55. Использование пк для обработки «цифрового» звука.

Звук – колебания звуковых волн в пространстве.

Процесс получения цифровой формы звука называется оцифровкой.

Аппаратные средства цифровой записи и воспроизведения для PC достаточно просты — АЦП, ЦАП и средства доставки потока данных на диск или с диска. Этими средствами, называемыми аудиокодеком (кодер-декодер), обладает любая звуковая карта. На современных картах PCI доставку осуществляет ее собственный контроллер путем  прямого управления шиной.

Устройство, выполняющее оцифровку звука называется АЦП - аналого-цифровой преобразователь (ACD); Устройство, выполняющее обратное преобразование – ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь (DAC)

 В задачу компрессоров/декомпрессоров входит сокращение потока данных в канале передачи (хранения) относительно потока на выходе АЦП и входе ЦАП. Современные аудиокодеки производят компрессию аудиопотока. При этом снижается качество звука. Но, например, схема Dolby обеспечивает сжатие в два раза без потерь.

При воспроизведении записанного в компьютерный файл звука производится преобразование в противоположном направлении — из дискретной цифровой формы представления сигнала в непрерывную аналоговую, поэтому вполне естественно соответствующий узел компьютерного устройства называется ЦАП. Процесс реконструкции первоначального аналогового сигнала по имеющимся дискретным данным нетривиален, поскольку никакой информации о форме сигнала между соседними отсчетами не сохранилось.

В разных звуковых картах для восстановления звукового сигнала могут использоваться различные способы. Наиболее наглядный и понятный из них состоит в том, что по имеющимся соседним точкам рассчитывается некоторая гладкая функция, проходящая через заданные точки, которая и принимается в качестве формы аналогового сигнала. Технические возможности современных микросхем позволяют для реконструкции формы сигнала производить весьма сложные вычисления.

При цифровом хранении легко реализуются многие эффекты, которые ранее требовали громоздких электромеханических или электроакустических устройств или сложной аналоговой электроники. Прежде всего, это искусственная реверберация и эхо.

Известно, что в закрытом помещении от источника до слушателя доходит не только прямой, но и многократно отраженный от различных поверхностей звук. Отраженные сигналы приходят с различными задержками и затуханием относительно прямого. Это явление называется реверберацией.

В цифровой форме представления легко имитируется эффект Доплера — изменение частоты при быстром приближении источника звука к слушателю или удалении источника от слушателя.

• Линейная фильтрация — синтез фильтров, согласованных с сигналами; частотное разделение каналов; корректоры характеристик каналов

• Спектральный анализ — обработка речевых, звуковых, сейсмических, гидроакустических сигналов; распознавание образов

• Частотно-временной анализ — компрессия изображений, гидро- и радиолокация, разнообразные задачи обнаружения сигнала

• Нелинейная обработка — вычисление корреляций, медианная фильтрация; синтез амплитудных, фазовых, частотных детекторов, обработка речи, векторное кодирование; увеличение и уменьшение частоты дискретизации;