Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. При разложении непрерывной звуковой волны на гармоники получается спектр колебаний, который определяет тональный состав звука. Волны является когерентными, если разность их фаз постоянна во времени, а при сложении получается волна той же частоты. Непрерывная звуковая волна может быть разбита на несколько основных компонентов. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные участки по времени, для каждого устанавливается своя величина амплитуды.
Непрерывная волна
Если фазы несинхронизированы, звук может стать искаженным или неразборчивым. В итоге, структура и соотношение компонентов непрерывной звуковой волны играют важную роль в формировании звукового сигнала и его восприятии человеком. Смысл и значение непрерывной звуковой волны Смысл непрерывной звуковой волны заключается в передаче информации о различных звуковых явлениях. Эта информация может быть как осознанной, так и подсознательной. Посредством звуков мы можем распознавать и отличать различные объекты и ситуации, а также получать эмоциональное впечатление от происходящего вокруг нас. Значение непрерывной звуковой волны состоит в ее способности передавать информацию и воздействовать на нас. Звуковая волна содержит различные компоненты, такие как амплитуда, частота и фаза, которые определяют ее звучание и характер. Сочетание этих компонентов влияет на то, как мы воспринимаем звуки и как они воздействуют на нас, включая наше настроение, эмоциональное состояние и физиологические реакции. Таким образом, непрерывная звуковая волна является неотъемлемой частью нашей жизни, она не только передает информацию о звуках, но и имеет существенное значение для нашего слухового восприятия и воздействия на наш организм. Разложение звуковой волны на составляющие частоты Каждая непрерывная звуковая волна может быть разложена на составляющие частоты при помощи математической процедуры, называемой преобразованием Фурье. Этот процесс позволяет нам разделить сложную звуковую волну на отдельные частоты, которые составляют ее спектр.
Преобразование Фурье основывается на идее, что сложная волна может быть представлена как сумма более простых синусоидальных волн с разными частотами, амплитудами и фазами. Используя этот подход, мы можем анализировать звуковую волну и определить, какие конкретные частоты присутствуют в ней и с какой амплитудой.
Дозвуковые самолеты отличаются более плавными и округленными формами. А при полете на сверхзвуковой скорости возникают иные аэродинамические условия. Резко увеличивается сопротивление воздуха, корпус самолета нагревается из-за трения. В результате обычный самолет потеряет стабильное управление и может начать разрушаться прямо в воздухе. Активно развиваться сверхзвуковая авиация начала в 50-60-х годах. Первым сверхзвуковым самолетом, который выпускался серийно, стал истребитель North American F-100 Super Sabre.
Данная модель впервые совершила полет в 1953 году. Создавались и пассажирские сверхзвуковые самолеты, которые выполняли регулярные рейсы. Но их было всего 2: советский Ту-144 и англо-французский Concorde. Сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144 Преимущество таких самолетов — это преодоление больших расстояний за короткий промежуток времени. Также сверхзвуковой самолет перемещается на большей высоте по сравнению с обычными. Соответственно, воздушное пространство не загружено. Но от их использования вскоре отказались из-за нескольких недостатков: ударная волна; сложность эксплуатации; шум над аэродромом. Громкий хлопок — это резкий скачок давления перед самолетом, образующийся в момент, когда самолет начинает двигаться со сверхзвуковой скоростью преодолевает звуковой барьер.
Ударная волна, возникающая перед самолетом, распространяется конусообразно.
Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Звуки различной громкости Громкий звук Тихий звук Звуки различной высоты Низкий звук Высокий звук Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов двоичных нулей и единиц. Схема кодирования звука Звуковая волна Микрофон Переменный ток Звуковая плата Двоичный код Память ЭВМ Схема декодирования звука Память ЭВМ Двоичный код Звуковая плата Переменный ток Динамик Звуковая волна Схема преобразования звуковой волны в двоичный код Звуковая волна Микрофон Звуковая плата аудиоадаптер Память ЭВМ Схема воспроизведения звука, сохранённого в памяти ЭВМ Память ЭВМ Звуковая плата аудиоадаптер Динамик Звуковая волна Оцифровка перевод в цифровую форму цифровой сигнал аналоговый сигнал 10110101010011 аналоговый сигнал 13 Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.
Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени А t заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. Процесс преобразования непрерывного аналогового сигнала в дискретный прерывистый называется временной дискретизацей. Зависимость качества звука от глубины кодирования Глубина кодирования Соответствие звуков различных характеристик некоторым источникам звука Audio.
Качество оцифрованного звука.
Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука. Самое низкое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству телефонной связи, получается при частоте дискретизации 8000 раз в секунду, глубине дискретизации 8 битов и записи одной звуковой дорожки режим «моно». Самое высокое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте дискретизации 48 000 раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек режим «стерео». Необходимо помнить, что чем выше качество цифрового звука, тем больше информационный объем звукового файла.
Можно оценить информационный объем цифрового стереозвукового файла длительностью звучания 1 секунда при среднем качестве звука 16 битов, 24 000 измерений в секунду. Звуковые редакторы позволяют изменять качество цифрового звука и объем звукового файла путем изменения частоты дискретизации и глубины кодирования. Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в звуковых файлах в универсальном формате WAV или в формате со сжатием МР3. При сохранении звука в форматах со сжатием отбрасываются «избыточные» для человеческого восприятия звуковые частоты с малой интенсивностью, совпадающие по времени со звуковыми частотами с большой интенсивностью.
Применение такого формата позволяет сжимать звуковые файлы в десятки раз, однако приводит к необратимой потере информации файлы не могут быть восстановлены в первоначальном виде. Результаты дискретизации звуковой информации, как и все остальные компьютерные данные, сохраняются на внешних носителях в виде файлов. Формат AU. Файл состоит из короткого служебного заголовка минимум 28 байт , за которым непосредственно следуют звуковые данные.
