Представление звуковой информации.

В процессе сохранения звуковой информации она должна быть «оцифрована», т.е. из аналоговой непрерывной формы переведена в цифровую дискретную. Данную функцию выполняет специальный блок, входящий в состав звуковой карты, который называется аналого-цифровой преобразователь — АЦП.

Основные принципы работы АЦП.

Во-первых, он производит дискретизацию записываемого звукового сигнала по времени. Это означает, что измерение уровня интенсивности звука ведется не непрерывно, а в определенные фиксированные моменты времени (через равные промежутки времени). Частоту, характеризующую периодичность измерения звукового сигнала, принято называть частотой дискретизации. Теорема Найквиста гласит, что частота «оцифровки» звука должна как минимум в 2 раза превышать максимальную частоту, входящую в состав спектра сигнала.

Считается, что редкий человек слышит звук частотой более 22 000 Гц (22 кГц). Отсюда следует, что частота дискретизации в таких случаях должна быть не ниже 44 кГц. Названная частота используется, в частности, при записи музыкальных компакт-дисков. Однако часто такое высокое качество не требуется, и частоту дискретизации можно значительно снизить. Например, при записи речи вполне достаточно частоты дискретизации 8 кГц.

Во-вторых, АЦП производит дискретизацию амплитуды звукового сигнала. Это следует понимать так, что при измерении имеется «сетка» стандартных уровней, и текущий уровень измеряемого сигнала округляется до ближайшего из них. Итак, в ходе оцифровки звука мы получаем поток целых чисел, представляющих собой стандартные амплитуды сигналов через равные промежутки времени.

Рис. 12.1. Аналого-цифровое преобразование

На рисунке 12.1 представлен процесс «оцифровки» зависимости интенсивности звукового сигнала I от времени t. Отчетливо видна дискретизация по времени (равномерные отсчеты на горизонтальной оси) и по интенсивности сигнала (требуемое при этом округление схематически изображено «изломами» горизонтальных линий разметки). Подчеркнем, что на рисунке степень дискретизации для наглядности сознательно утрирована: реально различие между соседними уровнями дискретизации по обеим осям значительно меньше и, следовательно, форма сигнала передается гораздо точнее.

Мы рассмотрели лишь наиболее общие принципы записи цифрового звука. На практике для получения качественных звуковых файлов используется целый ряд дополнительных технических приемов.

Любая информация для хранения в компьютере приводится к цифровой форме и затем переводится в двоичную систему.

Остается рассмотреть обратный процесс — воспроизведение записанного в компьютерный файл звука. Здесь имеет место преобразование в противоположном направлении — из дискретной цифровой формы представления сигнала в непрерывную аналоговую, поэтому вполне естественно соответствующий узел компьютерного устройства называется ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь.

Качественный вид результата представлен на рисунке 12.1:

Рис 12.2. Цифро-аналоговое преобразование

Видно, что на интерполируемом участке даже для параболы совпадение получается вполне удовлетворительное.

 

ЛЕКЦИЯ 13. Жесткий диск

Технологии жестких дисков не стоят на месте, плотность записи информации на них стремительно растет. Однако при использовании современных технологий записи на магнитный диск через 5—7 лет биты данных на диске уменьшатся в размерах настолько, что могут потерять температурную стабильность. Можно использовать более стабильные магнитные носители, но существующие магнитные головки не могут записывать данные на такие носители. Специальные технологии решают эту проблему другим способом. Она предполагает точечный нагрев магнитного носителя в месте записи бита информации с помощью лазерного луча. При нагревании магнитный носитель становится более восприимчив к записи, а последующее мгновенное охлаждение стабилизирует записанные биты данных. Таким образом, тепловая обработка должна обеспечить существенное увеличение плотности записи.

Предполагается, что с помощью новых технологий удастся резко увеличить производительность, вместимость и надежность накопителей на жестких магнитных дисках. Плотность записи информации на жесткий диск будет увеличена в 100 и более раз.

 

ЛЕКЦИЯ 14. Магнитофон

Магнитофон (от магнит и греч. phone — звук), аппарат для магнитной записи и воспроизведения звука. По назначению и качественным показателям различают магнитофоны профессиональные — для синхронной (с изображением) звукозаписи на перфорированной магнитной ленте, используемые в звуковом кино, и студийные для звукозаписи на неперфорированной магнитной ленте шириной 6, 25 мм, применяемые в радиовещании, в кино и студиях грамзаписи, телецентрах и др., когда требуется высококачественная звукозапись; так называемые полупрофессиональные (чаще всего на ленте шириной 6, 25 мм) — для записи диспетчерских переговоров на транспорте, сигналов звуковых частот в научных исследованиях ит.п.; бытовые — для любительской звукозаписи и для проигрывания покупных фонограмм. Кроме того, существуют диктофоны, репортерские магнитофоны — легкие переносные аппараты с автономным электропитанием, учебные, в которых предусмотрена параллельная запись на двух дорожках и подключение к устройствам внешнего контроля в процессе обучения иностранным языкам и т.д., магнитофонные приставки, а также сочетания магнитофона с другими аппаратами (магнитола, магниторадиола).

