Презентация на тему: Работа со звуком

Работа со звуком
Основные свойства слуха
Восприятие по частоте
Порог слышимости
Уровень громкости
Основные характеристики звуковых сигналов
Уровень сигнала и его динамический диапазон
Частотный диапазон звуковых сигналов
Цифровое представление звуковых сигналов
Дискретизация
Квантование
Кодирование
Цифро-аналоговое преобразование
Сжатие звуковой информации
Стандарты звуковых файлов
Стандарты MPEG
Ogg Vorbis
WMA
Qdesign AIF
Система улучшенного кодирования AAC
Другие форматы
Синтез звука и основы MIDI
Аппаратные и программные средства обработки звука
Динамическая обработка звука
Частотная обработка звука
Создание специальных звуковых эффектов
Работа со звуком
1/27
Средняя оценка: 4.6/5 (всего оценок: 76)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (702 Кб)
1

Первый слайд презентации: Работа со звуком

Выполнили студенты ФИТУ 1-3: Столбовой Г.А. Чекалина В.Р. Кручинин Д.И. Михайленко В.А.

Изображение слайда
2

Слайд 2: Основные свойства слуха

Слух – способность биологических организмов воспринимать звуки органами слуха; функция слухового аппарата, возбуждаемая звуковыми колебаниями окружающей среды.

Изображение слайда
3

Слайд 3: Восприятие по частоте

Диапазон частот, которые способен слышать человек, называется слуховым или звуковым диапазоном и находится в пределах от 20 Гц до 20 кГц; более высокие частоты называются ультразвуком, а более низкие инфразвуком. Слышимую часть диапазона звуков разделяют на низкочастотные звуки – до 500 герц, среднечастотные – 500-10000 герц и высокочастотные – свыше 10000 герц.

Изображение слайда
4

Слайд 4: Порог слышимости

Нижний порог слышимости определён как 0 дБ, что соответствует 20-ти микропаскалям на частоте 1кГц, а определение верхнего предела слышимости, определяемый пределом растяжимости барабанной перепонки, относится к порогу дискомфорта. Минимальный порог, при котором звук остаётся слышен, зависит от частоты. Наибольшая чувствительность находится в диапазоне от 1 кГц до 5 кГц, с возрастом чувствительность понижается в диапазоне выше 2 кГц.

Изображение слайда
5

Слайд 5: Уровень громкости

Уровень громкости звука – относительная величина. Она выражается в фонах и численно равна уровню звукового давления в децибелах, создаваемого синусоидальным тоном частотой 1 кГц такой же громкости, как и измеряемый звук. Уровень звукового давления – измеренное по относительной шкале значение звукового давления, отнесённое к опорному давлению 20 мкПа, соответствующему порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц: Lp = 20 lg p/p0

Изображение слайда
6

Слайд 6: Основные характеристики звуковых сигналов

Природные звуки, звуки речи, музыки, шумы и другие звучания акустического окружения человека обычно рассматриваются как случайные сигналы весьма нерегулярной формы. Свойства таких сигналов определяются их статистическими характеристиками, которые отображаются в виде распределения случайных величин по уровню, по частоте и по времени. Среди основных характеристик звука выделяют среднее значение уровня, динамический диапазон, спектр, частотный диапазон и корреляционные функции.

Изображение слайда
7

Слайд 7: Уровень сигнала и его динамический диапазон

Звуковое давление - это давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Иногда под уровнем звукового сигнала подразумевают мощность, интенсивность звука. Звуковое давление – силовая величина, а интенсивность звука, пропорциональная квадрату звукового давления, – энергетическая величина. Динамический диапазон акустического сигнала характеризует диапазон изменения его уровней. Графически представленная зависимость уровня сигнала от времени называется уровнеграммой. Динамическим диапазоном называется разность квазимаксимального и квазиминимального уровней: Lмакс - Lмин.

Изображение слайда
8

Слайд 8: Частотный диапазон звуковых сигналов

Акустический сигнал также имеет изменяющийся состав частотного спектра. Частотные спектры разделяются на сплошные, дискретные, низко- и высокочастотные. Каждому источнику звука присущи свои особенности состава спектра, которые делают индивидуальную окраску звука. Эту окраску называют тембром.