Широко используется в Unix-подобных системах и служит базовым для Java-машины. Стандартный формат файлов для хранения звука в системе Windows. Файл RIFF составлен из блоков, некоторые из которых могут, в свою очередь, содержать другие вложенные блоки; перед каждым блоком данных помещается четырехсимвольный идентификатор и длина. Звуковые файлы WAV, как правило, более просты и имеют только один блок формата и один блок данных.
Кодирование звуковой и видеоинформации
| На что разбивается непрерывная звуковая волна | Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определённая величина интенсивности звука. |
| Что препятствует распространению звука? Распространение звука в среде | Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные участки по времени, для каждого устанавливается своя величина амплитуды. |
| Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные - id41355014 от Guppy2016 15.08.2022 15:30 | Мы постоянно обновляем базу тестов, чтобы вы могли получить наиболее актуальную информацию и проверить свои знания. |
| Презентация 10 -8 Кодирование звуковой информации С | На что разбивается непрерывная звуковая волна?. Дискретизация неидеальной звуковой волны. |
| Кодирование звуковой информации | это наибольшая величина звукового давления при сгущениях и разряжениях. |
Кодирование звуковой информации.
| Разложение непрерывной звуковой волны: основные составляющие и их свойства | Если звуковая волна может раскачать препятствие – она его раскачивает, и вся энергия колебаний передаётся препятствию. |
| Кодирование звуковой информации дискретизация | Слайд 5 Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные. |
| На что разбивается непрерывная звуковая волна: смысл, структура и соотношение компонентов | Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму. |
Что включает в себя процесс оцифровки звука?
Характеристики оцифрованного звука. Качество звука зависит от двух характеристик — глубины кодирования звука и частоты дискретизации. Рассмотрим эти характеристики. Измеряется в герцах Гц. Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц, 1000 измерений за одну секунду - 1 килогерц кГц.
Кодирование звуковой информации Кодирование звуковой информации Звуковая информация.
Звук представляет собой распространяющуюся в воздухе, воде или другой среде волну с непрерывно меняющейся интенсивностью и частотой. Человек воспринимает звуковые волны колебания воздуха с помощью слуха в форме звука различных громкости и тона. Чем больше интенсивность звуковой волны, тем громче звук, чем больше частота волны, тем выше тон звука рис. Зависимость громкости и высоты тона звука от интенсивности и частоты звуковой волны Человеческое ухо воспринимает звук с частотой от 20 колебаний в секунду низкий звук до 20 000 колебаний в секунду высокий звук. Человек может воспринимать звук в огромном диапазоне интенсивностей, в котором максимальная интенсивность больше минимальной в 1014 раз в сто тысяч миллиардов раз.
Для измерения громкости звука применяется специальная единица «децибел» дбл. Уменьшение или увеличение громкости звука на 10 дбл соответствует уменьшению или увеличению интенсивности звука в 10 раз. Временная дискретизация звука. Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука.
Таким образом, непрерывная зависимость громкости звука от времени A t заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность «ступенек» рис. Линейное однородное квантование амплитуды Оцифрованный сигнал в виде набора последовательных значений амплитуды уже можно сохранить в памяти компьютера. Стандартный аудио компакт-диск CD-DA , применяющийся с начала 80-х годов 20-го столетия, хранит информацию в формате PCM с частотой дискретизации 44. Другие способы оцифровки Альтернативным способом аналогово-цифрового преобразования является разностная импульсно-кодовая модуляция — разностная ИКМ англ.
В случае разностной ИКМ квантованию подвергают не саму амплитуду, а относительные значения величины амплитуды.
А если волны не могут раскачать поверхность на которую натыкаются - происходит отражение. Эхо от лат. Мы воспринимаем эхо как повторение звука: сначала мы слышим сам звук, затем звук отражённый от препятствия. Эмпирическим путём было установлено, что человеческий слуховой аппарат воспринимает смещённые по времен звуки как один звук, если смещение между ними меньше чем 0,06 секунд. Этим объясняется, что в квартирах даже в бетонных домах вы не слышите эха. Отражение звука можно использовать на благо — направить звук в нужном направлении. Самый простой пример — рупор.
Звуковые колебания распространяются не в разные стороны, а отражаясь от стенок рупора направляются в одну сторону более-менее сконцентрированным потоком.
Не раз уже в этом убеждался, заглядывая на форумы, читая статьи даже смотря телевизор. Вопрос этот на самом деле с точки зрения физики достаточно сложен. Но мы в сложности, конечно, не полезем. Просто постараемся, как обычно, прояснить ситуацию используя принцип «объяснения аэродинамики на пальцах». Итак, к барьеру звуковому!
Что такое звуковые волны в воздухе знают, я думаю, все. Звуковые волны камертон. Это чередование областей сжатия и разрежения, распространяющихся в разные стороны от источника звука. Примерно как круги на воде, которые тоже как раз волнами и являются только не звуковыми. Именно такие области, воздействуя на барабанную перепонку уха, позволяют нам слышать все звуки этого мира, от человеческого шепота до грохота реактивных двигателей. Пример звуковых волн.
Точками распространения звуковых волн могут быть различные узлы самолета. Например двигатель его звук известен любому , или детали корпуса например, носовая часть , которые, уплотняя перед собой воздух при движении, создают определенного вида волны давления сжатия , бегущие вперед. Все эти звуковые волны распространяются в воздушной среде с уже известной нам скоростью звука. То есть если самолет дозвуковой, да еще и летит на малой скорости, то они от него как бы убегают. В итоге при приближении такого самолета мы слышим сначала его звук, а потом уже пролетает он сам. Оговорюсь, правда, что это справедливо, если самолет летит не очень высоко.