В состав магнитофона входят лентопротяжный механизм для продвижения ленты, усилители электрических сигналов, магнитные головки для записи, воспроизведения и стирания записи, генератор высокочастотных колебаний, указатель (индикатор) уровня записи и устройство электропитания. Получаемый от генератора ток высокой частоты (40—200 кГц) подается в обмотки головки записи (для подмагничивания ленты) и головки стирания записи. От величины подмагничивания зависят основные качественные показатели магнитофона. Сила тока подмагничивания выбирается оптимальной для каждого типа магнитной ленты. В целях упрощения и удешевления магнитофонов (особенно бытовых) применяют универсальный (для поочередной записи и воспроизведения) усилитель и универсальную магнитную головку. Обычно в магнитофоне лента наматывается или на сердечник (в профессиональных), или на катушки (в полупрофессиональных и бытовых). В кассетном магнитофоне лента (изредка магнитная проволока) расположена в закрытой кассете, которая легко устанавливается и снимается. Применение таких кассет защищает ленту от пыли и прикосновения рук, а также упрощает эксплуатацию. В стереофонических магнитофонах структурная схема усложняется: для каждого канала требуются отдельные усилители, головки, громкоговорители. Бытовые стереофонические магнитофоны имеют 2 канала; профессиональные — до 16. Определены рабочие скорости ленты: 38, 1; 19, 05; 9, 53; 4, 76 см/сек. В некоторых магнитофонах предусмотрена работа на двух или трех скоростях по выбору. Качественные показатели аппарата зависят от его назначения, класса и рабочей скорости. Как правило, чем больше скорость движения ленты, тем качественные показатели магнитофона.

 

ЛЕКЦИЯ 15. Микрофоны.
Классификация и основные параметры

Микрофон — это устройство для преобразования акустических колебаний воздушной среды в электрические сигналы.

В настоящее время существуют различные типы микрофонов, которые находят широкое применение в системах радиовещания, телевидения, телефонии, озвучения, звукоусиления, записи и усиления звука. Микрофон является первым и одним из наиболее важных звеньев любого электроакустического тракта. Поэтому его свойства оказывают огромное влияние на качество работы этого тракта.

По способу преобразования колебаний микрофоны подразделяют на:

– электродинамические (ленточные и катушечные)

– электростатические (конденсаторные и электретные)

– электромагнитные, угольные и др.

По диапазону воспринимаемых частот:

– узкополосные (речевые)

– широкополосные (музыкальные)

По направленности:

– ненаправленные (круговые)

– двунаправленные (восьмеричные или косинусоидальные)

– однонаправленные (кардиоидные, суперкардиоидные, гиперкардиоидные),

– остронаправленные

По помехозащищенности:

– шумозащищенные

– обычного исполнения

По электроакустическим параметрам микрофоны разделяют на четыре группы сложности: нулевая (высшая), первая, вторая и третья. Микрофоны нулевой, первой и второй групп сложности предназначены для звукопередачи, звукозаписи и звукоусиления музыки и речи, микрофоны третьей группы сложности — только для речи. Кроме того, по некоторым параметрам микрофоны подразделяются на устройства высшей и первой категории качества.

Основные параметры микрофонов: номинальный диапазон частот, модуль полного электрического сопротивления, чувствительность, типовая частотная характеристика чувствительности, характеристика направленности.

Номинальный диапазон частот — тот диапазон частот, в котором микрофон воспринимает акустические колебания и в котором нормируются его параметры. Для профессиональных студийных целей обычно стремятся использовать микрофоны нулевой группы сложности высшей категории качества, для которых нормируется диапазон частот 20—20000 Гц. Микрофоны первой группы сложности должны иметь номинальный диапазон частот не менее 31, 5—18000 Гц, второй группы 50—15000 Гц, третьей группы 63—12500 Гц.

Модуль полного электрического сопротивления (называемого также выходным или внутренним) нормируется на частоте 1 кГц. Сопротивление может быть комплексным или активным. Если оно комплексное и, следовательно, зависимое от частоты, то приводят или модуль на частоте 1 кГц, или среднее значение по диапазону частот. Для микрофонов нулевой и первой групп сложности нормируется значение модуля полного электрического сопротивления 50 Ом и менее, 100 и 200 Ом, а для микрофонов второй и третьей групп сложности также еще и 2 кОм.

Чувствительность микрофона — это отношение напряжения U на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению р, выраженное в милливольтах на паскаль (мВ/Па): E=U/p.

Характеристика направленности R(q) — зависимость чувствительности микрофона в свободном поле на определенной частоте f от угла q между рабочей осью микрофона и направлением на источник звука.

Диаграмма направленности — это графическое изображение характеристики направленности, которое чаще всего приводят в полярных координатах.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Анализ исходной информации и ее представление
2. Бой на Мархфельде (при Штильфриде) в 1278 г. дает наиболее полное представление о способах ведения боя в период господства на полях сражений Европы рыцарской конницы.
3. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ, ИЛИ МЫСЛЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
4. ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ
5. Графическое представление основных элементов чертежей
6. Графическое представление пространственной информации гис
7. Звуковой тест электропроводности
8. ИНФОРМАЦИЯ (informatio — ознакомление, представление — лат.)
9. Историческое представление о морали
10. Математическое представление распределений
11. Матричные игры, их представление. Максиминные и минимаксные стратегии. Нижняя и верхняя цена игры. Седловой элемент.
12. Модельное представление о генезисе и функционировании социально-политических общностей как социально-территориальных систем