ניתוח פרמטרי שמע

1. אודיו
הכוונה לגלי קול בתדר שבין 20 הרץ ל -20 קילוהרץ הניתן לשמיעה באוזניים אנושיות.
אם אתה מוסיף כרטיס שמע תואם למחשב, וזה מה שאנו מכנים לעתים קרובות כרטיס קול, נוכל להקליט את כל הצלילים, ואת המאפיינים האקוסטיים של הצליל, כגון רמת הצליל, ניתן לשמור כקבצים הדיסק הקשיח של המחשב. לעומת זאת, אנו יכולים גם להשתמש בתוכנית שמע מסוימת כדי להשמיע את קובץ האודיו המאוחסן כדי לשחזר את הצליל שהוקלט בעבר.

2. תדירות הדגימה
מתייחס למספר דגימות הקול המתקבלות בשנייה. צליל הוא למעשה סוג של אנרגיה, ולכן יש לו גם מאפיינים של תדר ומשרעת. התדר תואם את ציר הזמן והמשרעת תואמת את ציר הרמה. הגל חלק לאין שיעור, ניתן לראות במיתר כמורכב מאינספור נקודות. מכיוון שמרחב האחסון מוגבל יחסית, יש לדגום את נקודות המחרוזת במהלך תהליך הקידוד הדיגיטלי.
תהליך הדגימה הוא לחלץ את ערך התדר של נקודה מסוימת. ברור שככל שחולצים יותר נקודות בשנייה אחת מתקבל מידע תדיר יותר. על מנת להחזיר את צורת הגל, ככל שתדר הדגימה גבוה יותר, כך איכות הצליל טובה יותר. ככל שהשיקום אמיתי יותר, אך יחד עם זאת הוא תופס יותר משאבים. בשל הרזולוציה המוגבלת של האוזן האנושית, לא ניתן להבחין בתדירות גבוהה מדי. בדרך כלל משתמשים בתדר הדגימה של 22050, 44100 כבר איכות צליל CD, ודגימה מעל 48,000 או 96,000 כבר אינה משמעותית לאוזן האנושית. זה דומה ל -24 פריימים לשנייה בסרטים. אם הוא סטריאו, הדוגמה מוכפלת והקובץ כמעט מוכפל.
על פי תיאוריית הדגימה של Nyquist, על מנת להבטיח שהצליל אינו מעוות, תדר הדגימה צריך להיות סביב 40kHz. איננו צריכים לדעת כיצד נוצר משפט זה. עלינו רק לדעת כי משפט זה אומר לנו שאם אנו רוצים להקליט אות במדויק, תדר הדגימה שלנו חייב להיות גדול או שווה לפעמיים מהתדר המרבי של אות השמע. זכרו, זה התדר המרבי. .
בתחום האודיו הדיגיטלי, שיעורי הדגימה הנפוצים הם:
  8000 הרץ - קצב הדגימה המשמש את הטלפון, המספיק לדיבור אנושי
  קצב דגימה 11025 הרץ המשמש את הטלפון
  קצב דגימה 22050 הרץ המשמש לשידורי רדיו
  קצב דגימה של 32000 הרץ בשימוש על ידי מצלמת וידיאו דיגיטלית miniDV, DAT (מצב LP)
  44100 הרץ-CD CD, נפוץ גם בקצב הדגימה של שמע MPEG-1 (VCD, SVCD, MP3)
  קצב דגימה 47250 הרץ בשימוש על ידי מקליטי PCM מסחריים
  קצב דגימה של 48000 הרץ לצליל דיגיטלי המשמש ב- miniDV, טלוויזיה דיגיטלית, DVD, DAT, סרטים ושמע מקצועי
  קצב דגימה 50000 הרץ המשמש מקליטים דיגיטליים מסחריים
  96000 הרץ או 192000 הרץ - קצב הדגימה המשמש ל- DVD-Audio, כמה רצועות שמע של LPCM, רצועות שמע של BD-ROM (Blu-ray Disc) ו- HD-DVD (High Definition DVD)

