільних аудіо програвачів.