Изображение слайда
9

Слайд 9: Цифровое представление звуковых сигналов

Цифровой сигнал является формой представления аналогового сигнала. Прежде, акустический сигнал необходимо представить в аналоговой форме, и только после этого станет возможным перевести его в цифровое представление. Процесс преобразования аналогового звукового сигнала в цифровой включает в себя несколько этапов: 1) аналоговый звуковой сигнал подается на аналоговый фильтр, который ограничивает полосу частот сигнала и устраняет помехи и шумы. 2) с помощью схемы выборки/хранения замеряются мгновенные значения амплитуды аналогового сигнала в определенные и постоянные моменты времени. 3) измеренные значения при дискретизации и квантовании регистрируются в виде набора нулей и единиц. 4) количество таких нулей и единиц или длинна цифрового слова, доступных для записи одного дискретного замера, будет диктовать максимальную разрядность и разрешение. Процесс представления аналоговых сигналов в цифровой форме – оцифровка – производится по средствам аналогово–цифровых преобразователей – АЦП. Сигнал, к которому применены дискретизация и квантование, называется цифровым.

Изображение слайда
10

Слайд 10: Дискретизация

Дискретизация - процесс превращения непрерывного сигнала в цифровой, путем измерения числовых значений амплитуды сигнала через равные интервалы времени. В общем случае период времени от одной выборки до следующей может различаться для каждой пары соседних выборок, но обычно при обработке сигнала, выборки следуют через фиксированный и постоянный промежуток времени. Этот промежуток в таком случае называют периодом дискретизации или интервалом выборок. Величину обратную периоду дискретизации называют частотой выборок или частотой дискретизации.

Изображение слайда
11

Слайд 11: Квантование

Квантование – разбиение диапазона отсчётных значений сигнала на конечное число уровней и округление этих значений до одного из двух ближайших к ним уровней. При этом значение сигнала может округляться либо до ближайшего уровня, либо до меньшего или большего из ближайших уровней в зависимости от способа кодирования. В АЦП округление может производится до ближайшего меньшего уровня.

Изображение слайда
12

Слайд 12: Кодирование

Кодирование - представление дискретных сигналов, передаваемых по цифровому каналу связи на расстояние по физическому каналу связи. В зависимости от целей кодирования различают следующие его виды: • Кодирование по образцу – используется всякий раз при вводе информации в компьютер для ее внутреннего представления. • Криптографическое кодирование (шифрование) – используется при необходимости защиты информации от несанкционированного доступа. • Эффективное или оптимальное кодирование – используется для устранения избыточности информации, т.е. для снижения ее объема. • Помехозащитное кодирование – используется для обеспечения заданной достоверности в случае, когда на сигнал накладывается помеха.

Изображение слайда
13

Слайд 13: Цифро-аналоговое преобразование

Во время цифро-аналогового преобразования цифровой сигнал, состоящий из дискретных отсчетов преобразуется в непрерывный сигнал ступенчатого вида, состоящий из прилегающих друг к другу прямоугольных импульсов. Для сглаживания выходного сигнала на выходе цифро – аналогового преобразователя ставится аналоговый фильтр, который так и называется сглаживающим. Сглаживающий фильтр также, как и аналоговый, вносит дополнительные искажения в полезный сигнал.

Изображение слайда
14

Слайд 14: Сжатие звуковой информации

Сжатие аудиоданных представляет собой процесс уменьшения скорости цифрового потока за счет сокращения избыточности цифрового звукового сигнала. Различают статистическую и психоакустическую избыточность цифровых сигналов. Сокращение статистической избыточности базируется на учете свойств самих звуковых сигналов, а психоакустичсской – на учете свойств слухового восприятия. Методы сокращения статистической избыточности аудиоданных также называют сжатием без потерь, а методы сокращения психоакустической избыточности – сжатием с потерями.

Изображение слайда
15

Слайд 15: Стандарты звуковых файлов

Цифровой аудиоформат — формат представления звуковых данных, используемый при цифровой звукозаписи, а также для дальнейшего хранения записанного материала на компьютере и других электронных носителях информации, так называемых звуковых носителях.

Изображение слайда
16

Слайд 16: Стандарты MPEG

MPEG-1 — группа стандартов цифрового сжатия аудио и видео, принятых MPEG (Moving Picture Experts Group — группой экспертов в области видео). Состоит из нескольких частей: синхронизация и мультиплексирование аудио и видео (MPEG-1 Program Stream), кодек для видео с прогрессивной разверткой, кодек для звука. MPEG-2 — название группы стандартов цифрового кодирования видео- и аудиосигналов, организации транспортных потоков видео и аудио информации, передачи сопутствующей информации. MPEG-3 разрабатывался группой MPEG как стандарт кодирования аудио и видео для Телевидения высокой четкости, имеющего скорость передачи данных в диапазоне от 20 до 40 Mбит/с. MPEG-4 — международный стандарт, используемый преимущественно для сжатия цифрового аудио и видео. Он появился в 1998 году и включает в себя группу стандартов сжатия аудио и видео и смежные технологии. MPEG-7, в отличие от предыдущих MPEG стандартов, предназначенных для кодирования, стандартизирует некоторые элементы, которые должны поддерживаться как можно большим количеством приложений.

