Качество звука оцифрованного звуковой картой определяется такими параметрами как

Обработка звука

Под обработкой звука следует понимать различные преобразования звуковой информации с целью изменения каких-то характеристик звучания. К обработке звука относятся способы создания различных звуковых эффектов, фильтрация, а также методы очистки звука от нежелательных шумов, изменения тембра и т.д. Все это огромное множество преобразований сводится, в конечном счете, к следующим основным типам:

1. Амплитудные преобразования. Выполняются над амплитудой сигнала и приводят к ее усилению/ослаблению или изменению по какому-либо закону на определенных участках сигнала.

2. Частотные преобразования. Выполняются над частотными составляющими звука: сигнал представляется в виде спектра частот через определенные промежутки времени, производится обработка необходимых частотных составляющих, например, фильтрация, и обратное «сворачивание» сигнала из спектра в волну.

3. Фазовые преобразования. Сдвиг фазы сигнала тем или иным способом; например, такие преобразования стерео сигнала, позволяют реализовать эффект вращения или «объёмности» звука.

4. Временные преобразования. Реализуются путем наложения, растягивания/сжатия сигналов; позволяют создать, например, эффекты эха или хора, а также повлиять на пространственные характеристики звука.

Аналоговый и дискретный способы представления звука

Информация, в том числе графическая и звуковая, может быть представлена в аналоговой или дискретной форме.

При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно.

При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем ее величина изменяется скачкообразно.

Примером аналогового хранения звуковой информации является виниловая пластин­ка (звуковая дорожка изменяет свою форму непрерывно), а дискретного — аудиокомпакт-диск (звуковая дорожка которого содержит участки с различной отражающей способностью).

Восприятие звука человеком

Звуковые волны улавливаются слуховым органом и вызывают в нем раздражение, которое передается по нервной системе в головной мозг, создавая ощущение звука.

Колебания барабанной перепонки в свою очередь передаются во внутреннее ухо и раздражают слуховой нерв. Так образом человек воспринимает звук.

В аналоговой форме звук представляет собой волну, которая характеризуется:

Герц (Гц или Hz) — единица измерения частоты колебаний. 1 Гц= 1/с

Человеческое ухо может воспринимать звук с частотой от 20 колебаний в секунду (20 Герц, низкий звук) до 20 000 колебаний в секунду (20 КГц, высокий звук).

Кодирование звуковой информации

Для того чтобы комп ьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

Качество кодирования звуковой информации зависит от :

1)частотой дискретизации, т.е. количества измерений уровня сигнала в единицу времени. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования.

2)глубиной кодирования, т.е. количества уровней сигнала.

Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. Количество различных уровней сигнала (состояний при данном кодировании) можно рассчитать по формуле: N = 2 i = 2 16 = 65536, где i — глубина звука.

Таким образом, современные звуковые карты могут обеспечить кодирование 65536 уровней сигнала. Каждому значению амплитуды звукового сигнала присваивается 16-битный код.

Форматы звуковых файлов

РСМ. РСМ расшифровывается как pulse code modulation, что и является в переводе как импульсно-кодовая. Файлы именно с таким расширением встречаются довольно редко. Но РСМ является основополагающей для всех звуковых файлов.

RIFF. Resource Interchange File Format. Уникальная система хранения любых структурированных данных.

MOD. Файл хранит в себе короткий образец звука, который потом можно использовать в качестве шаблона для инструмента.

AIF или AIFF. Audio Interchange File Format. Данный формат распространен в системах Apple Macintosh и Silicon Graphics. Заключает в себе сочетание MOD и WAV.

MID. Файл, хранящий в себе сообщения MIDI-системе, установленной на Вашем компьютере или в устройстве.

МР3. Самый скандальный формат за последнее время. Многие для объяснения параметров сжатия, которые в нем применяют, сравнивают его с jpeg для изображений. Там очень много наворотов в вычислениях, чего и не перечислишь, но коэффициент сжатия в 10-12 раз сказали о себе сами. Специалисты говорят о контурности звука как о самом большом недостатке данного формата. Действительно, если сравнивать музыку с изображением, то смысл остался, а мелкие нюансы ушли. Качество МР3 до сих пор вызывает много споров, но для «обычных немузыкальных» людей потери не ощутимы явно.