Ведь скорость звука — это не скорость света. Величина ее не столь велика и звуковым волнам нужно время, чтобы дойти до слушателя. Поэтому очередность появления звука для слушателя и самолета, если тот летит на большой высоте может измениться. А раз звук не так уж и быстр, то с увеличением собственной скорости самолет начинает догонять волны им испускаемые. То есть, если бы он был неподвижен, то волны расходились бы от него в виде концентрических окружностей, как круги на воде от брошенного камня. А так как самолет движется, то в секторе этих кругов, соответствующем направлению полета, границы волн их фронты начинают сближаться.
Дозвуковое движение тела. Соответственно, промежуток между самолетом его носовой частью и фронтом самой первой головной волны то есть это та область, где происходит постепенное, в известной степени, торможение набегающего потока при встрече с носовой частью самолета крыла, хвостового оперения и, как следствие, увеличение давления и температуры начинает сокращаться и тем быстрее, чем больше скорость полета. Наступает такой момент, когда этот промежуток практически исчезает или становится минимальным , превращаясь в особого рода область , которую называют скачком уплотнения. Это происходит тогда, когда скорость полета достигает скорости звука, то есть самолет движется с той же скоростью, что и волны им испускаемые. Скачок уплотнения, представляет собой очень узкую область среды порядка 10-4 мм , при прохождении через которую происходит уже не постепенное, а резкое скачкообразное изменение параметров этой среды — скорости, давления, температуры, плотности. В нашем случае скорость падает, давление, температура и плотность растут.
Отсюда такое название — скачок уплотнения. Несколько упрощенно обо всем этом я бы еще сказал так. Сверхзвуковой поток резко затормозить невозможно, но ему это делать приходится, ведь уже нет возможности постепенного торможения до скорости потока перед самым носом самолета, как на умеренных дозвуковых скоростях. Он как бы натыкается на участок дозвука перед носом самолета или носком крыла и сминается в узкий скачок, передавая ему большую энергию движения, которой обладает. Можно, кстати, сказать и наоборот, что самолет передает часть своей энергии на образование скачков уплотнения, чтобы затормозить сверхзвуковой поток. Сверхзвуковое движение тела.
Есть для скачка уплотнения и другое название. Перемещаясь вместе с самолетом в пространстве, он представляет собой по сути дела фронт резкого изменения вышеуказанных параметров среды то есть воздушного потока. А это есть суть ударная волна. Скачок уплотнения и ударная волна, вобщем-то, равноправные определения, но в аэродинамике более употребимо первое. Ударная волна или скачок уплотнения могут быть практически перпендикулярными к направлению полета, в этом случае они принимают в пространстве приблизительно форму круга и называются прямыми. Режимы движения тела.
То есть самолет уже перегоняет собственный звук. В этом случае они называются косыми и в пространстве принимают форму конуса, который, кстати, носит название конуса Маха, по имени ученого, занимавшегося исследованиями сверхзвуковых течений упоминал о нем в одной из предыдущих статей. Конус Маха. А коническая поверхность касается фронтов всех звуковых волн, источником которых стал самолет, и которые он «обогнал», выйдя на сверхзвуковую скорость. Кроме того скачки уплотнения могут быть также присоединенными, когда они примыкают к поверхности тела, двигающегося со сверхзвуковой скоростью или же отошедшими, если они с телом не соприкасаются. Виды скачков уплотнения при сверхзвуковом обтекании тел различной формы.
Обычно скачки становятся присоединенными, если сверхзвуковой поток обтекает какие-либо остроконечные поверхности. Для самолета это, например, может быть заостренная носовая часть, ПВД, острый край воздухозаборника. При этом говорят «скачок садится», например, на нос.
Что включает в себя процесс оцифровки звука?
Звук, подойдя к границе, отражается от поверхности реки. Только маленькая часть энергии волны расходуется на вибрацию верхних слоев воды. Под водой, вблизи ее поверхности, звуки еще слышны, а на метровой глубине уже нет. Среды, обладающие звукоизоляционными свойствами В зданиях с тонкими стенами хорошая слышимость, потому что звук приводит их в колебательное движение. Стены воссоздают шум в соседнем помещении. Что препятствует распространению звука, что изолирует акустическую волну? Пробковая крошка, минеральная вата, штукатурка с микрочастицами, поролон — все эти материалы имеют общее свойство: в них множество отсеков, пор.
Звук, попадая в эти пустоты, многократно отражается и поглощается. Что препятствует распространению звука в природе? Пример поглощения акустической волны в естественных условиях — туман. При ясной погоде слышно лучше и на большем расстоянии. Туман — это неоднородный воздух, он содержит капельки воды. Часть волны поглощают «отсеки» между водой и воздухом.
Поглощение звуков разной частоты Есть звуки, которые поглощаются с трудом, все зависит от их частоты.
О вокодерах, также доступна эта статья Самое высокое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте дискретизации 48 000 раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек режим «стерео». Необходимо помнить, что чем выше качество цифрового звука, тем больше информационный объем звукового файла. Можно легко оценить информационный объем цифрового стереозвукового файла длительностью звучания 1 секунда при среднем качестве звука 16 битов, 24 000 измерений в секунду.
Звуковые редакторы Звуковые редакторы позволяют не только записывать и воспроизводить звук, но и редактировать его. Оцифрованный звук представляется в звуковых редакторах в наглядной визуальной форме, поэтому операции копирования, перемещения и удаления частей звуковой дорожки можно легко осуществлять с помощью компьютерной мыши. Кроме того, можно накладывать, перехлёстывать звуковые дорожки друг на друга микшировать звуки и применять различные акустические эффекты эхо, воспроизведение в обратном направлении и др. Звуковые редакторы позволяют изменять качество цифрового звука и объём конечного звукового файла путём изменения частоты дискретизации и глубины кодирования.
Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в звуковых файлах в универсальном формате WAV формат компании Microsoft или в форматах со сжатием OGG, МР3 сжатие с потерями. Также доступны менее распространённые, но заслуживающие внимания форматы со сжатием без потерь. О музыкальных форматах читайте нашу статью: Разнообразие цифровых форматов При сохранении звука в форматах со сжатием отбрасываются не слышимые и невоспринимаемые «избыточные» для человеческого восприятия звуковые частоты с малой интенсивностью, совпадающие по времени со звуковыми частотами с большой интенсивностью. Применение такого формата позволяет сжимать звуковые файлы в десятки раз, однако приводит к необратимой потере информации файлы не могут быть восстановлены в первоначальном, исходном виде.
Квантование по уровню Мы узнали, как при помощи дискретизации по времени сохраняется временная информация о звуковом сигнале; давайте теперь рассмотрим другой вопрос: как при помощи квантования по уровню кодируется информация об амплитуде сигнала. При квантовании по уровню вырабатываются двоичные числа, которые представляют значения отсчетов аналогового сигнала. Двоичные числа являются цифровым представлением напряжения аналогового звукового сигнала в моменты дискретизации по времени. Количество битов, используемых для кодирования отсчетов звукового сигнала, называется разрядностью квантования по уровню.
Аналогично тому, как частота дискретизации определяет ширину полосы частот цифровой аудиосистемы, разрядность квантования по уровню определяет ее динамический диапазон, разрешающую способность и уровень нелинейных искажений. Большинство цифровых аудиосистем используют сегодня как минимум 16-разрядные слова, при этом разрядность наиболее современных систем доходит до 20. Чем больше длина слова, тем точнее выходной сигнал будет соответствовать исходному. Длина слова при квантовании определяет количество уровней квантования, используемых для кодирования отсчетов звукового сигнала.
Оно равно 2х , где х— это разрядность слова. Например, 16-разрядное квантование обеспечивает 216, то есть 65536 уровней квантования отсчетов аналогового сигнала. Система с числом разрядов 18 увеличивает число уровней квантования в четыре раза, до значения 262144, а 20-разрядное квантование обеспечивает 1048576 уровней. Чем больше разрядность слова, тем шире динамический диапазон, меньше нелинейные искажения и шум, выше разрешающая способность по уровню.
В отличие от процесса дискретизации по времени, квантование по уровню вносит в кодируемый сигнал погрешности. Преобразование бесконечного множества значений аналоговой величины в конечное количество двоичных чисел по самой своей природе является аппроксимационным процессом. Погрешности появляются потому, что результат квантования фактически никогда не является точным представлением напряжения аналогового сигнала. Разность между фактическим значением аналогового сигнала и представляющим его двоичным числом называется погрешностью квантования по уровню, или шумом квантования.
На рис. В-4 показано, как появляются погрешности квантования. Значения аналогового сигнала не совпадают со значениями, представляемыми при помощи двоичных чисел. Например, первая выборка крайняя левая вертикальная штриховая линия попадает между уровнями квантования 100111 и 101000.
Поскольку не существует значения 100111,25, квантующее устройство просто округляет его до ближайшего дискретного уровня квантования 100111 , хотя это число и не является абсолютно точным. Разность между напряжением, представляемым числом 100111 1,3 В , и фактическим напряжением звукового сигнала 1,325 В дает погрешность квантования. При восстановлении аудиосигнала по округленному двоичному числу 100111 будет выработан не вполне точный аналоговый сигнал. В результате появится искажение исходной формы звуковой волны.
Наихудший случай — это когда аналоговый сигнал имеет значение, попадающее точно между двумя уровнями квантования. Именно такая ситуация имеет место для второго слева отсчета на рис. Разность между отсчетом аналогового сигнала и уровнем квантования, представляющим этот отсчет, будет наибольшей. Погрешность квантования выражают в процентах от младшего разряда MP.
Пилоты поршневых истребителей с таким крылом, пытавшиеся развить предельную скорость в пикировании с большой высоты на максимальной мощности, при приближении к «звуковому барьеру» становились жертвами волнового кризиса — попав в него, было невозможно выйти из пикирования, не погасив скорость, что в свою очередь очень сложно сделать в пикировании. Наиболее известным случаем затягивания в пикирование из горизонтального полёта в истории отечественной авиации является катастрофа Бахчиванджи при испытании ракетного БИ-1 на максимальную скорость. В то же время, реактивные Мессершмитт Me. Самолёт с традиционным винтом в горизонтальном полёте не может достичь скорости, близкой к скорости звука, поскольку лопасти воздушного винта попадают в зону волнового кризиса и теряют эффективность значительно раньше самолёта. Сверхзвуковые винты с саблевидными лопастями способны решить эту проблему, но на данный момент такие винты получаются слишком сложными в техническом плане и очень шумными, поэтому на практике не применяются. Сверхзвуковые самолёты, которым приходится проходить участок волнового кризиса при наборе сверхзвуковой скорости, имеют конструктивные отличия от дозвуковых, связанные как с особенностями сверхзвукового течения воздушной среды, так и с необходимостью выдерживать нагрузки, возникающие в условиях сверхзвукового полёта и волнового кризиса, в частности — треугольное в плане крыло с ромбовидным или треугольным профилем. Рекомендации для безопасных околозвуковых и сверхзвуковых полётов сводятся к следующему: на дозвуковых скоростях полёта следует избегать скоростей, при которых начинается волновой кризис эти скорости зависят от аэродинамических характеристик самолёта и от высоты полёта ; переход с дозвуковой скорости на сверхзвуковую реактивными самолётами должен выполняться насколько возможно быстрее, с использованием форсажа двигателя, чтобы избежать длительного полёта в зоне волнового кризиса. Термин волновой кризис применяется и к водным судам, движущимся со скоростями, близкими к скорости волн на поверхности воды. Развитие волнового кризиса затрудняет рост скорости.
