Digitalizacija Zvuka Od 6 Str
description
Transcript of Digitalizacija Zvuka Od 6 Str
-
Karakteristike zvuka priroda zvuka
mehaniko kretanje vazduha u prostoru tj. promena vazdunog pritiska
-
Karakteristike zvuka Konverzija fizikih signala
Promena vazdunog pritiska elektrini signal
Izvor zvuka (mehanike vibracije)
Talasanje vazduha (promene vazdunog pritiska)
Senzor promene pritiska (mikrofon)
Elektrini signal (promenljivi napon)
-
Karakteristike zvuka Konverzija fizikih signala
elektrini signal promena vazdunog pritiska
-
Skladitenje zvuka analogno
zvuni signal elektrini signal magnetni medijum / gramofonska ploa
digitalno zvuni signal elektrini signal digitalizacija podaci fajl
-
Digitalizacija zvuka Digitalizacija predstavlja konverziju analognog signala...
...u digitalnu reprezentaciju1551841361221261031651471131387613516016185124
-
Digitalizacija zvuka Dve vrste aproksimacije
kontinualno vreme diskretno vreme kontinualne vrednosti diskretne vrednosti
kontinualno vreme diskretno vreme
k
o
n
t
i
n
u
a
l
n
e
v
r
e
d
n
o
s
t
i
d
i
s
k
r
e
t
n
e
v
r
e
d
n
o
s
t
i
t t
t t
-
Digitalizacija Dve operacije
1. uzorkovanje (diskretizacija vremena)
Merenje vrednosti signala u tano odreenimvremenskim trenucima
2. kvantizacija (diskretizacija vrednosti)
Aproksimacija izmerenih vrednosti najbliim vrednostima iz konanog skupa
-
Digitalizacija Rezultat digitalizacije
niz kvantizovanih veliina izmerenih u pojedinim vremenskim trenucima1551841361221261031651471131387613516016185124
Rekonstrukcija polaznog signala na osnovu digitalne reprezentacije rezultat se razlikuje od originala
-
Digitalizacija PCM modulacija (pulse code modulation)
1. uzorkovanje2. kvantizacija3. kodovanje: reprezentacija pojedinih kvantizacionih nivoa binarnim brojevima
011100101110111
t000001010
001010101110110110101100100100100101110111
-
Digitalizacija DPCM modulacija (differential PCM)
kodira vrednost kao razliku u odnosu na prethodnu
signal
PCM
DPCM
-
Digitalizacija Kada je rekonstruisani signal dovoljno dobar?
Nyquist-Shannon teorema odabiranja: frekvencija uzorkovanja mora biti najmanje dva puta vea od najvie frekvencije
koju je potrebno ouvati
primer 1: telefonska linija namenjena za prenos ljudskog glasa ljudski glas: 300 3400 Hz minimalna frekvencija bi bila: 6800 Hz u praksi se koristi: 8000 Hz
primer 2: CD audio namenjen za skladitenje muzike opseg koji ljudsko uho uje: 20 20000 Hz minimalna frekvencija bi bila: 40000 Hz u praksi se koristi: 44100 Hz
-
Digitalizacija Kada je rekonstruisani signal dovoljno dobar?
gustina kvantizacionih nivoa maksimalna greka kvantizacije za nivo kvantizacije irine a iznosi a/2
a/2
a/2
a
-
Digitalizacija Kada je rekonstruisani signal dovoljno dobar?
