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. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие.". Непрерывная звуковая волна может быть разбита на несколько основных компонентов. Временная дискретизация звука • Непрерывная звуковая волна разбивается на.
Непрерывная волна
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. В результате измерений звукового сигнала см. Пусть под запись одного результата измерения громкости в памяти компьютера отведено n бит.
Вы знаете, что это позволяет закодировать ровно 2n разных результатов измерений. Поэтому весь диапазон, в котором могут находиться результаты измерений громкости звука, можно разбить на 256 разных поддиапазонов — уровней громкости звука, каждому из которых присвоить свой уникальный код. После этого каждый имеющийся результат измерений громкости звука можно соотнести с некоторым поддиапазоном, в который он попадает, и кодировать его номером кодом соответствующего уровня громкости. В зависимости от ситуации на практике используются разные значения частоты дискретизации и глубины кодирования табл.
Таблица 3. Оценим объём звукового стереоаудиофайла с глубиной кодирования 16 бит и частотой дискретизации 44,1 кГц, который хранит звуковой фрагмент длительностью звучания 15 секунд. Увеличивая частоту дискретизации и глубину кодирования, можно более точно сохранить и впоследствии восстановить форму звукового сигнала.
Этот эффект называется интерференцией во времени. Конечно, в реальности механизм интерференции оказывается намного более сложным, однако его суть не меняется. Эффект возникновения биений используется при настройке двух музыкальных тонов в унисон например, при настройке гитары : настройку производят до тех пор, пока биения перестают ощущаться. Звуковая волна, при ее падении на границу раздела с другой средой, может отразиться от границы раздела, пройти в другую среду, изменить направление движения - преломиться от границы раздела это явление называют рефракцией , поглотиться или одновременно совершить несколько из перечисленных действий.
Степень поглощения и отражения зависит от свойств сред на границе раздела. Энергия звуковой волны в процессе ее распространения поглощается средой. Этот эффект называют поглощением звуковых волн. Существование эффекта поглощения обусловлено процессами теплообмена и межмолекулярного взаимодействия в среде. Важно отметить, что степень поглощения звуковой энергии зависит как от свойств среды температура, давление, плотность , так и от частоты звуковых колебаний: чем выше частота звуковых колебаний, тем большее рассеяние претерпевает на своем пути звуковая волна. Очень важно упомянуть также явление волнового движения в замкнутом объеме, суть которого состоит в отражении звуковых волн от стенок некоторого закрытого пространства. Отражения звуковых колебаний могут сильно влиять на конечное восприятие звука - изменять его окраску, насыщенность, глубину.
Так, звук идущий от источника, расположенного в закрытом помещении, многократно ударяясь и отражаясь от стен помещения, воспринимается слушателем как звук, сопровождающийся специфическим гулом. Такой гул называется реверберацией от лат. Эффект реверберации очень широко используется в звукообработке с целью придания звучанию специфических свойств и тембральной окраски. Способность огибать препятствия — еще одно ключевое свойство звуковых волн, называемое в науке дифракцией. Степень огибания зависит от соотношения между длиной звуковой волны ее частотой и размером стоящего на ее пути препятствия или отверстия. Если размер препятствия оказывается намного больше длины волны, то звуковая волна отражается от него. Если же размеры препятствия оказываются сопоставимыми с длиной волны или оказываются меньше ее, то звуковая волна дифрагирует.
Еще один эффект, связанный с волновым движением, о котором нельзя не вспомнить - эффект резонанса. Он заключается в следующем. Звуковая волна, создаваемая некоторым колеблющимся телом, распространяясь в пространстве, может переносить энергию колебаний другому телу резонатору , которое, поглощая эту энергию, начинает колебаться, и, фактически, само становится источником звука. Так исходная звуковая волна усиливается, и звук становится громче. Надо заметить, что в случае появления резонанса, энергия звуковой волны расходуется на «раскачивание» резонатора, что соответственно сказывается на длительности звучания. Эффект Допплера — еще один интересный, последний в нашем списке эффект, связанный с распространением звуковых волн в пространстве. Эффект заключается в том, что длина волны изменяется соответственно изменению скорости движения слушателя относительно источника волны.
Чем быстрее слушатель регистрирующий датчик приближается к источнику волны, тем регистрируемая им длина волны становится меньше и наоборот. Эти и другие явления учитываются и широко используются во многих областях, таких как акустика, звукообработка и радиолокация. Что же представляет собой звук в аудио аппаратуре? 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.
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?
