Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обработка цифрового звука

С каждым годом компьютерные технологии совершенствуются все больше и больше, в том числе и программное обеспечение, предназначенное для профессиональной обработки аудио данных. Огромный скачок вперед совершила компания Microsoft, разработав программный интерфейс DirectX, предназначенный для упрощения написания программ для работы с графикой и звуком.

Обработка цифрового подразделяется на:

1. Линейная обработка происходит в настоящем времени и для нее нужна быстрая реакция процессора.

2. Внелинейная обработка отсутствуют временные ограничения, поэтому можно использовать любые процессоры. Но процесс обработки может затянуться до нескольких часов.

В данной статье мы рассмотрим такие аспекты обработки цифрового звука как сжатие, технология AudioMPEGLayer3 (MP3), формат MP3 цифрового звука, психоакустическая модель, адаптивное кодирование, хранение цифрового звука, носители цифрового звука.

Сжатие цифрового звука

При цифровом кодировании звук и видео можно довести до зрителя, значительно уменьшив поток или ширину полосы частот, причем с обновлением компьютерных технологий известные методы сжатия дешевеют, а новые начинают быть все более востребованными.

Сжатие осуществляется по нескольким правилам:

1. Если можно не сжимать данные, постарайтесь обойтись без этого.

2. При сжатии ставьте самый маленький коэффициент компрессии.

3. Избегайте сжатия уже сжатых данных.

4. Сжатием можно рассинхронизировать аудио- и видеопотоки.

5. При сжатии используйте данные без лишних шумов.

6. После сжатия увеличивается возможность ошибок при передаче данных.

Технология AudioMPEGLayer3. Формат MP3 цифрового звука

MPEG (MotionPicturesExpertGroup) - название рабочей группы, созданной при Международной организации по стандартизации и Международном электрическом комитете (ISO/IEC) с целью разработки стандартов сжатия видео и аудиоинформации. Собственно MPEG определет аудио и видео форматы, использующие сжатие с частичной потерей информации, а также операции, производимые декодерами MPEG.

Стандарт MP3 - схема сильного сжатия аyдио с потеpями, полное название - MPEG-1 Layer3 (иногда пишут просто MPEG Layer 3).

MP3 использует спектральные отсечения, согласно психоакустической модели. Звуковой сигнал делится на одинаковые отрезки, каждый из которых после обработки записывается в свой фрейм (кадр). Разложение в спектр требует непрерывности входного сигнала. Два и более пикарасположенные рядом, заменяется одним усреднённым. После спектральной «зачистки» применяются математические методы сжатия и упаковка во фреймы. Каждый фрейм может иметь несколько контейнеров, что позволяет хранить информацию о нескольких потоках (по-канально).

Психоакустическая модель

С помощью психоакустических моделей кодер определяет порог допустимого шума квантования. Стандарт MPEG устанавливает

2 психоакустические модели.

Стандарт сжатия звука MPEG допускает большую свободу при реализации моделей. Суть этой реализации в конкретном кодере зависит от требуемой степени сжатия. В приложениях широкого потребления, в которых не требуется высокий фактор сжатия, психоакустическая модель может вовсе отсутствовать. В этом случае алгоритм назначения битов не использует соотношение SMR (signaltomaskratio, соотношение сигнал / маскирование).

Шаги психоакустических моделей:

1. Путем операций Фурье делается переход от родных звуков к их частотным коэффициентам.

2. Полученные частоты распределяются по критическим полосам.

3. Спектральные значения критических полос делятся на тональные и нетональные компоненты.

4. Перед определением порогов маскирования шумов для различных критических полос, модель применяет функцию маскирования к сигналам из разных критических полос.

5. Модель определяет пороги маскирования для каждой подполосы.

Целью исследования было предоставить необходимые теоретические сведения в области обработки цифрового звука.

Кроме того, были выполнены основные задачи: выявить принципы психоакустики и психоакустических моделей, во-вторых, исследовать способы сжатия цифрового цифрового звука, в-третьих, исследовать работу формата МР3, в-четвертых, сформулировать понятие адаптивного кодировании цифрового звука, и в-пятых, узнать больше о хранении цифрового звука и носителях цифровой аудио-информации.

На основании вышеизложенного были сделаны следующие выводы.

Психоакустика - научная дисциплина, изучающая психологические и физиологические особенности восприятия звука человеком, основанные на том, что человеческое ухо воспринимает только достаточно небольшую область спектра и терпимо относится к небольшим искажениям звука.

Современные методы сжатия цифрового звука используют сложные математические алгоритмы и знания в области психоакустики. Условно их можно разделить на два основных типа: сжатие без потерь (например, формат flac) и сжатие с потерями (к нему относится популярный формат МР3).

MP3 является одним из самых распространённых и

популярных форматов цифрового кодирования звуковой информации с потерями. Он широко используется в файлообменных сетях для оценочной передачи музыкальных произведений.

Таким образом, в настоящее время существует огромное разнообразие методов и способов обработки звукового сигнала. Для сжатия цифрового звука используются различные математические модели, в том числе адаптивные алгоритмы, а также знания в области психоакустики. Одним из самых известных форматов хранения цифрового звука является формат МР3, применяющий адаптивную технологию сжатие данных с потерями. Несмотря на огромное разнообразие уже имеющихся методов, программных средств для обработки цифрового звука и видов электронных носителей, данная область мультимедийных технологий не теряет актуальности как для профессионалов, так и для рядовых слушателей, и продолжает активно развиваться.

Список литературы

программа интерфейс графика психоакустика

1. Алдошина, И.А. Основы психоакустики (подборка статей). [Электронный ресурс] URL= http://www.koob.pro/aldoshina/ Дата обращения: 30.05.13.

2. Загуменнов А.П. Компьютерная обработка звука, 2013 г. [Электронный ресурс] URL= http://www.litres.ru/aleksandr-zagumennov/komputernaya-obrabotka-zvuka/5352013 / Дата обращения: 01.06.13

3. Радзишевский А., Чижов А. Цифровой звук - обо всём по-порядку. [Электронный ресурс] URL= http://websound.ru/articles/theory/digitalsound.htm Дата обращения: 30.05.13.

4. Сэломон, Д. Сжатие данных, изображений и звука. «Техносфера», 2004 г., 368 с.

5. Цифровой аудио формат MP3. [Электронный ресурс] URL= http://www.n-audio.com/articles/format-2.htm Дата обращения: 01.06.13.

Размещено на Allbest.ru