RA. Real Audio или потоковая передача аудиоданных. Довольно распространенная система передачи звука в реальном времени через Интернет. Скорость передачи порядка 1 Кб в секунду. Полученный звук обладает следующими параметрами: 8 или 16 бит и 8 или 11 кГц.

Источник

Качество звука оцифрованного звуковой картой определяется такими параметрами как

Н ижняя граница зависит от интенсивности звучания.

На видеохостинге YouTube видео для проверки границ слуха : https://www.youtube.com/watch?v=H-iCZElJ8m0

Звуковая волна – это некая сложная функция, зависимость амплитуды звуковой волны от времени.

Информация, содержащаяся в звуковой волне, определяется не параметрами среды, в которой распространяется упругая волна, а параметрами колебаний (амплитудой и частот ами основного тона и гармоник).

Любая форма звукозаписи ( механич е ская, магнитная, оптическая, лазерная) осуществляется на основе предварительного преобразования звуковой волны в переменный электрический ток с такими же параметрами колебаний (с помощью микрофона).

Аналоговый звук представляется в аппаратуре непрерывным электрическим сигналом.

Качество звучания зависит от точности воспроизведения формы колебаний, которую очень трудно сохранить.

До 1982 года, мир потреблял «музыкальные консервы» только с аналоговых носителей: виниловых грампластинок и магнитных лент.

Хорошие виниловые пластинки, проигрываемые на хорошей аппаратуре, давали превосходное качество звука, которое, увы, с каждым прослушиванием немного портились от механического износа при движении иглы по звуковой бороздке и от всепроникающей пыли.

Магнитофонам, для безупречного воспроизведения требовались прецизионные считывающие головки и большая скорость протяжки ленты. Со временем лента размагничивалась, магнитный слой осыпался.

Но главный недостаток аналоговой записи звука — неизбежные потери качества при копировании.

Согласно теореме Котельникова любое, даже самое сложное по форме колебание (например, человеческий голос), можно однозначно и без потерь восстановить по его дискретным отсчётам, взятым с частотой, равной его удвоенной максимальной частоте.

Владимир Александрович Котельников (1908-2005) — выдающийся советский и российский учёный в области радиотехники, радиосвязи и радиоастрономии.

Оцифровка звуковой информации

Оцифровка звука – это фиксация амплитуды сигнала через определенные промежутки времени и регистрация полученных значений амплитуды в виде округленных цифровых значений.
Любой компьютер имеет в своем составе плату – аудиоадаптер (звуковую карту).

Для записи цифрового звука АЦП производит:

дискретизацию по времени непрерывного сигнала (определяет значение амплитуды сигнала с частотой необходимой для воссоздания его исходной формы = удвоенной максимальной частотой звуковой волны);

квантование по уровням измеренных значений сигнала (определяет число фиксируемых значений (уровней, градаций) амплитуды сигнала);

кодирование сигнала (запись в двоичной системе счисления).

Обратную операцию проделывает ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь).

Битрейт (bit rate) — буквально, скорость прохождения битов информации.

В форматах потокового видео и аудио, использующих сжатие c потерей качества, параметр « битрейт » выражает степень сжатия потока и, тем самым, определяет размер канала, для которого сжат поток данных.

Р ежимы сжатия потоковых данных:

Преимущества «цифрового звука»

Оцифрованный звуковой сигнал имеет следующие достоинства:

возможность бесконечно долгого хранения без потери исходного качества,

возможность сколь угодно долгого воспроизведения без потери исходного качества,

возможность бесконечного тиражирования без потери исходного качества,

простота и широкие возможности обработки современными средствами,

устойчивость к помехам в линиях передачи сигнала.

От CD к Super Audio CD и DVD Audio

В 1979 году компании Sony и Philips предложили стандарт Red Book цифровой записи звука.

Аналоговый звук оцифровывается и записывается в виде спиральной дорожки из чередующихся нулей и единиц (микронных лунок-питов и гладкой поверхности) на 12-см, чуть толще миллиметра, диск из поликарбоната, покрытый тончайшим слоем золота (позже — алюминия).

Лазер проигрывающего устройства освещает такой диск и детектирует двоичные «нули» и «единички», которые после обработки превращаются обратно в звук. Перепутать нуль с единицей практически невозможно. Возможные проблемы, связанные с ошибками при считывании и царапинами на поверхности диска, компенсировались цифровым методом коррекции ошибок.