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. 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.
Дифракция и дисперсия света. Не путать!
Непрерывная звуковая волна может быть разбита на несколько основных компонентов. Слайд 9Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки Частота. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука частота. 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.
Звук. Звуковая информация презентация
Временная дискретизация звука • Непрерывная звуковая волна разбивается на. Волны является когерентными, если разность их фаз постоянна во времени, а при сложении получается волна той же частоты. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определённая величина интенсивности звука. Качество непрерывного звукового сигнала в дискреиный сигнал зав. На что разбивается непрерывная звуковая волна. 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.
Физика 9 класс. §33 Отражение звука. Звуковой резонанс
Microsoft Office 2007. Структура офисного приложения. Microsoft PowerPoint. Microsoft Excel. Microsoft Access. Профилактика вирусов. Дублируя себя, вирус заражает другие программы. Основные методы борьбы с вирусами.
Звуки различной громкости Громкий звук Тихий звук Звуки различной высоты Низкий звук Высокий звук Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов двоичных нулей и единиц. Схема кодирования звука Звуковая волна Микрофон Переменный ток Звуковая плата Двоичный код Память ЭВМ Схема декодирования звука Память ЭВМ Двоичный код Звуковая плата Переменный ток Динамик Звуковая волна Схема преобразования звуковой волны в двоичный код Звуковая волна Микрофон Звуковая плата аудиоадаптер Память ЭВМ Схема воспроизведения звука, сохранённого в памяти ЭВМ Память ЭВМ Звуковая плата аудиоадаптер Динамик Звуковая волна Оцифровка перевод в цифровую форму цифровой сигнал аналоговый сигнал 10110101010011 аналоговый сигнал 13 Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени А t заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. Процесс преобразования непрерывного аналогового сигнала в дискретный прерывистый называется временной дискретизацей. Зависимость качества звука от глубины кодирования Глубина кодирования Соответствие звуков различных характеристик некоторым источникам звука Audio. CD Радиотрансляция 8 к.
Звуковой барьер в области аэродинамики — это технические трудности, которые возникают в результате явлений, связанных с передвижением летательного аппарата на скорости равной либо превышающей скорость звука.
Нужно понимать, что это не реальное препятствие, которое должен преодолеть самолет, будто какую-то невидимую стену, а больше абстрактное понятие. Оно возникло в то время, когда в авиации лишь задумывались о летательных аппаратах, которые могут перемещаться на высокой скорости — сверхзвуковой. Многие даже настаивали на недостижимости подобных результатов. Что такое скорость звука? Скорость звука — это скорость, с которой распространяются упругие волны в определенной среде. Данный показатель меняется в зависимости от среды. Преодоление скорости звука Как же происходит преодоление звукового барьера?
Самолет взлетает и постепенно разгоняется все сильнее. Его обтекает сверхзвуковой воздушный поток, в результате чего в носовой части образуется ударная волна. Их может быть и несколько — в зависимости от формы летательного аппарата. Схема образования ударной волны В данной области давление и плотность воздушной среды резко повышается. В момент, когда самолет превышает скорость звука, он проходит через эту область и возникает звук громкого хлопка, который похож на выстрел. Пилот в кабине никаких звуков не слышит — о преодолении звукового барьера он узнает только по специальным датчикам. Также ощутимы изменения в плане управления самолетом.
Для чего непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации? Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации. Как происходит кодирование различных звуков? 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.
Что такое разбиение звуковой волны на отдельные временные участки? Какой буквой обозначается глубина звука? В чем измеряется глубина звука? Чем измеряется глубина в физике?
На границе звукового барьера: что вы об этом знаете?
Например, следующая звуковая волна была разбита с глубиной кодирования, равной 3 битам (поэтому уровней громкости ровно 2 ^ 3 = 8 и каждый закодирован кодом, длиной в 3 символа) и частотой дискретизации 4 Гц. Если звуковая волна может раскачать препятствие – она его раскачивает, и вся энергия колебаний передаётся препятствию. Для этого звуковая волна разбивается на отдельные временные участки. На что разбивается непрерывная звуковая волна?. Дискретизация неидеальной звуковой волны.
Презентация, доклад на тему Кодирование звука для 10 класса
Волны является когерентными, если разность их фаз постоянна во времени, а при сложении получается волна той же частоты. это наибольшая величина звукового давления при сгущениях и разряжениях. Для этого звуковая волна разбивается на отдельные временные участки. На что разбивается непрерывная звуковая волна.