19) Особенности слухового восприятия. Источники избыточности в звуковых сигналах и способы устранения избыточности.

Особенности слухового восприятия

• Частотный спектр воспринимаемый человеком (примерно) от 20 Гц до 20 кГц, наибольшая чувствительность в диапазоне от 2 до 4 Гц.

• Общеизвестно, что человек в состоянии различить изменение частоты на 0.3% на частоте

порядка 1 кГц.

• Если два сигнала различаются менее чем на 1 дБ по амплитуде - они трудноразличимы.

• Звуки различной частоты распространяются в воздухе с разной скоростью. В результате

высокочастотная часть спектра от источника находящегося на удалении от слушателя

несколько запаздывает.

• Человек не в состоянии заметить внезапное исчезновение высоких частот, если оно не

превышает порядка 2 мс.

• Некоторые исследования показывают, что человек в состоянии ощущать частоты выше 20 кГц. С возрастом частотный диапазон сужается.

Частотный спектр, несущий информацию в человеческой речи: от 500 Гц до 2 кГц

• Низкие частоты - басы и гласные

• Высокие частоты - согласные

20) Психоакустическое маскирование и его практическое использования в алгоритмах сжатия звуковых сигналов.

Психоакустическое маскирование используется для сжатия акустических сигналов. Говорят, что слабый звук маскируется, если он становится неразличим в присутствии более громкого звука.

Одновременная маскировка: Любые два звука при одновременном прослушивании оказывают влияние на восприятие относительной громкости между ними. Более громкий звук снижает восприятие более слабого, вплоть до исчезновения его слышимости.

Временная маскировка: Это явление похоже на частотную маскировку, но здесь происходит маскировка во времени. При прекращении подачи маскирующего звука маскируемый некоторое время продолжает быть не слышимым. В обычных условиях эффект от временной маскировки длится значительно меньше. Время маскировки зависит от частоты и амплитуды сигнала и может достигать 100 мс.

21) Обработка сообщений и информации. Классификация видов обработки информации.

Всякое правило обработки сообщений можно понимать как отображение (функцию) ν

которое сообщениям m из некоторого множества сообщений M ставит в соответствие новые сообщения m' из множества сообщений M’. Каждое из сообщений m и m’ - это последовательность знаков.

Всякую обработку сообщений можно рассматривать как кодирование.

Правило v должно задавать некоторый способ построения сообщения исходя из сообщения .

Эффективность правила обработки сообщений определяется объёмом и длительностью процесса обработки, в сравнении с другими процессами, дающими тот же результат.

Множество M сообщений m представляет интерес только тогда, когда ему посредством некоторого правила соответствия α сопоставлено множество I сведений i:

Так как множеству сообщений M’ также соответствует некоторое множество сведений I’, то правило обработки дает нам следующую диаграмму:

В каком отношении между собой находятся I и I’?

Очевидно, что каждому сообщению сопоставлена пара (i, i'), i = a(m), i' = a'(v(m)); тем самым определено соответствие σ между I и I’.

Если α - необратимое отображение, т. е. существуют два сообщения m₁ и m₂, которые передают одну и ту же информацию i, то соответствие σ может и не быть отображением, поскольку обработанные сообщения v(m₁) и v(m₂) могут нести различные информации i’₁=α’(ν(m₁)), i’₂=α’(ν(m₂)).

Говорят, что правило обработки v сохраняет информацию, если соответствие σ является отображением, Тогда мы имеем диаграмму:

где композиция отображений α , и σ совпадает с композицией ν и α’ :

σ α= α’ ν

В таком случае последняя диаграмма называется коммутативной, а отображение σ называют правилом обработки информации.

В соответствии с тем, является σ обратимым отображением или нет, мы различаем следующие случаи:

1. Если σ - обратимое отображение, т.е. информация при обработке не теряется, то соответствующую обработку сообщений называют перешифровкой.

1.1. Если и ν обратимо, то мы имеем простой случай перекодировки: по сообщению m'= α(m) можно восстановить не только исходную информацию, но и само исходное сообщение m, Особенно часто встречается тот частный случай, когда I = I’, а σ -тождественное отображение. В идеале всякая передача сообщений должна иметь именно такой вид.

1.2. Если σ обратимо, а σ - нет, то несколько сообщений m M будут кодироваться одним и тем же сообщением m' M’. Но так как при этом никакой информации не теряется, то это означает, что исходное множество сообщений M было избыточным: в M имеется несколько сообщений, которые несут одну и ту же информацию. Перешифровку ν такого рода мы называем сжимающей. Если к тому же α’ обратимо, то мы называем ν вполне сжимающей.

2. Если σ - необратимое отображение, т. е. разные сведения i I отображаются в одну и ту же информацию i’ I’, то соответствующую обработку сообщений ν называют избирательной. Особенно часто встречается случай, когда I’ - подмножество I , и σ для сведений из I’ является тождественным отображением. В этом случае σ производит выбор из заданного множества сведений. Выбор может быть уже предопределён тем, что несколько различных m M отображаются в одно сообщение m' M’. Однако обработка сообщений v вполне могла быть обратимой. В этом случае выбор осуществляется "односторонней" интерпретацией α’.