13. Основные понятия звука (интенсивность, уровень звукового давления, уровень громкости, типы звуковых волн, реверберация)

Ответ:

Звук –пульсация давления, возникающую в физической среде при прохождении звуковой волны.

Интенсивность звука – сила звука, переносимая звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны в единицу времени.

Звуковое давление – звуковая энергия, которая попадает на единицу площади, расположенную в заданном направлении от источника звука и удаленную от него на определенное расстояние (как правило, на 1 м). Звуковое давление измеряется в паскалях (Па).

Громкость звука – величина слухового ощущения, которая зависит от интенсивности звука и его частоты.

Типы звуковых волн:

• Продольная – направление колебания совпадает или противоположно с направлением распространения волны.

• Поперечная – направление колебания перпендикулярно направления распространения волны.

Реверберация – это явление, которое возникает, когда слышен не прямой звук от источника, а отраженный от встречающихся на пути звуковой волны препятствий или помех различного характера.

14. Виды звука. Форматы звуковых файлов. Алгоритм сжатия звуковых файлов mp3.

Ответ:

Виды звука:

• Инфразвук – ниже 20 Гц

• Слышный звук - 20-20 кГц

• Ультразвук – выше 20 кГц

Форматы звуковых файлов:

Форматы звуковых файлов с заголовком:

*.aiff, *.aif	формат распространен в системах Apple Macintosh и Silicon Graphics;
*.au *.snd	формат для работы со звуком в рабочих системах SUN, NeXT, DEC, Linux и FreeBSD; обеспечивает экономию памяти.
*.iff	универсальный для записи структурированных данных. Поддержка программно-сэмплерной эмуляции музыкальных инструментов. Звук делится на 2 части: то, что должно звучать вначале, и элемент того, что идет за началом.
*.mp3	Используются параметры сжатия, имеющие сходство с форматом jpeg для изображений. Коэффициент сжатия составляет 10-12. Считается достаточно сложным и не обеспечивающим высокое качество звука.
*.voc	8-битный моно-формат семейства звуковых карт SoundBlaster фирмы Creative Labs. Широко используется в старых немузыкальных программах.
*.wav	формат, разработанный фирмой Microsoft, простейший для записи и хранения дискретных данных. Жестко структурирован.

*.pcm		Импульсно-кодовая модуляция. Метод записи и хранения аудиоинформации в этом формате неэкономный, однако объемы современных устройств внешней памяти (в том числе винчестеров и оптических дисков) позволяют его использовать несмотря на связанные с этим потери, которые могут составлять десятки мегабайт.
*.dpcm	используется метод сжатия записи "Разностного РСМ". Данная схема сжатия с фиксированной скоростью преобразовывает последовательность измерений, сохраняя только разницу между последующим и предыдущим значениями сигналов. Сохранение дискового пространства происходит за счет того, что значение разности меньше самих измерений
*.adpcm	Адаптивный DPCM. Использует коэффициент масштабируемости, т.к. необходимо исключить искажения звука, вызванных ошибками измерения разности амплитуд сигналов, которые связаны со значительными перепадами громкости отдельных составляющих звука.

Форматы звуковых файлов без заголовка

Форматы звуковых файлов с нотной записью

*.mid	формат файла, который содержит сообщения о MIDI-системе, установленной на ПК или в устройстве.
*.mod	формат, который хранит образцы звука.

Алгоритм сжатия звуковых файлов MP3

Полное название MP3 – MPEG 1 Audio Layer 3.

MP3 – это формат сжатия аудиоданных с потерями.

Файлы, сжатые в MP3 практически без потери первоначального качества, занимают в 6-10 раз меньше места, чем оригинал. MP3 проводит манипуляции с файлом, которые могут сказаться на его качестве.

Как работает MP3

В основе MP3 лежит множество механизмов сжатия, в частности, так называемое адаптивное кодирование, основанное на психоакустических моделях, которые учитывают особенности восприятия звука человеком и удаляют из него все "лишнее" - все то, что среднестатистическому человеку невозможно услышать при прослушивании композиций.

Адаптивное кодирование, основанное на психоакустических моделях, применяет различные знания об особенностях восприятия звуков человеком. Так, если одновременно воспроизводятся 2 звуковых сигнала, один из которых слабее, то более слабый сигнал заглушается (маскируется) более сильным сигналом. В результате получается, что человек слышит более сильный звук, а более слабый – нет. В таком случае информация о более слабом звуке просто отбрасывается. Точно так же происходит, если сразу после громкого звука идет тихий – громкий звук вызывает временное понижение слуховой чувствительности, в результате – тихий звук оказывается не слышным – информацию о нем так же можно убрать.

Так же при обработке музыкальных композиций учитывается то, что большинство людей не способны различить сигналы, мощность которых находится ниже определенного уровня для различных частотных диапазонов.