3. מספר סיביות הדגימה
מספר סיביות הדגימה נקרא גם גודל הדגימה או מספר סיביות הכימות. זהו פרמטר המשמש למדידת תנודות הצליל, כלומר הרזולוציה של כרטיס הקול או שניתן להבין אותו כרזולוציה של כרטיס הקול המעובד על ידי כרטיס הקול. ככל שהערך גדול יותר, הרזולוציה גבוהה יותר, והצליל שהוקלט והושמע היה מציאותי יותר. סיבית כרטיס הקול מתייחסת לספרות בינאריות של אות הצליל הדיגיטלי המשמש את כרטיס הקול בעת איסוף והשמעת קבצי קול. סיבית כרטיס הקול משקפת באופן אובייקטיבי את דיוק תיאור אות הצליל הדיגיטלי של אות הצליל הקלט. כרטיסי קול נפוצים הם בעיקר 8 ביט ו 16 ביט. כיום כל מוצרי המיינסטרים בשוק הם כרטיסי קול של 16 סיביות ומעלה.
המשרעת של כל נתונים שנדגמו נרשמת, ודיוק הדגימה תלוי במספר סיביות הדגימה:
  בת 1 אחד (כלומר 8 ביט) יכול להקליט רק 256 מספרים, כלומר ניתן לחלק את המשרעת רק לרמות 256;
  שני בתים (כלומר 2 ביט) יכולים להיות קטנים כמו 16, שהוא כבר תקן CD;
  4 בתים (כלומר 32 סיביות) יכולים לחלק את המשרעת לרמות 4294967296, וזה ממש מיותר.

4. מספר הערוצים
זה מספר ערוצי הקול. מונו וסטריאו נפוצים (ערוצים כפולים) התפתחו כעת לערוצים היקפיים של ארבעה צלילים (ארבעה ערוצים) ו- 5.1.

(1) כביש יחיד
מונו הוא צורה פרימיטיבית יחסית של שכפול צלילים, וכרטיסי קול מוקדמים השתמשו בו באופן נפוץ יותר. ניתן להישמע צליל מונו רק באמצעות רמקול אחד, וחלקם מעובדים גם לשני רמקולים להפקת אותו ערוץ סאונד. כאשר מנגנים מידע מונופוני דרך שני רמקולים, אנו יכולים להרגיש בבירור שהצליל הוא משני רמקולים. אי אפשר לקבוע את המיקום הספציפי של מקור הקול המועבר לאוזנינו מאמצע הרמקול.

(2) סטריאו
לערוצים הבינורליים שני ערוצי סאונד. העיקרון הוא שכאשר אנשים שומעים צליל, הם יכולים לשפוט את המיקום הספציפי של מקור הקול על סמך הפרש השלב בין האוזניים השמאליות והימניות. הצליל מוקצה לשני ערוצים עצמאיים במהלך תהליך ההקלטה, כדי להשיג אפקט לוקליזציה טוב של הצליל. טכניקה זו שימושית במיוחד בהערכה מוזיקלית. המאזין יכול להבחין בבירור בכיוון ממנו מגיעים כלים שונים, מה שהופך את המוסיקה לדמיונית יותר וקרובה יותר לחוויה במקום.

שני הקולות הם כיום השימוש הנפוץ ביותר. בקריוקי האחד מיועד להשמעת מוזיקה והשני הוא עבור קול הזמר; ב- VCD, אחד מדובב במנדרינית והשני מדובב בקנטונזית.

(3) סראונד בעל ארבעה גוונים
ההקפה של ארבעת הערוצים מגדירה ארבע נקודות קול, קדמית שמאלית, קדמית ימינה, שמאל אחורי ואחורית ימינה, והקהל מוקף בארבע נקודות הקול הללו. במקביל, מומלץ להוסיף גם סאב-וופר כדי לשפר את עיבוד ההשמעה של אותות בתדרים נמוכים (זו הסיבה שמערכות רמקולים של 4.1 ערוצים פופולריות כיום). מבחינת ההשפעה הכוללת, מערכת ארבעת הערוצים יכולה להביא את המאזינים לסראונד ממספר כיוונים שונים, להשיג את החוויה השמיעתית בהיותם במגוון סביבות שונות ולהעניק למשתמשים חוויה חדשה לגמרי. כיום, טכנולוגיית ארבעה ערוצים שולבה באופן נרחב בתכנון של כרטיסי קול שונים מהבינוני עד הגבוה, והפכה למגמה המרכזית של פיתוח עתידי.

(4) ערוץ
5.1 ערוצים היו בשימוש נרחב בתיאטראות מסורתיים ובתי קולנוע ביתיים. כמה מהפורמטים הידועים יותר של דחיסת הקלטת קול, כמו Dolby AC-3 (Dolby Digital), DTS וכו ', מבוססים על מערכת הקול 5.1. ערוץ ".1" הוא ערוץ סאב-וופר שתוכנן במיוחד שיכול לייצר סאב וופרים עם טווח תגובת תדרים של 20 עד 120 הרץ. למעשה, מערכת הקול 5.1 מגיעה מ -4.1 סראונד, ההבדל הוא שהיא מוסיפה יחידת מרכז. יחידת מרכז זו אחראית על העברת אות הקול מתחת ל -80 הרץ, המסייע לחיזוק הקול האנושי בעת צפייה בסרט, ולרכז את הדיאלוג באמצע שדה הצליל כולו כדי להגביר את האפקט הכללי.
נכון לעכשיו, נגני מוסיקה מקוונים רבים, כגון QQ Music, סיפקו מוסיקת 5.1 ערוצים להאזנה ולהורדה לניסיון.

