παρουσίαση

Ψηφιοποίηση και Δειγματοληψία Ήχου Στούρη Βασιλική

Εαρινό Εξάμηνο 2006-2007Μάθημα: Διδακτική και Σχεδίαση Συστημάτων Τηλεκπαίδευσης

Παρουσίαση εργασίας με θέμα:

Ψηφιοποίηση και Δειγματοληψία Ήχου


1ο ΚεφάλαιοΉχος

Τι είναι ήχος;

Εφαρμογές του Ήχου

Είδη Ήχων

Χαρακτηριστικά του Ήχου


Τι είναι ήχος;

Ήχος είναι κάθε τι που ακούμε. Παράγεται από μία πηγή και λαμβάνεται από το αυτί μας. Για να φτάσει ο ήχος από την πηγή στο δέκτη, μεσολαβεί ένα φέρον μέσο.Ένα φέρον μέσο, μπορεί να είναι ο αέρας, το νερό ή ακόμα και ένα στερεό σώμα. Χωρίς κάποιο μέσο διάδοσης δεν είναι δυνατή η μεταφορά του ήχου. Το μέσο διάδοσης καθορίζει και τις ιδιότητες του ήχου.


Εφαρμογές του Ήχου

Πολυμέσα (ψυχαγωγικές, εκπαιδευτικές εφαρμογές, αφήγηση, σχολιασμός)

Video

Μουσική

Εφαρμογές που προορίζονται για ανθρώπους με προβλήματα όρασης

Εικόνες

Ειδικά εφέ

Διαδίκτυο


Είδη Ήχων

Απλοί

Σύνθετοι

Θόρυβοι

Κρότοι


Χαρακτηριστικά του Ήχου

Ακουστικότητα (Loudness)

Ύψος του ήχου (pitch)

Χροιά του ήχου (timbre)


2ο ΚεφάλαιοΨηφιοποίηση ήχου

Τι είναι ψηφιοποίηση;

Πλεονεκτήματα ψηφιοποίησης ήχου

Είδη σημάτων

Κύκλος ζωής ψηφιοποίησης



Η ψηφιοποίηση του ήχου, γίνεται από μία ειδική μονάδα, το μετατροπέα αναλογικού σήματος σε ψηφιακό (ADC)Ο ADC συνήθως είναι τμήμα ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος που επιτελεί και άλλες λειτουργίες σχετικά με τη επεξεργασία ηχητικού σήματος και ονομάζεται DSP (Digital Signal Processor).H είσοδος του αναλογικού σήματος στον υπολογιστή γίνεται μέσω ενός μικροφώνου ή ενός αναλογικά ηχογραφημένου σήματος στο ADC.Το ADC σαρώνει το εισαγόμενο σε αυτό αναλογικό τμήμα σε προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα. Μετράει το πλάτος του σήματος εκείνη τη στιγμή και το αποθηκεύει σε μορφή ψηφιακών δεδομένων. Η διαδικασία αυτή γίνεται στις συχνότητες 8000Hz, 11025Hz και 44100Ηz.



Η διαδικασία που ακολουθεί ένας ADC:


Πλεονεκτήματα ψηφιοποίησης ήχου

Ακρίβεια και σταθερότητα

Η δυνατότητα προσομοίωσης κάποιων λειτουργιών με λογισμικό χαμηλού κόστους και λιγότερου χρόνου ανάπτυξης

Η δημιουργία φίλτρων γραμμικής φάσης


Είδη σημάτων

Αναλογικό σήμα

Σήματα συνεχούς-διακριτού πλάτους

Διακριτού χρόνου

Ψηφιακά σήματα


Κύκλος ζωής ψηφιοποίησης


3ο ΚεφάλαιοΔειγματοληψία ήχου

Θεώρημα Nyquist

Παράμετροι δειγματοληψίας

Τεχνική της δειγματοληψίας

Παράγοντες δειγματοληψίας

Δειγματοληψία αναλογικών σημάτων

Παράδειγμα δειγματοληψίας


Θεώρημα Nyquist

Ανά διαστήματα λαμβάνουμε την στιγμιαία τιμή του πλάτους του σήματος

Συχνότητα δειγματοληψίας διπλάσια από μέγιστη συχνότητα σήματος

Καλύτερη συχνότητα στα 44.1KHz


Παράμετροι δειγματοληψίας

Μέγεθος δείγματος (Sampling size)