Изображение слайда
17

Слайд 17: Ogg Vorbis

Vorbis — свободный формат сжатия звука с потерями, официально появившийся летом 2002 года. По функциональности и качеству аналогичен таким кодекам, как AAC, AC3 и VQF, превосходящим MP3. Психоакустическая модель, используемая в Vorbis, по принципам действия близка к MP3 и подобным, однако математическая обработка и практическая реализация этой модели существенно отличаются, что позволило авторам объявить свой формат совершенно независимым от всех предшественников. Для хранения аудиоданных в формате Vorbis чаще всего применяется медиаконтейнер Ogg, такой файл обычно имеет расширение.оgg и называется двойным именем Ogg Vorbis. Однако Ogg Vorbis называют и сам кодек без контейнера, так как он является частью проекта Ogg.

Изображение слайда
18

Слайд 18: WMA

Windows Media Audio — лицензируемый формат файла, разработанный компанией Microsoft для хранения и трансляции аудиоинформации. Номинально формат WMA характеризуется хорошей способностью сжатия, что позволяет ему превосходить формат MP3 и конкурировать по параметрам с форматами Ogg Vorbis и AAC. Большинство портативных аудиопроигрывателей поддерживает формат WMA наряду с MP3. Данный формат очень плохо поддерживается на альтернативных платформах вследствие его закрытости.

Изображение слайда
19

Слайд 19: Qdesign AIF

Audio Interchange File Format — формат аудиофайлов, разработан ный компанией Apple Computer в 1988 году на основе формата IFF компании Electronic Arts и чаще всего используе мый в компьютерах Apple Macintosh. Звуковые данные в стандартном файле формата AIFF представляют собой несжатую импульсно-кодовую модуляцию. Также существует и сжатая версия формата AIFF, которую называют AIFC (иногда AIFF-C), в которой для сжатия могут быть использованы различные кодеки. AIFF, наряду с CDA и WAV, является одним из форматов, используемых в профессиональных аудио- и видеоприложениях, так как в отличие от более популярного формата MP3, звук в AIFF кодируется без потерь в качестве.

Изображение слайда
20

Слайд 20: Система улучшенного кодирования AAC

Advanced Audio Coding (AAC) — формат аудиофайла с потерями. Изначально создавался как преемник MP3 с улучшенным качеством кодирования. Формат AAC вышел в свет в 1997 году как новая, седьмая часть семейства MPEG-2. Существует также формат AAC, известный как MPEG-4 Часть 3. По своей эффективности ААС вдвое превосходит Уровень II и в 1,4 раза Уровень III стандарта MPEG-2. Высококачественное воспроизведение звука достигается уже при скорости цифрового потока 96 кбит/с.

Изображение слайда
21

Слайд 21: Другие форматы

MusePack — открытый формат для хранения цифрового звука. Musepack схож с форматами MP3, Vorbis, AAC, AC3, WMA, Opus, но не использует второе dct-преобразование повышающее эффективность на средних и низких битрейтах, отсутствие которого не мешает кодеку получить большее качество на битрейтах выше 180 кбит/с. PAC - Perceptive Audio Coding (перцептуальное аудио кодирование). Формат разрабатывается фирмой Celestial Technologies. Появилась, а затем исчезла пробная бета версия программы для работы с этим форматом. Это программа совмещала в себе енкодер, плеер, CD-риппер и каталогизатор дисков. Формат отличается хорошим качеством звука при низких битрейтах и высокой скоростью кодирования. Wav (Waveform Audio File Format) — формат файла-контейнера для хранения записи оцифрованного аудиопотока, подвид RIFF. Этот контейнер, как правило, используется для хранения несжатого звука в импульсно-кодовой модуляции. Однако контейнер не налагает каких-либо ограничений на используемый алгоритм кодирования. MOD — формат файлов, разработанный для создания, хранения и воспроизведения музыкальных композиций на ПК Amiga. Своё название получил от того, что стал первым форматом, хранящим свои фрагменты (например, семплы) в других файлах – принцип модульности. Файлы этого формата имеют, как правило, расширение.mod. RealAudio – стандарт на потоковое вещание и на формат медиафайлов, принадлежащий фирме «RealNetworksProductsandServices». Среди плюсов данного кодека — поддержка потокового вещания, очень быстрое декодирование.