gustina kvantizacionih nivoa u praksi se ukupan broj kvantizacionih nivoa najee predstavlja kao stepen
dvojke, tipino 28 ili 216
28 = 256 nivoa za skladitenje jednog uzorka potrebno je 8 bita
216 = 65536 nivoa za skladitenje jednog uzorka potrebno je 16 bita
primer 1: telefonska linija frekvencija uzorkovanja: 8 kHz 256 kvantizacionih nivoa 8 bita po uzorku za kodiranje jedne sekunde signala potrebno je: 8000 (Hz) x 8 bita brzina prenosa: 64 kbit/s
primer 2: CD audio frekvencija uzorkovanja: 44.1 kHz 65536 kvantizacionih nivoa 16 bita po uzorku za kodiranje jedne sekunde signala potrebno je: 44100 x 16 bita brzina prenosa: 705.6 kbit/s (CD audio je stereo ima dva kanala, dakle sve ovo x2)
-
Obrada signala Izvoenje operacija nad signalom u cilju poboljanja njegovih
karakteristika npr. editovanje zvunih zapisa, uklanjanje uma
Obrada signala u vremenskom domenu koristi se sirovim PCM podacima
Obrada signala u frekventnom domenu koristi se reprezentacijom signala u frekventnom domenu
-
Obrada signala u vremenskom domenu zvuni zapis se posmatra kao niz brojeva
svaki broj u nizu predstavlja kvantizovanu vrednost
[ ] 1551841361221261031651471131387613516016185124=ix sabiranje signala (miksovanje)
[ ] [ ] [ ]iyixiz += mnoenje signala konstantom (utiavanje / pojaavanje)
[ ] [ ]ixAiy = mnoenje signala signalom modulacija (izdvajanje fragmenata)
[ ] [ ] [ ]iyixiz = pomeranje signala u vremenu (montaa)
[ ] [ ]Nixiy =
-
Obrada signala u vremenskom domenu Kombinacije osnovnih operacija
crossfade echo replicate fade in/out
-
Obrada signala u vremenskom domenu upsampling: dodavanje novih uzoraka
interpolacija
originalni uzorci
dodati uzorci
downsampling: uklanjanje uzoraka
-
Frekventni domen Furijeova transformacija
za dati signal u vremenskom domenu izraunava njegovu reprezentaciju u frekventnom domenu
FT)(tf )(sF
= dtetfsF tsi 2)()(
s
-
Frekventni domen Inverzna Furijeova transformacija
za datu reprezentaciju u frekventnom domenu izraunava odgovarajui signal u vremenskom domenu
IFT)(sF )(tf
= dsesFtf tsi 2)()(
-
Frekventni domen Furijeova transformacija
znaenje parametara: t vreme s frekvencija
signal f(t) se moe predstaviti kao zbir sinusnih signala ije su amplitude date sa F(s)
-
Frekventni domen Furijeova transformacija: primer
sledei signal:
predstavlja se kao suma sinusnih signala:
to se u frekventnom domenu predstavlja kao:amplituda prvog sinusa
amplituda drugog sinusaamplituda treeg sinusa
-
Frekventni domen Furijeova transformacija
rezultat Furijeove transformacije za dati signal moe biti i beskonano mnogo sinusnih komponenti
ako zanemarimo neke sabirke, rezultat IFT e se razlikovati od originala
restaurirani signal
originalni signal
sinusne komponente
-
Frekventni domen boja zvuka karakteristika muzikih instrumenata
odreena oblikom funkcije u frekventnom domenu
-
Obrada signala u frekventnom domenu Filteri
pojaavanje / utiavanje pojedinih frekvencija (equalizer) mnoenje signala u frekventnom domenu sa funkcijom koja definie pojaavanje
-
Kompresija Lossless kompresija bez gubitaka
iste metode kompresije kao i za rasterske slike
Lossy kompresija sa gubicima mp3 Ogg Vorbis
-
Kompresija mp3
mogunosti za uvoenje neujnih gubitaka: karakteristike ljudskog ula sluha
zvukovi koje ovek ne uje zvukovi koje ovek uje bolje nego druge ako se dva zvuka uju istovremeno, glasniji se uje a tii se ne uje
delovi zvunog zapisa se mogu eliminisati bez ujnih razlika
faktor kompresije ~ 12
-
MIDI Musical Instrument Digital Interface
protokol za digitalnu komunikaciju muzikih ureaja
putem MIDI protokola ne prenosi se snimljeni zvuk, nego note koje e instrument odsvirati
instrumenti imaju karakteristine boje zvuka izuzetno mali fajlovi ~ 50 KB za 5 minuta muzike
Karakteristike zvukaKarakteristike zvukaKarakteristike zvukaSkladitenje zvukaDigitalizacija zvukaDigitalizacija zvukaDigitalizacijaDigitalizacijaDigitalizacijaDigitalizacijaDigitalizacijaDigitalizacijaDigitalizacijaObrada signalaObrada signala u vremenskom domenuObrada signala u vremenskom domenuObrada signala u vremenskom domenuFrekventni domenFrekventni domenFrekventni domenFrekventni domenFrekventni domenFrekventni domenObrada signala u frekventnom domenuKompresijaKompresijaMIDI