Слайд 12Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные. это чередование уплотнений и разряжений воздуха, т. е. волна, отделяющаяся от непрерывно от самолета.
Информатика. 10 класс
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Непрерывная звуковая волна представляет собой последовательность сжатий и разрежений воздушных молекул, которые передаются в виде звука. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Звуковая волна Амплитуду звуковых колебаний называют звуковым давлением или силой звука. На что разбивается непрерывная звуковая волна?
4 2 Панорамирование
Это делается с помощью микрофона. Микрофоны имеют мембрану, которая колеблется под воздействием звуковых волн. К мембране присоединена катушка, перемещающаяся синхронно с мембраной в магнитном поле. В катушке возникает переменный электрический ток. Аналого-цифровой преобразователь АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код цифровой сигнал.
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. Последнее изменение: Tuesday, 11 November 2014, 12:57 Как это влияет на изображение? Конечно, повторяющиеся и регулярные структуры линий достаточно редко можно встретить на снимках различных природных объектов — их присутствие часто ограничивается снимками разнообразных искусственных сооружений, таких как здания и прочее. Однако в любом случае глубина дискретизации может быть внушительной, поэтому этого эффекта всегда стоит избегать, занимаясь съемкой любых объектов. При этом стоит отметить тот факт, что качество изображений может быть абсолютно разным даже в том случае, если они имеют одинаковое количество пикселей. Ведь, помимо всего прочего, разница между снимками может заключаться также в том, каким именно образом они были получены. К примеру, в одном случае снимок может быть несколько смягчен путем пропуска его через низкочастотный фильтр для получения промежуточных значений пикселей перед тем, как уменьшить размер, в то время как другое изображение может просто уменьшаться в размере, не внося в него при этом никаких дополнительных изменений и не получая промежуточных значений на границах объектов, где наблюдаются слишком резкие изменения яркости. Используется в гибридных вычислительных системах и цифровых устройствах при импульсно-кодовой модуляции сигналов в системах передачи данных.
При передаче изображения используют для преобразования непрерывного аналогового сигнала в дискретный или дискретно-непрерывный сигнал. Обратный процесс называется восстановлением. При дискретизации только по времени, непрерывный аналоговый сигнал заменяется последовательностью отсчётов, величина которых может быть равна значению сигнала в данный момент времени. Согласно теореме Котельникова: где Алгоритмы передискретизации Наиболее просты алгоритмы изменения частоты дискретизации в целое число раз. При уменьшении частоты дискретизации в N раз частота Найквиста половина частоты дискретизации становится в N раз ниже, то есть частотный диапазон сужается. Поэтому для предотвращения наложения спектра алиасинга применяют НЧ-фильтр, подавляющий все частотные составляющие выше будущей частоты Найквиста.
Временная дискретизация звука Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате. Чем гуще на графике будут располагаться дискретные полоски, тем качественнее в итоге получится воссоздать первоначальный звук Качество полученного цифрового звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени, т. Частота дискретизации звука - это количество измерений громкости звука за одну секунду. Чем большее количество измерений производится за одну секунду чем больше частота дискретизации , тем точнее "лесенка" цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала.
Каждой "ступеньке" на графике присваивается определенное значение уровня громкости звука. Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N градаций , для кодирования которых необходимо определенное количество информации I, которое называется глубиной кодирования звука. Глубина кодирования звука - это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука.
Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N, для кодирования которых необходимо определенное количество информации I, которое называется глубиной кодирования звука. Глубина кодирования звука - это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код, наименьшему уровню звука будет соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему - 1111111111111111. 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. Звуковые редакторы позволяют не только записывать и воспроизводить звук, но и редактировать его.
Звук - теория, часть 1
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. Однако, как на практике, так и в теории, далеко не все функции являются периодическими. Чтобы получить возможность раскладывать непериодическую функцию f x в ряд Фурье, можно воспользоваться «хитростью».
Конус фронта звуковой ударной волны тем острее, чем быстрее летит самолет. При скоростях полета в районе 1. Двигаясь на сверхзвуке самолет как бы тащит ударную звуковую волну за собой. Внешне это явление очень напоминает след, который оставляет корабль двигаясь по воде. Волны сильнее вблизи корабля, а угол их распространения зависит в основном, от скорости корабля. Ударная волна при полете на сверхзвуке Ударная волна при полете на сверхзвуке Поэтому если над нами пролетит самолет, летящий на сверхзвуке на много больше, чем 1 Мах, то на земле мы услышим хлопок, а потом гул удаляющегося самолета. Причем нас спасет именно высота, на которой, над нами, пролетел самолет. При высоте полета, около 10 км этот хлопок будет не очень громким, Мы его даже навряд ли правильно оценим, так как сам самолет при такой высоте полета будет от нас уже на расстоянии 12-15 км. Ну а если представить, что самолет на сверхзвуке пролетит над нами на высоте 50-100 метров, это будет уже совсем другая, очень печальная история.
