Принципы сжатия звуковой информации на основе алгоритмов MPEG

Одним из серьезных недостатков нынешней версии Musepack является ограничение на формат файла: 44КГц, 16 бит, стерео, что делает его неприменимым для, например, сжатия звуковых дорожек к фильмам на DVD. Отсутствие аппаратной поддержки также может стать препятствием при выборе формата.

WMA 8\9

Патент на формат Windows Media Audio, принадлежит Microsoft. Прообразом WMA был небезызвестный формат VQF, разработанный компанией Voxware в составе проекта TwinVQ в 1998 году. После этого компания отделилась от проекта и уже самостоятельно разработала формат Voxware Audio Codec. После его удачного шествия по всему миру, Microsoft заинтересовалась кампанией Voxware, включив поддержку Voxware Audio Codec в Windows Media Player, после чего купила ее. Вопрос качественного отличия MP3 и WMA до сих пор остается открытым. Результаты работы кодека WMA оказались немногим лучше, чем в случае использования MP3 с битрейтом 64Кб/с.

WMA8 является наиболее распростаненной на данный момент версией кодека WMA, нередко используемой для кодирования музыки дома. Значительным преимуществом по сравнению с остальными форматами является тот факт, что зачастую кодеки WMA уже установлены в системе. WMA9 - последняя имеющаяся на данный момент версия кодека, имеющая ряд улучшений, например, режим кодирования с переменным битрейтом. MP3 на данный момент является наиболее распространенным форматом аудиосжатия. Формат Windows Media Audio был разработан всенародно любимой Microsoft в качестве очередного "заместителя" MP3. Помимо обычных для разработчиков обещаний "качество звука, как у MP3, но при вдвое меньшем размере файла" создатели позаботились о защите данных внутри музыкально файла. На практике для рядового пользователя это оборачивалось невозможностью редактировать теги уже готового WMA файла, а также множеством проблем, связанных с так называемыми защищенными WMA файлами (например, записанный дома файл нельзя было воспроизвести на рабочем компьютере). Для того чтобы проиграть защищенный файл часто требовалось загрузить из интернет специальный сертификат, обычно позволявший прослушивать композицию в течение ограниченного времени, по окончании которого вам нужно было либо заплатить за использование файла и получить возможность слушать его в дальнейшем, либо купить компакт диск с понравившейся композицией. Формат постоянно совершенствуется, постепенно появляется поддержка более высоких битрейтов (до 160 Кб/с в новых версиях кодека).

Качество звучания WMA файла вполне сравнимо с качеством MP3 файла с тем же битрейтом, иногда превышая MP3 на низких битрейтах. Немалым плюсом можно считать то, что кодировщики WMA уже встроены в Windows, а последние версии Windows Media Player позволяют кодировать компакт диски сразу же в новый формат. На некоторых интернет сайтах, посвященных сжатию музыки можно встретить призывы не использовать WMA из-за его относительно низкого качества звучания. Лично я через некоторое время отказался от использования данного формата, т.к. на битрейтах 64 и 96Кб/с искажения и артефакты отчетливо слышны даже на не слишком качественной аппаратуре, а повышения качества по сравнению с аналогичными файлами MP3 на более высоких битрейтах я не заметил. Так что заявления Microsoft о том, что WMA 64Кб/с это «CD качество» советую рассматривать не более, чем глупую шутку. На сайте Microsoft регулярно проводит тестирование новых версий кодека (преимущественно на битрейтах до 128 Кб/с), противопоставляя им устаревшие или низкокачественные кодировщики MP3. Неудивительно, что WMA выходит в подобных тестах победителем. В данное время формат WMA наряду с MP3 поддерживается большим числом производителей портативных аппаратных проигрывателей, что является несомненным плюсом. Вряд ли файлы, сжатые по технологии WMA удовлетворят качеством звука любителей высококачественной музыки, но менее привередливых пользователей данный кодек вполне может устроить. Недавно появившийся формат WMA9, поддерживает кодирование с переменным битрейтом, а также сжатие без потерь (loseless) . Несмотря на это никаких принципиальных улучшений качества новая версия кодировщика не принесла: сжатие с потерями все еще недостаточно качественна, а результаты loseless компрессии хуже, чем у современных свободно распространяемых кодировщиков.

OGG Vorbis

Один из наиболее перспективных форматов сжатия. Он был опубликован в 2000 году. А главное - OGG Vorbis совершенно бесплатный. Принцип кодирования схож с MP3, но качество звука - значительно выше, и, в отличие от MP3, в файле, записанном в формате OGG, может содержаться до 250 каналов, а значит, можно кодировать звук Dolby Surround. Также OGG-файлы могут содержать изображение и тексты.