В результате уменьшились не только физические размеры диска-носителя по сравнению с виниловой пластинкой, но и заметно увеличилась музыкальная емкость: до 74 минут (тогдашний владелец Sony пожелал, чтобы на один диск уместилась целиком его любимая Девятая симфония Бетховена).

В 1982 г. в Лангенхагене (Германия), началось массовое производство компакт-дисков (CD) с «Альпийской симфонией» И. Штрауса.

применяют DVD-носитель,

используют многоканальную запись (до 5.1 ),

частоту дискретизации до 192 кГц,

уровень квантования — до 24 бит (каждый бит повышает точность передачи звука вдвое и при такой глубине квантования динамический диапазон воспроизводимых звуков может превышать 130 дБ).

Новые форматы записи дают высочайшее качество, дороги (15$ за диск) и малопопулярны, т.к. основную массу слушателей качество звука, увы, не слишком-то волнует.

Параметры цифрового звука

Частоты квантования показывают, сколько раз в секунду берутся выборки сигнала (измеряется его амплитуда) для преобразования в цифровой код.
Для стандарта CD это 44КГц (44 тысячи раз за секунду), для SACD 192 КГц

Разрядность квантования характеризует число ступеней сигнала и измеряется степенью числа 2.

Для стандарт а CD применяются 16-разрядные аудио адаптеры, имеющие 65 536 ( 2 в 16 степени) ступеней квантования — как у звукового компакт–диска. Для стандарт а SACD 24-разрядные.

Частотный диапазон

Частота квантования

Речь (среднее качество)

Качество УКВ–приемника

Звук высокого качества

Хранение цифрового звука

О цифрованный звук есть набор значений амплитуды сигнала, взятых через определенные промежутки времени и его можно записать в файл последовательностью чисел (значений амплитуды).

Широко используются два способа кодирования звуковой информации :

PCM (импульсно-кодовая модуляция)

ADPCM (адаптивная относительная импульсно-кодовая модуляция)

L ossless coding ( к одирование данных без потерь) позволяет осуществлять стопроцентное восстановление данных из сжатого ( на 20-50% ) потока.

Популярные алгоритмамы L ossless coding :

Windows Wave (WAV) основный формат звуковых файлов для Windows.

Audio Interchange File Format (AIFF) основной формат звука для Макинтоша.

L ossy coding (к одирование данных с потерями) позволяет добиться схожести звучания восстановленного сигнала с оригиналом при как можно большем сжатии данных (в 10-1 5 раз).

В основе lossy-кодеров лежит использование психоакустической модели : определяются участки сигнала, в определенных частотных областях которых имеются неслышные человеческому уху нюансы (замаскированные или неслышимые частоты) и происходит их удаление из оригинального сигнала.

Популярные алгоритмамы L ossy coding :

MIDI-интерфейс предполагает:

Beatnik Mobile XMF

При использовании Beatnik Mobile XMF время скачивания одного файла даже через GPRS оказывается меньше, чем время звучания композиции.

Достоинства и ограничения цифрового звука

Достоинства

надежность хранения (данные не искажаются с течением времени);

Sennheiser PXC 450

Наушники Sennheiser PXC 450 используют две уникальные технологии для устранения окружающего шума.

С луховой аппарат человека воспринима ет частоты до 20 кГц, но человеческий мозг улавливает и более высокие частоты на подсознательном уровне.

О колокольном звоне

Сейчас научно доказано благотворное воздействие колокольного звона.

Колокола воспроизводят звуковые частоты от 40 Гц до 100 кГц.

Много лет психиатр А.В.Гнездилов ( Санкт-Петербург ) успешно лечит ряд психических заболеваний низкочастотным звучанием колоколов. На его счету сотни исцеленных людей.

Ультразвуковой спектр выше 25 кГц хорошо справляется с инфекционными заболеваниями, разрушая болезнетворную среду. Колокольный звон обезвреживает вирусы гриппа, желтухи и другую инфекцию. Его не выдерживает молекулярная структура болезнетворных микробов.

Колокольный звон, оказывая необычайно сильное воздействие на человека, способен избавить его от стрессового состояния, скорее вернуться к нормальной жизни после чрезвычайных нервных потрясений.

