WT-синтез звуку

Кроме FM- синтеза, в высококачественных звуковых картах используется табличный или WT- синтез (Wave Table synthesis); такие устройства именуют также синтезаторами выборок или сэмплерами (Samples). Идея применения WT- синтеза состоит в использовании специальных алгоритмов, позволяющих по одному лишь характерному тону (выборке) музыкального инструмента воспроизвести все остальные тона (фактически восстановить его полное звучание).

Выборки сигналов (таблицы) сохраняются в ROM (Read Only Memory) или программно загружаются в RAM (Random Access Memory) звуковой карты, после чего специализированный WT- процессор выполняет операции над выборками сигнала, изменяя их амплитуду и частоту. При этом генерируемое WT- методом звучание ближе к звуку реальных инструментов, нежели при FM- технологии.

15. Види перетворень цифрового аудіо-сигналу

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал. Звуковой ЦАП обычно получает на вход цифровой сигнал в импульсно-кодовой модуляции. Задача преобразования различных сжатых форматов в PCM выполняется соответствующими кодеками.

Наиболее общие типы электронных ЦАП:

- Широтно-импульсный модулятор — простейший тип ЦАП. Стабильный источник тока или напряжения периодически включается на время, пропорциональное преобразуемому цифровому коду, далее полученная импульсная последовательность фильтруется аналоговым фильтром нижних частот. Такой способ становится популярным в Hi-Fi-аудиотехнике;

- ЦАП передискретизации, такие как дельта-сигма-ЦАП, основаны на изменяемой плотности импульсов. Передискретизация позволяет использовать ЦАП с меньшей разрядностью для достижения большей разрядности итогового преобразования; часто дельта-сигма ЦАП строится на основе простейшего однобитного ЦАП, который является практически линейным. На ЦАП малой разрядности поступает импульсный сигнал с модулированной плотностью импульсов (c постоянной длительностью импульса, но с изменяемой скважностью), создаваемый с использованием отрицательной обратной связи. Отрицательная обратная связь выступает в роли фильтра верхних частот для шума квантования.

- ЦАП взвешивающего типа, в котором каждому биту преобразуемого двоичного кода соответствует резистор или источник тока, подключенный на общую точку суммирования. Сила тока источника (проводимость резистора) пропорциональна весу бита, которому он соответствует. Таким образом, все ненулевые биты кода суммируются с весом. Взвешивающий метод один из самых быстрых, но ему свойственна низкая точность из-за необходимости наличия набора множества различных прецизионных источников или резисторов и непостоянного импеданса.

- ЦАП лестничного типа (цепная R-2R-схема). В R-2R-ЦАП значения создаются в специальной схеме, состоящей из резисторов с сопротивлениями R и 2R, называемой матрицей постоянного импеданса, которая имеет два вида включения: прямое — матрица токов и инверсное — матрица напряжений. Применение одинаковых резисторов позволяет существенно улучшить точность по сравнению с обычным взвешивающим ЦАП, так как сравнительно просто изготовить набор прецизионных элементов с одинаковыми параметрами. ЦАП типа R-2R позволяют отодвинуть ограничения по разрядности. С лазерной подгонкой резисторов на одной подложке достигается точность 20-22 бита. Основное время на преобразование тратится в операционном усилителе, поэтому он должен иметь максимальное быстродействие.

16.Створення ефектів Echo, Reverberation, Chorus

На рис.1 представлен исходный звуковой сигнал, а на рис. 1 применение к исходному сигналу эффекта эха с указанием параметров. На оси абцисс откладывается время, а по оси ординат значение амплитуды (громкости) звукового сигнала в определенный момент времени.

рис. 1

рис. 2

T – время между откликами; h1 – громкость исходного звукового сигнала; h2 – громкость отклика.

В данном случае h2=h1/2, то есть громкость отклика в два раза меньше громкости исходного сигнала.