В качестве кодировщика и декодировщика использовались консольные программы Oggenc и Oggdec с сайта разработчика, основанные на финальной версии Xiph.Org libVorbis I.

Еще до выхода финальной версии кодировщика не утихал шум вокруг этого нового формата сжатия музыки. Заявления разработчиков выглядят заманчивыми: полная открытость формата и его свобода от различных патентов (в отличие от MP3 и многих других форматов), поддержка широкого диапазона частот дискретизации (8-48 Кгц) и битрейтов (от 16 до 256 Кб/с на канал), возможность кодирования не только стерео сигнала, но и нескольких каналов аудио данных, высокое качество звучания и многое другое. Считается, что битрейты 160-190 Кб/с достаточно для обеспечения звучания, на слух неотличимого от компакт диска.

Информация об исполнителе, названии композиции и т.д. хранится в Unicode, что позволяет избежать в тэгах проблем с символами, отличными от латиницы, да и сама по себе организация тэгов реализована более грамотно, чем в ID3V2 (достаточно новый формат тэгов MP3/AAC файлов). У разработчиков поистине наполеоновские планы: сделать OGG единственным форматом для хранения музыки и передачи ее через Интернет, вытеснив все остальные "коммерческие" форматы

AAC

Формат Advanced Audio Coding (расширенное аудио кодирование), также известный как MPEG2 nbc (not backwards compatible, не обратно совместимый) является преемником формата MP3. Сочетая в себе алгоритмы кодирования MPEG2/MPEG4 AAC имеет более широкие, чем MP3 возможности: возможность кодирования нескольких звуковых каналов с частотой дискретизации до 96Кгц и более высокое, чем у MP3 соотношение качество/размер делают его весьма привлекательным как для создания музыкальной коллекции, так и для кодирования многоканальных звуковых дорожек. Качество звучания файлов, сжатых при помощи AAC оценивается как отличное. Этот формат прекрасно подойдет как для архивного хранения музыки (без заметной потери качества), так и для создания небольшой высококачественной музыкальной коллекции. На данный момент уже есть несколько моделей аппаратных проигрывателей, имеющих поддержку формата AAC.

Тем не менее в использовании AAC есть свои трудности: алгоритмы кодирования, используемые в данном формате достаточно сложны, поэтому для создания AAC файла требуется значительное количество времени и системных ресурсов. Следует отметить, что существует несколько кодеков AAC, различающихся по качеству/скорости и не всегда совместимых друг с другом. По завершении работы над MP3 была начата разработка кодировщика, который обеспечивал бы лучшее качество звука при сохранении совместимости с MPEG-1. Результатом этих усилий стала технология MPEG-2 Advanced Audio Coding (AAC). AAC (Advanced Audio Coding) - это технология высококачественного кодирования аудиоинформации, используемая множеством приложений в области интернет-вещания и распространения музыки по электронным каналам. По результатам независимых тестов эффективность кодирования в формате AAC оказалась выше, чем в формате MP3, обеспечивая лучшее качество звука при меньшей скорости потока данных. Формат AAC разработан и стандартизирован как часть стандарта ISO/IEC MPEG-2 четырьмя компаниями - лидерами в области аудиокодирования (AT&T, Dolby Laboratories, Fraunhofer IIS и Sony Corporation) и поддерживается все растущим числом производителей программного обеспечения и аппаратных средств. Несмотря на то, что оба формата используют технологию трансформирования информации, они заметно различаются способом трансформации. AAC использует более современные способы кодирования. Например, на карте памяти объемом 32 МБ, используемой музыкальным проигрывателем Nokia, умещается вдове больше музыки в формате AAC, чем в формате MP3, при одинаковом качестве звука.

ADPCM

Кодек Microsoft ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation, адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция), некогда популярный у пиратов, не желавших тратить время на кодирование музыки в MP3 - далеко не образец качества. Для уменьшения объема файла приходилось создавать восьми или даже четырехбитные wave файлы с частотой дискретизации 22Кгц, что давало весьма слабый результат. И если MP3 файл с фиксированным битрейтом 128Кб/с звучит более-менее сносно (а для некоторых слушателей - идеально), то аналогичного размера wave файл, сжатый кодеком ADPCM звучит просто ужасно. ADPCM использует очень простой алгоритм сжатия, который обеспечивает высокую скорость кодирования на слабых компьютерах, но абсолютно неприменим для хранения музыки. Крайне низкое качество звучания при приемлемой степени сжатия привели к тому, что в данный момент для сжатия музыки данный кодек почти не используется. Исключением являются компьютерные игры, создатели которых нередко используют ADPCM WAV файлы для хранения саундтреков.