5. מסגרת
הרעיון של מסגרות שמע אינו ברור כמו מסגרות וידאו. כמעט כל הפורמטים של קידוד הווידאו יכולים פשוט לחשוב על מסגרת כתמונה מקודדת. עם זאת, מסגרת השמע קשורה לפורמט הקידוד, המיושם על ידי כל תקן קידוד. מכיוון שאם מדובר ב- PCM (נתוני שמע לא מקודדים), הוא אינו זקוק כלל למושג המסגרות, וניתן להשמיע אותו על פי קצב הדגימה ודיוק הדגימה. לדוגמא, עבור שמע כפול בקצב דגימה של 44.1kHz ודיוק דגימה של 16 ביט, ניתן לחשב שקצב הסיביות הוא 44100 * 16 * 2bps, ונתוני השמע בשנייה הם קבועים 44100 * 16 * 2 8 בתים.
מסגרת ה- amr פשוטה יחסית. הוא קובע שכל 20ms של שמע הם מסגרת, וכל פריים של שמע הוא עצמאי. אפשר להשתמש באלגוריתמי קידוד שונים ובפרמטרים שונים של קידוד.
מסגרת ה- mp3 קצת יותר מורכבת ומכילה מידע נוסף, כגון קצב דגימה, קצב סיביות ופרמטרים שונים.

6. מחזור
מספר המסגרות הנדרש לעיבוד אחד על ידי מכשיר שמע משמש כיחידה לגישה לנתונים ולאחסון נתוני שמע על ידי התקן השמע.

7. מצב interlaced
שיטת האחסון של אותות שמע דיגיטליים. הנתונים מאוחסנים במסגרות רציפות, כלומר דגימות הערוץ השמאלי ודגימות הערוץ הימני של מסגרת 1 מוקלטות תחילה, ואז מתחילה ההקלטה של ​​מסגרת 2.

8. מצב שאינו משולב
ראשית, הקליט את דגימות הערוץ השמאלי של כל המסגרות בתקופה, ואז הקליט את כל דגימות הערוץ הנכון.

9. קצב סיביות
  קצב הסיביות נקרא גם קצב הסיביות, המתייחס לכמות הנתונים המושמעת על ידי מוסיקה בשנייה, והיחידה מתבטאת בסיביות, שהן סיביות בינאריות. bps הוא קצב הסיביות. b הוא ביט (bit), s הוא שני (שני), p הוא כל (per), בית אחד שווה ערך ל 8 ביטים בינאריים. כלומר גודל הקובץ של שיר בן 4 דקות של 128bps מחושב כך (128/8) * 4 * 60 = 3840kB = 3.8MB, 1B (Byte) = 8b (bit), בדרך כלל mp3 מועיל ב סביב 128 סיביות, זה גם בערך 3-4 BM בגודל.

  ביישומי מחשב, רמת הנאמנות הגבוהה ביותר היא קידוד PCM, שנמצא בשימוש נרחב לאחסון חומרים ולהערכה של מוזיקה. הוא משמש בתקליטורים, תקליטורי DVD וקבצי ה- WAV הנפוצים שלנו. לכן, PCM הפך לקידוד ללא הפסד על פי המוסכמה, מכיוון ש- PCM מייצג את רמת הנאמנות הטובה ביותר באודיו הדיגיטלי. זה לא אומר ש- PCM יכול להבטיח את הנאמנות המוחלטת של האות. PCM יכול להשיג רק את מידת האינסוף הגדולה ביותר.

  חישוב קצב הסיביות של זרם שמע PCM הוא משימה קלה מאוד, ערך קצב דגימה × ערך גודל דגימה × מספר ערוצים bps. קובץ WAV עם קצב דגימה של 44.1KHz, גודל דגימה של 16bit, וקידוד PCM ערוצי כפול, קצב הנתונים שלו הוא 44.1K × 16 × 2 = 1411.2Kbps. תקליטור האודיו הנפוץ שלנו משתמש בקידוד PCM, והקיבולת של תקליטור יכולה להכיל רק 72 דקות של מידע מוסיקה.

  אות שמע מקודד כפול-ערוץ דורש שטח של 176.4KB בשנייה אחת וכ -1M בדקה אחת. זה לא מקובל על רוב המשתמשים, במיוחד עבור אלה שאוהבים להאזין למוזיקה במחשב. תפוסת הדיסק, יש רק שתי שיטות, אינדקס דגימה נמוכה או דחיסה. לא מומלץ להפחית את מדד הדגימה, ולכן מומחים פיתחו תוכניות דחיסה שונות. המקוריים ביותר הם DPCM, ADPCM, והמפורסם ביותר הוא MP10.34. לכן, קצב הקוד לאחר דחיסת הנתונים נמוך בהרבה מהקוד המקורי.