В реальных фильтрах эти параметры взаимосвязаны см. Например, для улучшения параметров частотной характеристики приходится использовать фильтры с более длинным импульсным откликом и большим количеством пульсаций во временной области. Поскольку НЧ-фильтрация выполняется после повышения частоты дискретизации в M раз, но до понижения ее в N раз, то две фильтрации можно совместить в одну, установив частоту среза фильтра на минимум из двух необходимых частот среза. Отметим, что фильтр в данном случае работает над сигналом с повышенной в M раз частотой дискретизации. Специальные алгоритмы полифазной фильтрации позволяют избежать явного вычисления такого промежуточного сигнала, сокращая число операций. Они сразу вычисляют отсчеты выходного сигнала как взвешенную сумму окружающих отсчетов входного сигнала и подмножества коэффициентов фильтра. При этом число операций почти не зависит от величин M и N, а зависит лишь от порядка интерполяции, то есть от числа взвешиваемых отсчетов входного сигнала. Большинство конвертеров частоты дискретизации работают именно по принципу полифазной фильтрации, а в качестве фильтра используется НЧ-фильтр с линейной фазой. Хотя комплексные выборки могут быть получены, как описано выше, они также создаются путем манипулирования выборками действительного сигнала. Вычисление только каждой второй выборки выходной последовательности снижает частоту дискретизации соразмерно уменьшенной частоте Найквиста. В результате получается вдвое меньше комплексных выборок, чем в исходном количестве реальных выборок. Информация не теряется, и при необходимости можно восстановить исходную форму сигнала s t. Формат CD и родственные ему форматы Flac — динамический диапазон Рассмотрим для начала любимый формат CD и родственные ему форматы Flac. Динамический диапазон рассчитывается очень просто — он равен 6дБ на 1 бит информации, при импульсно кодовой модуляции использующейся в этих форматах. Соответственно величина ошибки квантования равна величине младшего разряда и для 16бит динамического диапазона цифровой теоретический шум квантования составит -96дБ. Мы разобрали квантование по амплитуде и это еще не все характеристики цифрового аудио. С нижними частотами все в порядке. Проблемы возникают при оцифровке высоких частот. Дело в том что период максимальной по теореме Котельникова-Шеннона или известная как «частота Найквиста» частоты 22050Гц, будет записан всего двумя цифрами.
Чем большее количество измерений производится за одну секунду чем больше частота дискретизации , тем точнее "лесенка" цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала. Каждой "ступеньке" на графике присваивается определенное значение уровня громкости звука. Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N градаций , для кодирования которых необходимо определенное количество информации I, которое называется глубиной кодирования звука. Глубина кодирования звука - это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код, наименьшему уровню звука будет соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему - 1111111111111111. Качество оцифрованного звука Итак, чем больше частота дискретизации и глубина кодирования звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука и тем лучше можно приблизить оцифрованный звук к оригинальному звучанию. 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".
Кодирование звуковой информации дискретизация
Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно. Как определить глубину кодирования? Чем определяется частота дискретизации звука? Частота дискретизации или частота семплирования, англ. Измеряется в герцах. Чем определяется частота дискретизации? Дискретизация по времени означает, что сигнал представляется рядом отсчетов сэмплов , взятых через равные промежутки времени.
Например, когда мы говорим, что частота дискретизации 44,1 кГц, то это значит, что сигнал измеряется 44 100 раз в течение одной секунды. Что представляет собой Гц герц применительно к Аудиофайлам? Частота, с которой захватываются или воспроизводятся сэмплы, измеряемая в Герцах Гц или количестве сэмплов в секунду. Обычный звуковой компакт-диск записывается с частотой дискретизации 44100 Гц, чаще обозначаемой как 44 кГц для краткости. Чем ниже частота дискретизации тем? Частота дискретизации Чем она выше, тем меньше данных опускается.
Например, частота дискретизации аудио на компакт-дисках составляет 44,1 кГц, т. Какое устройство преобразует цифровые сигналы в аналоговые и наоборот? Цифро-аналоговый преобразователь ЦАП — устройство для преобразования цифрового обычно двоичного кода в аналоговый сигнал ток, напряжение или заряд. Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами. Как представляется Звуковая информация в компьютере? Ввод звука в компьютер производится с помощью звукового устройства, микрофона или радио, выход которого подключается к порту звуковой карты.
Для измерения громкости звука применяется специальная единица "децибел" дбл табл. 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. Такой процесс называется оцифровкой 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 2. Временная дискретизация звука Частота дискретизации. Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате.
Самолет или ракета на сверхзвуке - порядка 1. Фактически, такой летательный аппарат, при своем движении на сверхзвуке на высоте 50-100 метров, оставляет под собой мертвую полосу шириной 50-100 метров. Такие эксперименты проводились крайне редко, так как они смертельно опасны для самого самолета и летчика. Не каждый реактивный самолет способен и рассчитан, на то, чтобы разогнаться до сверхзвуковой скорости на малой высоте. Поэтому о длительном полете на сверхзвуковой скорости у поверхности земли никто и не мечтает.