Liquid Audio

Еще один закрытый коммерческий формат. Используя современные высококачественные алгоритмы AAC и ATRAC он позволяет получить результат по качеству звучания превосходящий аналогичный MP3 файл. Кроме самого аудиотрека внутри LQT файла может храниться дополнительная информация: сведения об исполнителе и альбоме, тексты песен, графика и т.д. Содержимое файла шифруется во избежание нелегального копирования. Недостатком для домашнего использования может являться сложность декодирования файлов LQT в wave (для последующей записи на CD-R/RW) и отсутствие бесплатных кодировщиков. Для кодирования музыки дома лучше подойдет "обычный" AAC.

3.3 Заключение по 3-й главе

В третьей главе были рассмотрены и изучены различные форматы звуковых файлов, их особенность, преимущества по сравнению их аналогу, а также их недостатки. Такое разнообразие цифровых звуковых форматов обусловлена тем, что каждый производитель звуковых форматов желает чтобы его продукт стал популярным и общепринятым. Также имеет фактор в данном вопросе первенство в индустрии аудио бизнеса. То есть, те производители которые впервые предложили рынку свои форматы и дальнейше усовершенствовали свои продукты. Но на ряду с этими явлениями выпускались новые виды форматов других производителей, в которых учитывались все нюансы звукового воспроизведения и редактирования. Но к сожалению данные форматы не стали голабльно масштабными по сравнению звуковых форматов MPEG. Форматы MPEG предназначались прежде всего для качественного оцифрования видео с звуковым сопровождением. Различные форматы MPEG для видео масштабно используется в наземном цифровом телевидении, а также в спутниковым телевидением. А формат MPEG layer III сокращенно MP3 стал общеизвестным и очень популярным. На сегодняшний день все выпускаемые сотовые телефоны, флагманские продукты и планшеты поддерживают формат MP3.

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

4.1 Требования к организации рабочего места

Привлекательность рабочего места способствует росту продуктивности и улучшению самочувствия персонала. Рабочие места менеджеров, работников аппарата управления и всех сотрудников должны быть организованы и оборудованы с учетом целого ряда требований, основными из которых являются следующие:

-информационные,

-экономические,

-эргономические,

-гигиенические,

-эстетические,

-технические и организационные требования.

Информационные требования охватывают комплекс мероприятий по информационному обеспечению работы менеджера: определение объемов и структуры информации, которая поступает на рабочее место, обрабатывается на нем, создается и передается на другие рабочие места. Информация, которая концентрируется на рабочем месте, должна отвечать общим принципам научной организации труда, требованиям к управленческой информации и быть достаточной для выполнения служебных обязанностей.

Экономические требования предусматривают такую организацию рабочего места, при которой затраты на его содержание минимальные, однако достаточные для его нормального функционирования.

Эргономические требования изучаются и формулируются отраслью науки, называемой эргономикой. Эргономика изучает функциональные возможности человека в трудовых процессах с целью создания для него оптимальных условий труда, которые делают его высокопродуктивным и надежным, одновременно обеспечивают человеку необходимые удобства и сохраняют его силу, здоровье и трудоспособность. Таким образом, все, что окружает работающего человека, - помещение, мебель, оборудование, машины, механизмы, должно отвечать требованиям эргономики и быть максимально приспособленным к человеку, к его физической, физиологической и эстетической природе.

Гигиенические требования - это требования к освещенности, воздухообмену, температурному режиму, влажности, шуму и другим факторам среды, которые влияют на здоровье и трудоспособность человека.

Эстетические требования. Продуктивность - труда человека в значительной степени зависит от внешнего оформления среды, в которой он трудится. Это внешний вид помещения и орудий труда, их цветовая гамма, наличие живых цветов.

Технические требования. Для любой работы необходим определенный простор для размещения мебели, оборудования, проходов и самого работника. Должна учитываться особенность работы управленческого персонала: необходимость общения в процессе работы с другими людьми, для которых также необходима площадь. Санитарными нормами предусмотрены размеры рабочих площадей и мебели для различных категорий служащих.

Организационные требования. Должна быть определена сфера компетенции работника на определенном рабочем месте, его права, обязанности, подчиненность, вертикальные и горизонтальные связи с другими рабочими местами, формы и методы стимулирования эффективной работы. Эти вопросы решаются путем разработки положений о структурных подразделениях и должностных инструкций.