Ρυθμός δειγματοληψίας (Sampling rate)


Τεχνική της δειγματοληψίας


Παράγοντες δειγματοληψίας

Ρυθμός δειγματοληψίας

Αριθμός δυαδικών ψηφίων που παριστάνεται κάθε δείγμα

Πλήθος καναλιών ήχου


Δειγματοληψία αναλογικών σημάτων



Έστω ότι έχουμε να δειγματοληπτήσουμε ήχο διάρκειας 1 δευτερολέπτου.

Να βρεθεί ο χώρος που θα καταβάλει ο ψηφιακός ήχος, αν χρησιμοποιήσουμε συχνότητα δειγματοληψίας 44.1kHz και 88.2kHz και 2 Bytes ανά δείγμα για την κωδικοποίηση του πλάτους του δείγματος.



Για 44.1kHz έχουμε:(44100 δείγματα ανά δευτερόλεπτο) * ( 2 Bytes ανά

δείγμα) * 1 δευτερόλεπτο=88200Bytes ή 88200/1024=86KB.

Για 88.2kHz έχουμε:(88200 δείγματα ανά δευτερόλεπτο) * (2 Bytes ανά

δείγμα) * 1 δευτερόλεπτο=176400Bytes ή 176400/1024=172KB.



Συμπερασματικά, βλέπουμε ότι

με διπλάσια συχνότητα

δειγματοληψίας, χρειαζόμαστε

διπλάσιο αποθηκευτικό χώρο.


4ο Κεφάλαιο Μέθοδοι κωδικοποίησης και συμπίεσης

Μορφές κωδικοποίησης

Το πρότυπο MIDI

Τύποι αρχείων ήχου

Επεξεργασία Κυματομορφών

Κάρτες ήχου


Μορφές κωδικοποίησης

Mu-law PCM και A-law PCM

ADPCM κωδικοποίηση (Adaptive Differential Pulse Code Modulation)

LPC και CELP κωδικοποίηση

DPCM (Differential Pulse Code Modulation-Διαφορική Παλμοκωδική Κωδικοποίηση) Κωδικοποίηση Υποζώνης

Πρότυπο MPEG-1 Audio


Το πρότυπο MIDI

Πιο συμπαγή αρχεία σε σχέση με τα ψηφιοποιημένα

Αντί να καταγράφουν δείγματα, καταγράφουν κάποιους κωδικούς

Πίνακες με δείγματα φυσικών ήχων


Τύποι αρχείων ήχου

Αρχεία ψηφιακού ήχου (digit audio files)

Αρχεία MIDI


Επεξεργασία Κυματομορφών

Ψαλίδισμα ή ξάκρισμα του ήχου (Trimming) Ρύθμιση έντασης (Volume adjustment)Ισοστάθμιση (Equalization)Προοδευτική αλλαγή της έντασηςΨηφιακή επεξεργασία και εφέ

Μείξη ήχων Αλλαγή της διάρκειας (Time stretch)

Αλλαγή δειγματοληψίας (Resampling) Αλλαγή πλήθους επιπέδων κβάντισης


Κάρτες ήχου

Ρυθμός δειγματοληψίας

Πλάτος των ADC/DAC

Κάρτες των 8 bit ικανοποιούν τις απαιτήσεις για απλό ήχο ή φωνή

Το πρότυπο ψηφιοποίησης για μουσικά CD είναι 16 bit


Τέλος Παρουσίασης

Ευχαριστώ για την προσοχή σας!

Ερωτήσεις-Παρατηρήσεις

παρουσίαση

Technology

Transcript of παρουσίαση