Изображение слайда
22

Слайд 22: Синтез звука и основы MIDI

Синтез звука - процесс генерации звука, представленного в виде дискретного сигнала. Существуют следующие основные методы синтеза звука: • Аддитивный. • Разностный (Субтрактивный). • Частотно-модуляционный ( FM -синтез). • Сэмплерный. • Таблично-волновой. • Метод физического моделирования. • WaveGuide. MIDI (Musical Instrument Digital Interface – цифровой интерфейс музыкальных инструментов) — стандарт цифровой звукозаписи на формат обмена данными между электронными музыкальными инструментами. П p и записи MIDI -потока в файл (. mid,. rmi ), он офо p мляется в один из т p ех станда p тных фо p матов: 0 - обычный MIDI -поток 1 - несколько па p аллельных потоков (до p ожек) 2 - несколько независимых последовательных потоков

Изображение слайда
23

Слайд 23: Аппаратные и программные средства обработки звука

К аппаратным средствам обработки звуковой информации относятся: модуль записи и воспроизведения звука; модуль синтезатора; модуль интерфейсов; модуль микшера; акустическая система. Программные средства обработки звуковой информации включают в себя: музыкальные редакторы; синтезаторы звуков; системы автоматического распознавания речи; звуковые редакторы; голосовые навигаторы; программы диктовки; программы для улучшения качества фонограмм.

Изображение слайда
24

Слайд 24: Динамическая обработка звука

Динамический диапазон сигнала характеризует разницу между его максимальным и минимальным уровнями. Задача динамической обработки – преобразовать звуковой сигнал в корректный для электроакустики вид. Динамическая обработка производится следующими типами устройств, представленных в виде электронных устройств или компьютерных программ: Компрессор – сжимает динамический диапазон обрабатываемого сигнала, понижая уровень звуков, превысивших установленный порог. Лимитер – сжимает динамический диапазон, но, в отличие от компрессора, не позволяет сигналу превышать определенный уровень. Гейт – противоположен лимитеру. Если лимитер отсекает самые громкие звуки, то гейт отсекает тихие. Гейт пропускает только те сигналы, уровень которых превосходит заданный порог, остальные отбрасывает. В основном предназначен для борьбы с шумами и паразитными сигналами. Экспандер – похож на гейт. Отличие состоит в том, что гейт не пропускает сигнал ниже порога, а экспандер понижает этот сигнал в заданном отношении.

Изображение слайда
25

Слайд 25: Частотная обработка звука

Частотная обработка проводиться над спектром сигнала, она позволяет изменять уровень различных частот сигнала, насыщать сигнал новыми гармониками, а также удалять различные частоты. На основе частотных преобразований спектра реализуются различные фильтры и эквалайзеры. Первая группа - устройства, предназначенные для ручного, оперативного изменения АЧХ звукового тракта. Эти устройства носят самые различные названия - эквалайзеры, темброблоки, усилители-корректоры, фильтры присутствия, и т.д. Отличительная их черта - все вышеперечисленные элементы трактов не имеют заранее заданной АЧХ. Их характеристики устанавливаются в процессе работы, причем вносимое ими в АЧХ изменение может быть как отрицательным – “завал”, так и положительным – “подъем” каких-либо полос частот звукового диапазона. Вторая группа - предназначены только для ограничения диапазона звукового тракта, они не дают возможности осуществлять подъем или завал отдельных частот звукового спектра, и могут изменять АЧХ только на краях звукового диапазона. Эти устройства носят название обрезных фильтров.

Изображение слайда
26

Слайд 26: Создание специальных звуковых эффектов

Звуковой эффект — искусственно созданный или усиленный звук, или обработка звука, применяемый для подчеркивания художественного или иного содержания. Типичными звуковыми эффектами, которые применяются при подготовке аудиоматериала являются: Вибpато ; Фленжеp ; Фейзеp ; Ревеpбеpация ; Дилэй (эхо ); Дистошн ; Вокодеp.

Изображение слайда
27

Последний слайд презентации: Работа со звуком

Спасибо за внимание.

Изображение слайда