В последнее время на многих предприятиях интенсивно внедряются японские методы управления производительностью труда, включающие, в том числе, и повышение культуры производства. Применительно к организации рабочего места эти методы предусматривают следующие требования:

- убрать ненужные предметы с рабочего места;

- правильно располагать и хранить необходимые предметы и инструменты;

- постоянно поддерживать чистоту и порядок на рабочем месте;

- постоянно поддерживать рабочее место в готовности к проведению работ;

- каждому работнику усвоить и неукоснительно соблюдать перечисленные требования.

4.2 Защита от электромагнитных полей и лазерного излучения

Электромагнитные волны возникают при ускоренном движении электрических зарядов. Электромагнитные волны - это взаимосвязанное распространение в пространстве изменяющихся электрического и магнитного полей. Совокупность этих полей, неразрывно связанных друг с другом, называется электромагнитным полем. Несмотря на то, что длина электромагнитных волн и их свойства различны, все они, начиная от радиоволн и заканчивая гамма-излучением, - одной физической природы. Исследованный в настоящее время диапазон электромагнитных волн состоит из волн с длинами, соответствующими частотам от 10³ до 10²⁴Гц. По мере убывания длины волны в диапазон включаются радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет (световые лучи), ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение и гамма-излучение.

Источниками электромагнитных полей являются атмосферное электричество, космические лучи, излучение солнца, а также искусственные источники: различные генераторы, трансформаторы, антенны, лазерные установки, микроволновые печи, мониторы компьютеров и др. На предприятиях источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), измерительные приборы, устройства защиты и автоматики, соединительные шины и др. В зависимости от длины волны электромагнитное излучение делят на ряд диапазонов

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме не зависит от длины волны и равна: С = 2,997925 * 10⁸ м/с.

Электромагнитная волна, распространяясь в неограниченном пространстве со скоростью света, создает переменное электромагнитное поле, которое способно воздействовать на заряженные частицы и токи, в результате чего происходит превращение энергии поля в другие виды энергии. Как уже сказано выше, переменное электромагнитное поле представляет собой совокупность магнитного и электрического полей, количественной характеристикой которых являются напряженность электрического поля Е (размерность - вольт на метр, или, сокращенно, В/м) и напряженность магнитного поля Н (размерность - ампер на метр, или, сокращенно, А/м). Величины Е и Н - векторные, их колебания происходят во взаимо перпендикулярных плоскостях.

При распространении в воздухе или в вакууме Е =377 Н.

Плотность потока энергии (I) может быть записана (в векторной форме) как . Эти величины показывают, какое количество энергии протекает за 1 с через площадку, расположенную перпендикулярно движению волны.

Если сформировавшаяся электромагнитная волна имеет сферическую форму, то справедливо следующее равенство:

, (4.1)

где P_ист - мощность источника излучения, Вт;

r - расстояние от источника излучения, м.

Отсюда можно определить напряженность электрического поля по формуле:

E = . (4.2)

Начиная от источника излучения всю область распространения электромагнитных волн принято условно разделять на три зоны: ближнюю, промежуточную и дальнюю. Радиус ближней зоны приблизительно составляет 1/6 волны от источника излучения, а дальняя зона начинается на расстоянии, равном примерно 6 длинам волн; промежуточная зона находится между ними.

Переменные электромагнитные поля способны оказывать негативное воздействие на организм человека, последствия которого зависят от напряженности электрического и магнитного полей, частоты излучения, плотности потока энергии, размера облучаемой поверхности тела человека и индивидуальных способностей его организма. Ткани человеческого организма поглощают энергию электромагнитного поля¹, в результате этого происходит нагрев тела человека. Интенсивнее всего электромагнитные поля воздействуют на органы и ткани с большим содержанием воды: мозг, желудок, желчный и мочевой пузырь, почки. При воздействии электромагнитного излучения на глаза человека возможно помутнение хрусталика (катаракта).

Как известно, человеческий организм обладает свойством терморегуляции, т. е. поддержания постоянной температуры тела. При нагреве человеческого организма в электромагнитном поле происходит отвод избыточной теплоты до плотности потока энергии I = 10 мВт/см². Эта величина называется тепловым порогом, начиная с которого система терморегуляции не справляется с отводом генерируемого тепла, происходит перегрев организма человека, что негативно сказывается на его здоровье.

Воздействие электромагнитных полей с интенсивностью, меньшей теплового порога, также небезопасно для здоровья человека. Оно нарушает функции сердечно-сосудистой системы, ухудшает обмен веществ, приводит к изменению состава крови, снижает биохимическую активность белковых молекул. При длительном воздействии на работающих электромагнитного излучения различной частоты возникают повышенная утомляемость, сонливость или нарушение сна, боли в области сердца, торможение рефлексов и т.д.