Преодоление судном волнового кризиса означает выход на режим глиссирования скольжения корпуса по поверхности воды. Двигатели[ править править код ] Конструкция реактивного двигателя значительно меняется между сверхзвуковыми и дозвуковыми самолетами. Реактивные двигатели , как класс, могут обеспечить повышенную топливную экономичность на сверхзвуковых скоростях, даже если их удельный расход топлива больше на более высоких скоростях. Поскольку их скорость над землёй больше, это снижение эффективности меньше, чем пропорционально скорости до тех пор, пока она не превысит 2 Маха, а потребление на единицу расстояния ниже. Турбовентиляторные двигатели повышают эффективность за счет увеличения количества холодного воздуха низкого давления, который они ускоряют, используя часть энергии, обычно используемой для ускорения горячего воздуха в классическом турбореактивном двигателе без двухконтурности.
Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в универсальном формате wav или в формате со сжатием mp 3. Гц Звук «живой» и оцифрованный Задачи 1. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 20 с, если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно 8 бит и 8 к. Задачи 2.
Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16 -битном кодировании и частоте дискретизации 32 к. Гц его объем равен 700 Кбайт.
Домашний очаг
- Непрерывная волна
- Тест: Кодирование звуковой информации - Информатика 10 класс
- Обработка видео и звуковой информации
- Звуковой барьер — Википедия
- Измерение количества информации: Звук. Информационный объем звукового файла
- Основные компоненты структуры звуковых волн
Смотрите также
- Кодирование звуковой и видеоинформации
- Кодирование звуковой информации
- Непрерывная зависимость
- Что такое временная дискретизация звука определение
- Что такое временная дискретизация звука определение
Кодирование звуковой информации дискретизация
| Представление звуковой информации в памяти компьютера | Социальная сеть | это наибольшая величина звукового давления при сгущениях и разряжениях. |
| Звук - теория, часть 1 | Soundmain | Информационный объём звукового файла зависит от: частоты дискретизации тактовой. |
| Представление звуковой информации в памяти компьютера | Социальная сеть | * Частота дискретизации Временная дискретизация звука Временная кодировка. |
Всё, что Вам нужно знать о звуке
Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Слайд 5 Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные. Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму.
Непрерывная волна
Временная дискретизация звука • Непрерывная звуковая волна разбивается на. На что разбивается непрерывная звуковая волна? Для этого, непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука частота. В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука.
Всё, что Вам нужно знать о звуке
Это выражается, например, в том, что на распознавание тембра слуху требуется около 200 мс. Громкость звука — это одно из тех понятий, которые мы употребляем ежедневно, не задумываясь при этом над тем, какой физический смысл оно несет. Громкость звука — это психологическая характеристика восприятия звука, определяющая ощущение силы звука. Громкость звука, хотя и жестко связана с интенсивностью, но нарастает непропорционально увеличению интенсивности звукового сигнала. На громкость влияет частота и длительность звукового сигнала. Чтобы правильно судить о связи ощущения звука его громкости с раздражением уровнем силы звука , нужно учитывать, что изменение чувствительности слухового аппарата человека не точно подчиняется логарифмическому закону. Существуют несколько единиц измерения громкости звука. Первая единица — «фон» в англ.
Говорят, «уровень громкости звука составляет n фон», если средний слушатель оценивает сигнал как равный по громкости тону с частотой 1000 Гц и уровнем давления в n дБ. Фон, как и децибел , по сути не является единицей измерения, а представляет собой относительную субъективную характеристику интенсивности звука. Каждая кривая на графике показывает уровень равной громкости с начальной точкой отсчета на частоте 1000 Гц. Иначе говоря, каждая линия соответствует некоторому значению громкости, измеренной в фонах. Например, линия «10 фон» показывает уровни сигнала в дБ на разных частотах, воспринимаемых слушателем как равные по громкости сигналу с частотой 1000 Гц и уровнем 10 дБ. Важно заметить, что приведенные кривые не являются эталонными, а приведены в качестве примера. Современные исследования ясно свидетельствуют, что вид кривых в достаточной степени зависит от условий проведения измерений, акустических характеристик помещения, а также от типа источников звука громкоговорители, наушники.
Таким образом, эталонного графика кривых равных громкостей не существует. Важной деталью восприятия звука слуховым аппаратом человека является так называемый порог слышимости - минимальная интенсивность звука, с которой начинается восприятие сигнала. Как мы видели, уровни равной громкости звука для человека не остаются постоянным с изменением частоты. Иными словами, чувствительность слуховой системы сильно зависит как от громкости звука, так и от его частоты. В частности, и порог слышимости также не одинаков на разных частотах. Например, порог слышимости сигнала на частоте около 3 кГц составляет чуть менее 0 дБ, а на частоте 200 Гц — около 15 дБ. Напротив, болевой порог слышимости мало зависит от частоты и колеблется в пределах 100 — 130 дБ.
