Click here to load reader

Digitalizacija Zvuka Od 6 Str

  • View
    21

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

zvuk

Text 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