Произошедшие под действием электромагнитных полей нарушения в организме обратимы, если в нем не произошло патологических изменений. Для этого необходимо либо прекратить контакт с излучением, либо разработать мероприятия по защите от него.

При воздействии на организм человека постоянных магнитных и электростатических полей с интенсивностью, превышающей безопасный уровень, могут развиться нарушения в деятельности сердечно-сосудистой системы, органов дыхания и пищеварения, возможно изменение состава крови и др. Электрические поля промышленной частоты (f = 50 Гц) воздействуют на мозг и центральную нервную систему.

Между человеком, находящимся в таком поле и обладающим определенным потенциалом, и металлическим проводником с меньшим потенциалом может возникнуть электрический заряд, приводящий к судорожным сокращениям мышц или иным, более тяжелым последствиям (см. гл. 20).

Предельно допустимые уровни облучения в диапазоне радиочастот определяются ГОСТом 12.1.006-84 «Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля». В соответствии с этим нормативным документом установлена предельно допустимая напряженность электрического поля (E_пд, В/м) в диапазоне 0,06 - 300 МГц и предельно допустимая энергетическая нагрузка за рабочий день [ЭН, (В/м)2?ч]. Между этими величинами существует следующая связь:

, (4.3)

где Т - время воздействия в течение рабочего дня, ч.

Для частот 0,06-3,0 МГц: = 500 В/м, = 20 000 (В/м)² ч

Для частот 3,0-30 МГц: = 300 В/м, = 7000 (В/м)²ч

Для частот 30-300 МГц: = 80 В/м, = 800 (В/м)²ч

Предельно допустимая напряженность магнитного поля в диапазоне частот 0,06 - 3 МГц в соответствии с названным выше ГОСТом должна составлять H_ПД = 50 А/м. Между этой характеристикой и предельно допустимой энергетической нагрузкой за рабочий день [, (А/м)2?ч] существует следующая зависимость:

, (4.4)

где Т - время воздействия, ч (величина не должна превышать 200 А/м²).

Рассмотрим основные методы защиты от электромагнитных излучений. К ним следует отнести рациональное размещение излучающих и облучающих объектов, исключающее или ослабляющее воздействие излучения на персонал; ограничение места и времени нахождения работающих в электромагнитном поле; защита расстоянием, т. е. удаление рабочего места от источника электромагнитных излучений; уменьшение мощности источника излучений; использование поглощающих или отражающих экранов; применение средств индивидуальной защиты и некоторые др.

Из перечисленных выше методов защиты чаще всего применяют экранирование или рабочих мест, или непосредственно источника излучения. Различают отражающие и поглощающие экраны. Первые изготавливают из материалов с низким электросопротивлением, чаще всего из металлов или их сплавов (меди, латуни, алюминия и его сплавов, стали). Весьма эффективно и экономично использовать не сплошные экраны, а изготовленные из проволочной сетки или из тонкой (толщиной 0,01-0,05 мм) алюминиевой, латунной или цинковой фольги. Хорошей экранирующей способностью обладают токопроводящие краски (в качестве токопроводящих элементов используют коллоидное серебро, порошковый графит, сажу и др.), а также металлические покрытия, нанесенные на поверхность защитного материала. Экраны должны заземляться.

Защитные действия таких экранов заключаются в следующем. Под действием электромагнитного поля в материале экрана возникают вихревые токи (токи Фуко), которые наводят в нем вторичное поле. Амплитуда наведенного поля приблизительно равна амплитуде экранируемого поля, а фазы этих полей противоположны. Поэтому результирующее поле, возникающее в результате суперпозиции (сложения) двух рассмотренных полей, быстро затухает в материале экрана, проникая в него на малую глубину.

Эффективность действия экрана, или эффективность экранирования (Э), может быть рассчитана по формуле:

Э = (4.5)

Где I₀ - плотность потока энергии в данной точке при отсутствии экрана Вт/м²; I - плотность потока энергии в той же точке при наличии экрана, Вт/м²; или выражена в децибелах:

. (4.6)

Например, замкнутый экран, сваренный из листовой стали непрерывным швом, имеет эффективность экранирования в диапазоне частот 0,15-10 000 МГц примерно 100 дБ.

Другой вид экранов - поглощающие. Их действие сводится к поглощению электромагнитных волн. Эти экраны изготавливаются в виде эластичных и жестких пенопластов, резиновых ковриков, листов поролона или волокнистой древесины, обработанной специальным составом, а также из ферромагнитных пластин. Отраженная мощность излучения от этих экранов не превышает 4%. Например, радиопоглощающий материал «Луч», изготовленный из древесных волокон, в диапазоне длин волн излучения 0,15-1,5 м имеет отраженную мощность 1-3%.