График порога слышимости представлен на рис. Обратим внимание, что поскольку, острота слуха с возрастом меняется, график порога слышимости в верхней полосе частот различен для разных возрастов. Частотные составляющие с амплитудой ниже порога слышимости то есть находящиеся под графиком порога слышимости оказываются незаметными на слух. Интересным и исключительно важным является тот факт, что порог слышимости слуховой системы, также как и кривые равных громкостей, является непостоянным в разных условиях. Представленные выше графики порога слышимости справедливы для тишины. В случае проведения опытов по измерению порога слышимости не в полной тишине, а, например, в зашумленной комнате или при наличии какого-то постоянного фонового звука, графики окажутся другими. Это, в общем, совсем не удивительно.
Ведь идя по улице и разговаривая с собеседником, мы вынуждены прерывать свою беседу, когда мимо нас проезжает какой-нибудь грузовик, поскольку шум грузовика не дает нам слышать собеседника. Этот эффект называется частотной маскировкой. Причиной появления эффекта частотной маскировки является схема восприятия звука слуховой системой. Мощный по амплитуде сигнал некоторой частоты f m вызывает сильные возмущения базилярной мембраны на некотором ее отрезке. Близкий по частоте, но более слабый по амплитуде сигнал с частотой f уже не способен повлиять на колебания мембраны, и поэтому остается «незамеченным» нервными окончаниями и мозгом. Эффект частотной маскировки справедлив для частотных составляющих, присутствующих в спектре сигнала в одно и то же время. Однако в виду инерционности слуха, эффект маскировки может распространяться и во времени.
Так некоторая частотная составляющая может маскировать другую частотную составляющую даже тогда, когда они появляются в спектре не одновременно, а с некоторой задержкой во времени. Этот эффект называется временной маскировкой. В случае, когда маскирующий тон появляется по времени раньше маскируемого, эффект называют пост-маскировкой. В случае же, когда маскирующий тон появляется позже маскируемого возможен и такой случай , эффект называет пре-маскировкой. Пространственное звучание. Человек слышит двумя ушами и за счет этого способен различать направление прихода звуковых сигналов. Эту способность слуховой системы человека называют бинауральным эффектом.
Механизм распознавания направления прихода звуков сложен и, надо сказать, что в его изучении и способах применения еще не поставлена точка. Уши человека расставлены на некотором расстоянии по ширине головы. Скорость распространения звуковой волны относительно невелика. Сигнал, приходящий от источника звука, находящегося напротив слушателя, приходит в оба уха одновременно, и мозг интерпретирует это как расположение источника сигнала либо позади, либо спереди, но не сбоку. Если же сигнал приходит от источника, смещенного относительно центра головы, то звук приходит в одно ухо быстрее, чем во второе, что позволяет мозгу соответствующим образом интерпретировать это как приход сигнала слева или справа и даже приблизительно определить угол прихода. Численно, разница во времени прихода сигнала в левое и правое ухо, составляющая от 0 до 1 мс, смещает мнимый источник звука в сторону того уха, которое воспринимает сигнал раньше. Такой способ определения направления прихода звука используется мозгом в полосе частот от 300 Гц до 1 кГц.
Направление прихода звука для частот расположенных выше 1 кГц определяется мозгом человека путем анализа громкости звука. Дело в том, что звуковые волны с частотой выше 1 кГц быстро затухают в воздушном пространстве. Поэтому интенсивность звуковых волн, доходящих до левого и правого ушей слушателя, отличаются на столько, что позволяет мозгу определять направление прихода сигнала по разнице амплитуд. Если звук в одном ухе слышен лучше, чем в другом, следовательно источник звука находится со стороны того уха, в котором он слышен лучше. Немаловажным подспорьем в определении направления прихода звука является способность человека повернуть голову в сторону кажущегося источника звука, чтобы проверить верность определения. Способность мозга определять направление прихода звука по разнице во времени прихода сигнала в левое и правое ухо, а также путем анализа громкости сигнала используется в стереофонии. Имея всего два источника звука можно создать у слушателя ощущение наличия мнимого источника звука между двумя физическими.
Причем этот мнимый источник звука можно «расположить» в любой точке на линии, соединяющей два физических источника. Для этого нужно воспроизвести одну аудио запись например, со звуком рояля через оба физических источника, но сделать это с некоторой временной задержкой в одном из них и соответствующей разницей в громкости. Грамотно используя описанный эффект можно при помощи двухканальной аудио записи донести до слушателя почти такую картину звучания, какую он ощутил бы сам, если бы лично присутствовал, например, на каком-нибудь концерте. Такую двухканальную запись называют стереофонической. Одноканальная же запись называется монофонической. На самом деле, для качественного донесения до слушателя реалистичного пространственного звучания обычной стереофонической записи оказывается не всегда достаточно. Основная причина этого кроется в том, что стерео сигнал, приходящий к слушателю от двух физических источников звука, определяет расположение мнимых источников лишь в той плоскости, в которой расположены реальные физические источники звука.
Естественно, «окружить слушателя звуком» при этом не удается. По большому счету по той же причине заблуждением является и мысль о том, что объемное звучание обеспечивается квадрофонической четырехканальной системой два источника перед слушателем и два позади него. В целом, путем выполнения многоканальной записи нам удается лишь донести до слушателя тот звук, каким он был «услышан» расставленной нами звукопринимающей аппаратурой микрофонами , и не более того. Для воссоздания же более или менее реалистичного, действительно объемного звучания прибегают к применению принципиально других подходов, в основе которых лежат более сложные приемы, моделирующие особенности слуховой системы человека, а также физические особенности и эффекты передачи звуковых сигналов в пространстве.
Так, например, чем выше температура среды, тем выше в ней скорость звука. Таким образом, время, через которое слушатель начинает воспринимать звуковые колебания, зависит от удаленности слушателя от источника звука, а также от характеристик среды, в которой происходит распространение звуковой волны. Немаловажно заметить, что скорость распространения звука почти не зависит от частоты звуковых колебаний.