Сегодня качественные звукозаписи стали штучным элитарным товаром:

«лицензионный» CD с записью модной группы отличается от пиратских MP3 лишь ценой и буклетом;

большинство новых записей изначально загублено мастерингом с чудовищной компрессией динамического диапазона.

Общий уровень качества звучания бытовой аудиоаппаратуры неуклонно снижается, несмотря на многоканальные системы и DSP, «улучшающие» звучание заведомо ущербных форматов (MP3).

Формат MP3 создавался для потокового передачи звука через Интернет, и там ему самое место. В качестве универсального аудиоформата MP3 права на жизнь не имеет.

Термин «Hi-Fi» означает максимальную приближённость воспроизводимой аудиосистемой музыки к её «живому» исполнению. Если нет «живого» исполнения, то нет и критерия оценки.

С чем нам сравнивать музыку, сгенерированную в недрах синтезатора? Или «голос» безголосого «певца», сделанный в компьютерной студии? В применении к электронной и «электрической» музыке просто не существует понятия «высокой верности звучания».

Вы не слышите разницу, просто посмотрите на нее.

С появлением CD динамический диапазон расширился до пиковых 96 дБ. Но этого оказалось мало. Звукорежиссеры, от которых рекорд-компании требовали все более громкого звука, начали нормализовывать запись, обрезая нижние и верхние пики. Средний уровень громкости обрезанной записи искусственно поднимался.

Большинство слушателей, воспитанных портативными аудиоплеерами (главной задачей которых было переорать шум, пробивающийся через наушники), подмены не заметила.

Результат: исчезновение в созданной «звуковой стене» нюансов звучания. И тишины.

На рисунке сравнение звучания альбомов группы Rush с 1984 по 2002 год (стиль группы не изменился).

Сам музыкант был больше всего изумлен тем, что большинство прохожих даже не поворачивали голову в его сторону, как будто его не было вообще.

И только станционная чистильщица обуви сочла, что его исполнение было слишком громким.

Gamer Symphony Orchestra

0 4.12.2008 в Университете штата Мэриленд состоялся зимний отчетный концерт Геймерского симфонического оркестра (Gamer Symphony Orchestra). Коллектив, исполняющий исключительно музыку из компьютерных игр образован в 2005 году и объединяет 95 музыкантов и 20 хористов. Роб Гарнер (п резидент и флюгельгорнист оркестра ) : Наши в иртуозы превращают все, что достойно внимания в игровом мире в классические композиции. Среди новинок, которые впервые прозвучат на грядущем концерте, — грандиозный хорал из игры Xenosaga. Цифровая музыка: тенденции рынка В 2013 году покупки цифровых композиций упали на 5,7% до 1,34 млн единиц, а продажи цифровых альбомов — на 0,1% до 117,6 млн единиц. Продажи музыки на компакт-дисках уменьшились на 14,5%. Продажи аналоговой музыки на виниловых пластинках возросли на 31,9% («винил» занял в 2013 году 2% рынка музыки). Spotify планирует запуск в России в 2014 г. Сбор российского каталога музыки Spotify сможет осуществить с помощью агрегаторов Orchard, Believe или Rights Comunications, содержащих до 90% всей российской музыки. Cхожие сервисы св России: « Яндекс.Музыка » и « Билайн.Музыка ». В США популярен потоковый музыкальный сервис Pandora с аудиторией 72 миллиона активных слушателей. Беззвучная радиостанция Twadio Часто бывает, что популярная мелодия, услышанная краем уха, застревает в голове надолго и избавиться от нее никак не удается. Репертуар Twadio как раз и состоит из таких песен. Мелодии «отправляются» прямо в головы слушателей»: подписчику сервиса приходит сообщение с именем исполнителя и названием композиции, внесенной в список самых «прилипчивых» песен. Зачем тратить время в ожидании появления любимой композиции в радиоэфире, когда ее можно воспроизвести мысленно? А чтобы мелодии не надоели, «плейлист» регулярно обновляется. Если слушатель подзабыл мотив, то, щелкнув по ссылке, можно прослушать кусочек соответствующей композиции или купить ее в онлайновом магазине Amazon. Прямым конкурентом нового формата станет разработанный Apple iTunes LP, позволяющий включать в цифровые альбомы дополнительный контент.

Симфонический оркестр YouTube

03.03.2009

YouTube завершил набор музыкантов в Виртуальный симфонический оркестр (http://www.youtube.com/symphony), который составят 90 человек из 30 стран мира.