Существуют и другие типы экранов, например, многослойные.

Экранами могут защищаться оконные проемы и стены зданий и сооружений, находящихся под воздействием электромагнитного излучения (ЭМИ). Строительные конструкции (стены, перекрытия зданий), а также отделочные материалы (краски и т.д.) могут либо поглощать, либо отражать электромагнитные волны.

Для защиты от электрических полей промышленной частоты, возникающих вдоль линий высоковольтных электропередач (ЛЭП), необходимо увеличивать высоту подвеса проводов линий, уменьшать расстояние между ними, создавать санитарно-защитные зоны вдоль трассы ЛЭП на населенной территории. В этих зонах ограничивается длительность работ, а также заземляются машины и оборудование.

Особым видом электромагнитного излучения является лазерное излучение, которое генерируется в специальных устройствах, называемых оптическими квантовыми генераторами или лазерами. Эти устройства широко применяются в различных областях науки и техники, в том числе для обработки различных материалов (получение отверстий, резка и т.д.), в медицине (проведение различных операций), в системах связи для передачи сигналов по лазерному лучу, для измерения расстояний, для получения объемных изображений предметов - голограмм и в ряде других областей.

Рубиновые лазеры излучают в оптической части спектра. Длительность импульсов составляет от нескольких миллисекунд (мс) до сотен наносекунд (нc). Энергия одного импульса может достигать сотен джоулей при мощности в сотни мегаватт (1МВт = 10⁶Вт). В настоящее время разработан ряд оптических квантовых генераторов, использующих различные оптические среды (фтористый кальций, вольфрамат кальция, различные газы и др.). Эти лазеры могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режимах.

Лазерное излучение - электромагнитное излучение, генерируемое в диапазоне волн 0,2-1000 мкм. Этот диапазон делится на следующие области спектра в соответствии с биологическим действием лазерного луча: 0,2-0,4 мкм - ультрафиолетовая область, 0,4-0,75 - видимая, 0,75-1,4 мкм - ближняя инфракрасная, свыше 1,4 мкм - дальняя инфракрасная область. Наиболее часто используют в технике лазеры с длинами волн, мкм: 0,34, 0,49-0,51, 0,53, 0,694, 1,06 и 10,6.

Воздействие излучения лазера на организм человека до конца не изучено. При работе лазерных установок на организм человека могут воздействовать следующие опасные и вредные производственные факторы: мощное световое излучение от ламп накачки, ионизирующее излучение, высокочастотные и сверхвысокочастотные электромагнитные поля, инфракрасное излучение, шум, вибрация, возникающие при работе лазерных установок, и др.

При воздействии лазерного излучения на организм человека возникают различные биологические эффекты, которые зависят от энергетических и временных параметров излучения и в первую очередь от энергетической экспозиции в импульсе, длины волны и времени воздействия лазерного излучения, вида облучаемой ткани человеческого организма и ряда других факторов. Энергетическая экспозиция может быть рассчитана по формуле:

Н = Е_е t , (4.7)

где Н - энергетическая экспозиция;

Е_е - энергетическая освещенность (отношение энергии излучения, падающей на рассматриваемый участок поверхности, к его площади); t - время воздействия лазерного излучения.

Таким образом, с физической точки зрения энергетическая экспозиция - это отношение энергии излучения, падающей на рассматриваемый участок поверхности, к площади этого участка, умноженное на длительность облучения.

Различают первичные и вторичные биологические эффекты, возникающие под действием лазерного излучения. Первичные изменения происходят в тканях человека непосредственно под действием излучения (ожоги, кровоизлияния и т.д.), а вторичные (побочные явления) вызываются различными нарушениями в человеческом организме, развывшимися вследствие облучения.

Наиболее чувствителен к воздействию лазерного излучения глаз человека. Воздействие на него лазерного излучения может привести к ожогам сетчатки и даже к потере зрения. Опасно попадание лазерного луча и на кожу человека, в результате чего могут возникнуть ожоги различной степени тяжести и даже обугливание кожи. Лазерные лучи высокой интенсивности могут вызвать не только повреждения кожи, но и поражение различных внутренних тканей и органов человека, что выражается в виде кровоизлияний, отеков, а также свертывания или распада крови.