Это означает, среди прочего, что звук воспринимается именно в той последовательности, в какой он создается источником. Если бы это было не так, и звук одной частоты распространялся бы быстрее звука другой частоты, то вместо, например, музыки, мы бы слышали резкий и отрывистый шум. Звуковым волнам присущи различные явления, связанные с распространением волн в пространстве. Перечислим наиболее важные из них. Интерференция - усиление колебаний звука в одних точках пространства и ослабление колебаний в других точках в результате наложения двух или нескольких звуковых волн. Когда мы слышим звуки разных, но достаточно близких частот сразу от двух источников, к нам приходят то гребни обеих звуковых волн, то гребень одной волны и впадина другой. В результате наложения двух волн, звук то усиливается, то ослабевает, что воспринимается на слух как биения.
Этот эффект называется интерференцией во времени. Конечно, в реальности механизм интерференции оказывается намного более сложным, однако его суть не меняется. Эффект возникновения биений используется при настройке двух музыкальных тонов в унисон например, при настройке гитары : настройку производят до тех пор, пока биения перестают ощущаться. Звуковая волна, при ее падении на границу раздела с другой средой, может отразиться от границы раздела, пройти в другую среду, изменить направление движения - преломиться от границы раздела это явление называют рефракцией , поглотиться или одновременно совершить несколько из перечисленных действий. Степень поглощения и отражения зависит от свойств сред на границе раздела. Энергия звуковой волны в процессе ее распространения поглощается средой. Этот эффект называют поглощением звуковых волн.
Существование эффекта поглощения обусловлено процессами теплообмена и межмолекулярного взаимодействия в среде. Важно отметить, что степень поглощения звуковой энергии зависит как от свойств среды температура, давление, плотность , так и от частоты звуковых колебаний: чем выше частота звуковых колебаний, тем большее рассеяние претерпевает на своем пути звуковая волна. Очень важно упомянуть также явление волнового движения в замкнутом объеме, суть которого состоит в отражении звуковых волн от стенок некоторого закрытого пространства. Отражения звуковых колебаний могут сильно влиять на конечное восприятие звука - изменять его окраску, насыщенность, глубину. Так, звук идущий от источника, расположенного в закрытом помещении, многократно ударяясь и отражаясь от стен помещения, воспринимается слушателем как звук, сопровождающийся специфическим гулом. Такой гул называется реверберацией от лат. Эффект реверберации очень широко используется в звукообработке с целью придания звучанию специфических свойств и тембральной окраски.
Способность огибать препятствия — еще одно ключевое свойство звуковых волн, называемое в науке дифракцией. Степень огибания зависит от соотношения между длиной звуковой волны ее частотой и размером стоящего на ее пути препятствия или отверстия. Если размер препятствия оказывается намного больше длины волны, то звуковая волна отражается от него. Если же размеры препятствия оказываются сопоставимыми с длиной волны или оказываются меньше ее, то звуковая волна дифрагирует. Еще один эффект, связанный с волновым движением, о котором нельзя не вспомнить - эффект резонанса. Он заключается в следующем. Звуковая волна, создаваемая некоторым колеблющимся телом, распространяясь в пространстве, может переносить энергию колебаний другому телу резонатору , которое, поглощая эту энергию, начинает колебаться, и, фактически, само становится источником звука.
Так исходная звуковая волна усиливается, и звук становится громче. Надо заметить, что в случае появления резонанса, энергия звуковой волны расходуется на «раскачивание» резонатора, что соответственно сказывается на длительности звучания. Эффект Допплера — еще один интересный, последний в нашем списке эффект, связанный с распространением звуковых волн в пространстве. Эффект заключается в том, что длина волны изменяется соответственно изменению скорости движения слушателя относительно источника волны. Чем быстрее слушатель регистрирующий датчик приближается к источнику волны, тем регистрируемая им длина волны становится меньше и наоборот. Эти и другие явления учитываются и широко используются во многих областях, таких как акустика, звукообработка и радиолокация. Что же представляет собой звук в аудио аппаратуре?
В звуковой аппаратуре звук представляется либо непрерывным электрическим сигналом, либо набором цифр нулей и единиц. Аппаратура, в которой рабочий сигнал является непрерывным электрическим сигналом, называется аналоговой аппаратурой например, бытовой радио приемник или стерео усилитель , а сам рабочий сигнал — аналоговым сигналом. Преобразование звуковых колебаний в аналоговый сигнал можно осуществить, например, следующим способом. Мембрана из тонкого металла с намотанной на нее катушкой индуктивности, подключенная в электрическую цепь и находящаяся в поле действия постоянного магнита, подчиняясь колебаниям воздуха и колеблясь вместе с ним, вызывает соответствующие колебания напряжения в цепи. Эти колебания как бы моделируют оригинальную звуковую волну. Приблизительно так работает привычный для нас микрофон. Полученный в результате такого преобразования аналоговый аудио сигнал может быть записан на магнитную ленту и впоследствии воспроизведен.
Аналоговый сигнал с помощью специального процесса о нем мы будем говорить позднее может быть представлен в виде цифрового сигнала — некоторой последовательности чисел. Таким образом, аналоговый звуковой сигнал может быть «введен» в компьютер, обработан цифровыми методами и сохранен на цифровом носителе в виде некоторого набора описывающих его дискретных значений. Важно понять, что аналоговый или цифровой аудио сигнал — это лишь формы представления звуковых колебаний материи, придуманная человеком для того, чтобы иметь возможность анализировать и обрабатывать звук. Непосредственно аналоговый или цифровой сигнал в его исходном виде не может быть «услышан». Чтобы воссоздать закодированное в цифровых данных звучание, необходимо вызвать соответствующие колебания воздуха, потому что именно эти колебания и есть звук. Это можно сделать лишь путем организации вынужденных колебаний некоторого предмета, расположенного в воздушном пространстве например, диффузора громкоговорителя. Колебания предмета вызывают колебаниями напряжения в электрической цепи.