Реверберация — это процесс постепенного уменьшения интенсивности звука при его многократных отражениях. Иногда под реверберацией понимается имитация данного эффекта с помощью ревербераторов. Условно принятое время реверберации — время, за которое уровень звука уменьшается на 60 дБ. Для вычисления времени реверберации используют формулу, которая принадлежит Сэбину, первому исследователю архитектурной акустики:

T = (0.164*V) / A

где V — это объём помещения, A — общий фонд звукопоглощения, A = a1*S1 + a2*S2 + … + aі*Sі, где aі — коэффициент звукопоглощения (зависит от материала), Sі — площадь каждой поверхности.

Хорус — звуковой эффект или соответствующее устройство. Имитирует хоровое звучание музыкальных инструментов. Эффект реализуется путём добавления к исходному сигналу его собственной копии или копий, сдвинутых по времени на величины порядка 20-30 миллисекунд, причём время сдвига непрерывно изменяется.

Принцип роботи

Сначала входной сигнал разделяется на два независимых сигнала, один из которых остаётся без изменений, в то время как другой поступает на линию задержки. В линии задержки осуществляется задержка сигнала на 20-30 мс, причём время задержки изменяется в соответствии с сигналом генератора низких частот. На выходе задержанный сигнал смешивается с исходным. Генератор низких частот осуществляет модуляцию времени задержки сигнала. Он вырабатывает колебания определённой формы, лежащие в пределах от 3 Гц и ниже. Изменяя частоту, форму и амплитуду колебаний низкочастотного генератора, можно получать различный выходной сигнал.

17.Способи ущільнення звукових даних

Сжатие данных без потерь - это способ кодирования (уплотнения) цифровой аудио информации, позволяющий осуществлять стопроцентное восстановление исходных данных из сжатого потока. К такому способу уплотнения данных прибегают в случаях, когда требуется абсолютное, стопроцентное сохранение качества оригинального звучания аудио данных. Существующие сегодня алгоритмы беспотерьного сжатия позволяют сократить занимаемый данными объем на 20- 50% и при этом гарантировать стопроцентное восстановление исходного цифрового материала из сжатых данных. Механизмы работы подобных кодеров сходны с механизмами работы архиваторов общих данных, таких, как, например, ZIP или RAR, но при этом адаптированы специально для сжатия аудио данных. Беспотерьное кодирование, хотя и идеально с точки зрения сохранности качества аудио материалов, но оказывается неспособным обеспечить высокий уровень компрессии.

Существует другой, более современный путь уплотнения данных. Это так называемое сжатие данных с потерями. Цель такого кодирования заключается в достижении любыми путями максимально высокого коэффициента компрессии данных при сохранении качества их звучания на приемлемом уровне. В основе идеи кодирования с потерями лежит два простых основополагающих соображения:

• исходные цифровые аудио данные избыточны – они содержат много лишней, бесполезной для слуха информации, которую можно удалить, тем самым, повысив коэффициент компрессии;

• требования к качеству звучания аудио материала могут быть разными и зависят от конкретных целей и сфер использования.

Такое кодирование приводит к тому, что декодированный сигнал при воспроизведении звучит похоже на оригинальный, но фактически перестает быть ему идентичным. В основе большинства методов кодирования с потерями лежит использование психоакустических свойств слуховой системы человека, а также различных хитростей, связанных с переквантованием и передискретизацией сигнала. В частотности, в процессе компрессии аудио данные анализируются кодером на предмет выявления различных деталей звучания, которыми можно пренебречь. Замаскированные частоты, неслышимые и слабослышимые детали звучания – всем этим можно пожертвовать с целью достижения более высокого значения коэффициента компрессии. Там, где в звучании важна лишь разборчивость (например, в телефонии, где наличие частот выше 4 кГц не является необходимым), аудио информация в процессе кодирования подвергается серьезному «упрощению», что вкупе с использованием «умных» квантователей и удачных «жадных» алгоритмов компрессии данных позволяет достичь высочайших степеней компрессии (1: 50 и выше).

Сегодня существует множество кодеров аудио данных, основанных на идее кодирования спотерями. Вот только некоторые из них: MPEG-1 Layer 3 (всем известный как MP3), Windows Media Audio (WMA), Ogg Vorbis (OGG), MusePack (MPC), MPEG-2/4 AAC и другие.

Дата добавления: 2015-10-29