Основным нормируемым параметром является энергетическая экспозиция (Н, Дж/см²) облучаемых тканей за определенное время воздействия лазерного излучения. Если нормируемая величина Н (предельно допустимый уровень) не превышена, то у работающих под воздействием лазерного излучения не будут вызываться первичные и вторичные биологические эффекты. Величина предельной энергетической экспозиции зависит от длины волны лазерного излучения и длительности его воздействия на работающего. Пример такого нормирования для лазерного излучения с длиной волны от 0,2 до 0,4 мкм представлен в табл. 18.3. Общее время облучения в этом случае составляет рабочий день. Энергетическая экспозиция нормируется на роговице глаза и коже.

Предельно допустимые уровни лазерного излучения (энергетической экспозиции) относятся к длинам волн от 0,2 до 20 мкм. Кроме того, в Санитарных нормах для длин волн от 0,4 до 1,4 мкм установлены предельно допустимые уровни энергетической экспозиции сетчатки глаза. Для видимой части спектра (0,4-0,75 мкм), кроме рассмотренных характеристик, дополнительно нормируется энергия излучения (Q, Дж) на сетчатке глаза.

К основным коллективным средствам защиты от лазерного излучения относятся применение защитных экранов и кожухов; использование телевизионных систем наблюдения за ходом технологического процесса с использованием лазера, а также систем блокировки и сигнализации; ограждение лазерно-опасной зоны, размеры которой определяют или расчетным, или экспериментальным путем. Следует защищаться не только от прямого излучения лазера, но и от рассеянного и отраженного излучений.

Напряженность постоянного магнитного поля может быть измерена отечественными приборами Ш1-8 или Ф-4355. Магнитное поле промышленной частоты при напряженности до 15 кА/м измеряют отечественным прибором Г-79, а в диапазоне частот 0,01-30 МГц - приборами ПЗ-15, П3-16и ПЗ-17. Три последних прибора могут быть рекомендованы и для измерения напряженности электрического поля в диапазоне частот 0,01-300 МГц. Для измерения плотности потока энергии электромагнитного поля применяют отечественные приборы ПЗ-9, ПЗ-18, ПЗ-19 и ПЗ-20, которые перекрывают частотный диапазон 0,3-400 ГГц.

Для измерения характеристик лазерного излучения применяются дозиметры типа ИЛД-2М и ЛДМ-2. Первый обеспечивает измерение параметров лазерного излучения в спектральных диапазонах 0,49-1,15 и 2-11 мкм, он дает прямые показания измеряемых параметров при работе на длинах волн 0,53; 0,63; 0,69; 1,06 и 10,6 мкм. На остальных длинах волн (0,49- 1,15 мкм) дозиметр обеспечивает косвенные измерения. Прибор ЛДМ-2 предназначен для определения параметров лазерного излучения в спектральных диапазонах 0,49-1,15 и 2-11 мкм. Прямые измерения этот дозиметр осуществляет на длинах волн 0,53; 0,63; 0,69; 0,91; 1,06 и 10,6 мкм.

Для индивидуальной защиты от электромагнитного излучения применяют специальные комбинезоны и халаты, изготовленные из металлизированной ткани (экранируют электромагнитные поля), а для защиты от действия лазера обслуживающий персонал должен работать в технологических халатах, изготовленных из хлопчатобумажной или бязевой ткани светло-зеленого или голубого цвета.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Во время написания дипломной квалификационной работы был рассмотрен большой объём теоретической и документальной информации, суть которой изложена в её начальной или обзорной части.

В данной работе проведен обзор основных концепций вэйвлет-анализа, запрограммированы алгоритмы разложения и восстановления, исследованы особенности вэйвлет-разложений.

Реализован способ разбиения сигнала на сегменты основанный на методе динамического программирования. Предложена схема сжатия сегмента сигнала, особенность которой состоит в разложении массива коэффициентов на массив мантисс и массив экспонент.

Также были рассмотрены методы звукозаписи, теория цифрового преобразования звука, математические алгоритмы стандартов Vorbis и MPEG и различные стандарты сжатия и кодирования звука. Среди которых явное лидирующее место имеют стандарты Vorbis и MPEG. Был сделан сравнительный анализ стандартов цифрового сжатия звука. Были изучены особенности построения оцифрованного звука, особенности стандарта MPEG и его иерархия.

При изучении различных стандартов звуковой информации были сделаны выводы что формат MPEG Layer III имеет высокую оценку по качеству сжатия и воспроизведения и по размещения его на носители. Также стоит отметить другие форматы цифрового «звука» такие как Ogg и Wav имеют специфическое предназначение и используются для озвучивания компьютерных приложений и игр. Формат MPEG Layer III популярный как mp3 имеет характер для воспроизведения на mp3 плеерах, сотовых телефонах, различных планшетах. Формат mp3 признан как наиболее подходящим не только для пользовательского слушания, но и для воспроизведения его на радиостанциях и в телевидении. Данный формат легко импортируется в различные форматы видео, а также удобен для озвучивания при монтаже видео файлов. Практически все операционные системы персональных компьютеров имеют кодеки для воспроизведения и редактирования MP3 файлов.