Эти самые колебания напряжения и есть аналоговый сигнал. Таким образом, чтобы «прослушать» цифровой сигнал, необходимо вернуться от него к аналоговому сигналу. А чтобы «услышать» аналоговый сигнал нужно с его помощью организовать колебания диффузора громкоговорителя. Спектральное разложение сигналов — тема обширная и сложная. Мы постараемся раскрыть эту тему, не слишком вдаваясь в ее теоретические подробности. Французский математик Фурье 1768-1830 и его последователи доказали, что любую, обязательно периодическую функцию, в случае ее соответствия некоторым математическим условиям можно разложить в ряд сумму косинусов и синусов с некоторыми коэффициентами, называемый тригонометрическим рядом Фурье. Проводить рассмотрение сухой математики этого метода разложения мы не будем.
То есть, ряд Фурье — это как бы альтернативный способ записи функцию f x. При этом, не смотря на то, что ряд Фурье может быть бесконечным, предлагаемая им форма записи оказывается очень удобной при проведении анализа и обработки о том, что это нам дает применительно к звуковым сигналам, мы еще поговорим. Это означает, что ряд Фурье функции f x можно представить графически, отложив по оси абсцисс значение k, а по оси ординат — величины коэффициентов a k и b k в некоторой форме. Рассмотрим в качестве примера функцию:. График функции представлен на рис. Это периодическая функция с периодом 2П. Разложение этой функции в ряд Фурье дает следующий результат: То есть, коэффициенты a k равны нулю для всех k, а коэффициенты b k не равны нулю только для нечетных k.
Этот ряд Фурье можно представить графически в виде графика, как показано на рис. Так можно поступить с периодическими функциями.
Таким образом, непрерывная зависимость громкости звука от времени A t заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.
На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность "ступенек" рис. Временная дискретизация звука Частота дискретизации. Для записи аналогового звука и г го преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате.
Качество полученного цифрового звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени, т. Чем большее количество измерений производится за I секунду чем больше частота дискретизации , тем точнее "лесенка" цифрового звукового сигнала повторяет кривую диалогового сигнала. Частота дискретизации звука - это количество измерений громкости звука за одну секунду.
Частота дискретизации звука может лежать в диапазоне от 8000 до 48 000 измерений громкости звука за одну секунду. Глубина кодирования звука. Каждой "ступеньке" присваивается определенное значение уровня громкости звука.
Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N, для кодирования которых необходимо определенное количество информации I, которое называется глубиной кодирования звука.
Кривая эффективности конструкции вентилятора означает, что степень двухконтурности , которая максимизирует общую эффективность двигателя, зависит от скорости движения вперед, которая уменьшается от пропеллеров к вентиляторам и вообще не переходит в двухконтурность с увеличением скорости. Кроме того, большая лобовая площадь, занимаемая вентилятором низкого давления в передней части двигателя, увеличивает лобовое сопротивление , особенно на сверхзвуковых скоростях [3]. Например, ранние Ту-144 были оснащены турбовентиляторным двигателем с низкой степенью двухконтурности , и были намного менее эффективны, чем турбореактивные двигатели Concorde в сверхзвуковом полёте. Более поздние модели имели турбореактивные двигатели с сопоставимой эффективностью. Эти ограничения означали, что конструкции сверхзвуковых авиалайнеров не смогли воспользоваться преимуществами значительного улучшения экономии топлива, которое двигатели с высокой двухконтурностью принесли на рынок дозвуковых двигателей, но они уже были более эффективными, чем их дозвуковые турбовентиляторные аналоги.
Структурные проблемы[ править править код ] Сверхзвуковые скорости транспортных средств требуют более узких конструкций крыла и фюзеляжа и подвержены большим нагрузкам и температурам. Это приводит к проблемам аэроупругости , которые требуют более тяжелых конструкций для минимизации нежелательного изгиба. Сверхзвуковые авиалайнеры также требуют гораздо более прочной и, следовательно, более тяжелой конструкции, поскольку их фюзеляж должен быть герметизирован с большим перепадом давления, чем у дозвуковых самолётов, которые не работают на больших высотах, необходимых для сверхзвукового полёта. Все эти факторы, вместе взятые, означали, что относительный вес одного пустого места в «Конкорде» более чем в три раза превышает аналогичный вес у «Боинга-747». Тем не менее и «Конкорд», и Ту-144 были изготовлены из обычного алюминия и дюралюминия , в то время как более современные материалы, такие как углеродное волокно и кевлар намного прочнее при растяжении из-за их веса, а также являются более жёсткими. Поскольку вес конструкции на одно сиденье в конструкции сверхзвукового авиалайнера намного выше, любые улучшения приведут к большему росту эффективности, чем те же изменения в дозвуковом самолёте.
Исторические факты[ править править код ] 14 октября 1947 года звуковой барьер впервые был преодолён в управляемом полёте. Олег Соколовский , а потом и Иван Фёдоров достигли этого в полётах со снижением на опытном истребителе Ла-176. Полёт предпринимался с целью собрать данные для проектирования новых передних кромок крыла.
Кодирование звуковой и видеоинформации
Причина заключается в том, что звуковая волна является настолько длинной, что ей нужно 1/20 секунды, чтобы достичь Вашего уха. Звуковая волна. Амплитуду звуковых колебаний называют звуковым давлением или силой звука. В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Мы постоянно обновляем базу тестов, чтобы вы могли получить наиболее актуальную информацию и проверить свои знания. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные участки по времени. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.