На конкурс было подано более 3000 заявок. Музыканты из оркестров Лондона, Сан-Франциско, Гонконга, Берлина и Нью-Йорка выбрали 200 финалистов.

Для конкурса Тан Дуном написана фантазии на тему Героической симфонии Людвига ван Бетховена. Музыка фантазии несложная, она проще источника ритмически и содержательно.

В январе 2009 года 147 млн американцев (76,8% интернет-аудитории США) просмотрели 14,8 млрд видеороликов в Сети. Н а каждого зрителя пришлось более 100 просмотров.

Средняя продолжительность онлайновых видеороликов составила 3,5 минуты.

На русской версии YouTube за проект агитировала поп-певица Валерия. Среди спонсоров Нью-Йоркский Карнеги-холл и Берлинский филармонический оркестр.

13.03.2009 Джонатан Бергер (Jonathan Berger, профессор музыки из Стэнфордского университета, автор более 60 трудов по восприятию музыки ): Снижение качества музыки, имеющей сегодня популярность у широкой публики, равно как и упрощение вкусов последней, есть результат использования цифровых музыкальных форматов. Проводя в течении восьми лет с собственными студентами эксперименты я обнаружил, что со временем участников эксперимента переставало беспокоить низкое качество звучания MP3-файлов. Более того, многие из них начинали отдавать этому формату свое предпочтение.

П ортативные плееры оказывают существенное воздействие на восприятие музыки и на всю музыкальную индустрию. Композиторы оказываются ограничены в таких выразительных средствах, как полутона и тихие звуки, отчего ухудшается и качество музыки в целом.

The Mosquito против подростков

15-летний школьник : Ужасно неприятный звук. Как будто кто-то ногтем царапает по школьной доске

Universal Music Group ищет таланты

Корпорация Universal Music Group (http://www.umusic.com/, крупнейшая в мире фирма грамзаписи) за небольшую плату выставляет песни всех желающих в формате MP3 для продажи на сервисах iTunes и Amazon.com в обход музыкальных издателей.

Джим Ури (глава Universal Music Group Distribution): Это соглашение позволяет нам находить талантливых исполнителей задолго до того, как на них положит глаз кто-то еще.

История Ниа Робертс

Крайне вредны для здоровья: постоянный фоновый шум и шум во время сна.

Наиболее комфортный уровень «звукового контекста» — 20–30 дБ (как в тихом парке).

ВОЗ пишет: серьезные негативные эффекты на здоровье проявляются при уровне шума в 53 дБ: возникает хронический стресс, который провоцирует сердечно-сосудистые заболевания, диабет и инсульты.

Громкость звукового фона в городах растет на 0,5−1 дБ в год.

Транспорт — один из самых серьезных источников шумового загрязнения. Шум:

автомобильной трассы превышает 70 дБ,

железной дороги — 100 дБ.

Во фьордах Аляски и Антарктиды средний уровень шума сейчас превышает 100 дБ. Тает лед и воздух из пузырьков выходит наружу под высоким давлением. Звук этот уже влият на поведение морских млекопитающих.

Фоновый шум может также препятствовать правильному росту и развитию мозга у детей. Норман Дойдж (Университет Торонто, «Пластичность мозга»).

Придерживайтесь правила 60/60: слушать музыку в наушниках на 60% громкости не 60 минут подряд.

Чем чаще вы подвергаетесь шумовому воздействию, тем менее чувствительными к нему становитесь!

Белый и розовый шум

О белом шуме, который помогает заснуть, сконцентрироваться и расслабиться.

Согласно Psychological Science в основе наиболее увлекательных фильмов лежит розовый шум (спектральная плотность которого обратно пропорциональна его частоте). Послушать розовый шум можно здесь.

Акустика вашей повседневности

Концерт для города с оркестром: кто и зачем записывает звуки повседневной жизни

Как с течением времени меняется звучание города?

Когда-то оно ассоциировалось с криками торговцев и цоканьем копыт по брусчатке.

Анализ всего этого многообразия — это целая наука.

Звуковой архив человечества: сохранить «слепки нашей повседневности» — звучание всевозможных гаджетов, редких языков и потаенных уголков планеты, общение продавцы с покупателями.

Акустика вашего дома. квартиры, комнаты. учебного класса. улицы, города.

Источник