По словам экспертов, формат MPEG Layer III разработан так совершенно, что ближайшие десять лет не выйдут форматы звуковых файлов которые могли бы превзойти его. Поэтому изучение MPEG кодирования аудио и видео считается актуальным, и его дальнейший рост в аудио и видео индустрии обусловлен его преимуществами. Но немаловажен и недостатки стандарта MP3, на низких битрейтах звуковые файлы данного формата теряют качество. Но учесть «объем» данных файлов можно утверждать что формат MPEG Layer III имеет лидирующее место среди аналогичных форматов.

Список использованной литературы

информация звуковой формат сжатие

1. Нагорный А. Vorbis против всех? Или какой кодек выбрать для сжатия аудио // портал Hardvision, 2010 (http://www.hardvision.ru/?dir=soft&doc=ogg_vorbis).

2. Alexander C., Strauss N., The Ogg Vorbis CODEC project, Xiph.Org., 2003 (http://www.xiph.org/ogg/vorbis/).

3. Hardle W., Kerkyacharian G., Picard D., Tsybakov. A. Wavelets, Approximation, and Statistical Applications (Lecture Notes in Statistics, Vol 129). New York: Springer-Verlag, 1997.

4. Алексеев К.А. Теория и практика шумоподавления в задаче обработки сейсмоакустических сигналов // Обработка сигналов и изображений. Wavelet Toolbox, Консультационный центр Matlab, 2010. ( http://matlab.exponenta.ru/wavelet/book5/index.php).

5. Алексеев К.А. Вейвлеты, аппроксимация и статистические при-ложения // Обработка сигналов и изображений. Wavelet Toolbox, Кон-сультационный центр Matlab, 2010. (http://matlab.exponenta.ru/wavelet/book6/index.php).

6. Таха Х. Введение в исследование операций. М.: изд. дом “Вильямс”, 2001.

7. Чуи К. Введение в вейвлеты М. еМиръ, 2001.

8. Войнаровский М. Психологика // Быстрое преобразование Фурье, 2002-2003 (http://psi-logic.narod.ru/fft/fft.htm).

9. Кантор И. Алгоритмы и методы (http://algolist.manual.ru/compress/standard).

10. Смирнов М. Введение в PPM (http://www.compression.ru/download/articles/ppm/smirnov_2000_ppm_faq.htm l).

11.Александр Колганов, Системы мультимедиа сегодня // HARD&SOFT №4 апрель 1995г.

12.Антон Веснушкин, «Живое» видео на PC // HARD&SOFT №6 декабрь 1994г.

13.Андрей Борзенко, Программное обеспечение для мультимедиа // HARD&SOFT №2 февраль 1995г.

14.Роман Косячков, Властелины Пеллинора // Компьютерра №38 (316) сентябрь 1999г.

15.Сергей Бобровский, Стратегии // PC WEEK №21 июнь 2001г.

www.ixbt.ru, раздел SOFT.

16.Мультимедиа - синтез трех стихий. С. Новосельцев // Компьютер-Пресс №7 1991г.

17. Мультимедиа-ПК. В. Дьяконов // Домашний Компьютер №1 1996г.

18. Рош У.Л. Библия мультимедиа. Киев: ДиаСофт, 1998, 800 с.

19. Информационная культура: Кодирование информации. Информационные модели. 9-10-е классы. М.: Дрофа, 2000, 208 с.

20. Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебное пособие для 10-11-х классов. Углубленный курс. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000, 440 с.

21. Кенцл Т. Форматы файлов Internet. СПб.: Питер, 1997, 320 с.

22. Симаненков Д. Тема номера. Компьютерра № 30-31, с. 20-33; № 32/1998, с. 20-28 (http://www.computerra.ru/offline/1998/258 и http://www.computerra.ru/offline/1998/260).

23. Еремин Е.А. Представление звуковой информации в ЭВМ. Информатика 2004, № 45, с. 16-17.

24.Экология и безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие для студентов ВУЗов / ред. Л. А. Муравий, 2002.

25.Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности М.: Высшая школа. 2003.

26. Ёрматов ?.Ё., Исамухамедов Ё.У. Ме?натни мухофаза ?илиш. Дарслик. Ўзбекистан нашриёти. Тошкент 2002

Размещено на Allbest.ru

...