Но при советской власти, ученые и инженеры всерьез ставили перед собой задачу, создания такого сверхзвукового разрушителя. Проект подобного военного самолета M-25 успешно разрабатывался и назывался в узком кругу «адский косильщик». Жаль, но данный проект так и не был реализован. M-25 адский косильщик M-25 адский косильщик Тем не менее, даже сейчас военные самолеты, обладающие мощной силовой установкой, могут кратковременно, «наделать шума» в боевых порядках противника.
Практическая работа. Дискретизация звуковой информации Звук и его характеристики Звук — это распространяющиеся в воздухе, воде или другой среде волны с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой рис. Звуковая волна Амплитуду звуковых колебаний называют звуковым давлением или силой звука. Эта величина характеризует воспринимаемую громкость звука. Абсолютную величину звукового давления измеряют в единицах давления — паскалях Па.
Самые сильные звуки, не выводящие слуховые органы из строя, могут иметь амплитуду до 200 Па так называемый болевой порог. На практике вместо абсолютной используют относительную силу уровень звука, измеряемую в децибелах дБ. Вот некоторые значения уровня звука: Частота определяется как количество колебаний в секунду и выражается в герцах Гц. Чем больше частота, тем выше звук, и наоборот. Человек способен слышать звук в широком частотном диапазоне, но важное для жизни значение имеют только звуки от 125 до 8000 Гц. Например, звуковые волны в диапазоне 500-4000 Гц соответствуют человеческому голосу. Звучание детского голоса, пение птиц, шёпот относятся к высоким частотам.
Дифракция и дисперсия света. Не путать!
На что разбивается непрерывная звуковая волна? Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Мы постоянно обновляем базу тестов, чтобы вы могли получить наиболее актуальную информацию и проверить свои знания. На что разбивается непрерывная звуковая волна? Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.
Основные понятия
Вот некоторые значения уровня звука: Частота определяется как количество колебаний в секунду и выражается в герцах Гц. Чем больше частота, тем выше звук, и наоборот. Человек способен слышать звук в широком частотном диапазоне, но важное для жизни значение имеют только звуки от 125 до 8000 Гц. Например, звуковые волны в диапазоне 500-4000 Гц соответствуют человеческому голосу. Звучание детского голоса, пение птиц, шёпот относятся к высоким частотам. Звук контрабаса, рычание зверей, раскаты грома — к низким. Понятие звукозаписи Звукозапись — это процесс сохранения информации о параметрах звуковых волн. Способы записи звука разделяются на аналоговые и цифровые. При аналоговой записи на носителе размещается непрерывный «слепок» звуковой волны.
Так, на грампластинке пропечатывается непрерывная канавка, изгибы которой повторяют амплитуду и частоту звука. Аналоговый способ записи звука Оцифровка звука Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму. Для этого его подвергают временной дискретизации и квантованию: параметры звукового сигнала измеряются не непрерывно, а через определённые промежутки времени временная дискретизация ; результаты измерений записываются в цифровом виде с ограниченной точностью квантование.
В каждый момент времени разный уровень громкости звука. Каждая звуковая карта характеризуется количеством распознаваемых уровней громкости звука. Глубина кодирования звука — это количество информации, которое необходимо для кодирования уровней громкости цифрового звука. Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука можно рассчитать. Очевидно, что 16-битные звуковые карты точнее кодируют и воспроизводят звук, чем 8-битные. Качество звука в дискретной форме может быть очень плохим при 8 битах и 5,5 кГц и очень высоким при 16 битах и 48 КГц. Оценим информационный объем цифрового стереозвукового файла длительность звучания 1 секунда при глубине 16 бит и частоте дискретизации 24 кГц. Решите задачи: 1. Звуковая плата производит двоичное кодирование аналогового звукового сигнала. Какое количество информации необходимо для кодирования каждого из 65 536 возможных уровней интенсивности сигнала? Оцените информационный объем цифрового монозвукового файла длительностью 10 секунд при звуковой карте 8 бит и частоте дискретизации 8000 измерений в секунду.
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. А отошедший скачок может получиться при обтекании закругленных поверхностей, например, передней закругленной кромки толстого аэродинамического профиля крыла. Различные узлы корпуса летательного аппарата создают в полете довольно сложную систему скачков уплотнения. Однако, наиболее интенсивные из них — два. Один головной на носовой части и второй — хвостовой на элементах хвостового оперения.
Но при этом этот "кажущийся" самолёт будет лететь влево. Сначала над Ближним Муракино, потом над Средним, а потом и над Дальним. Приходить в левое ухо! Подведём итог этих двух пролётов. При сверхзвуковом полёте самолёта имеем противоположную картину: наше левое ухо воспринимает уменьшающийся по интенсивности поток звуковой энергии как УДАЛЕНИЕ самолёта в левую сторону. А что мы имеем, когда самолёт летит со звуковой скоростью? Правильно, вся энергия, которую самолёт, как источник звука а это - ой, как немало! Я думаю, теперь Вам понятно, почему возникает "звуковой удар". Но это, так сказать, только первое приближение. Потому что мы, по правде говоря, рассмотрели самолёт, пронёсшийся в нескольких сантиметрах у нас над головами, и скорость которого относительно нас с Вами на всём продолжении полёта от Дальнего Муракина до точки наблюдения была постоянна. А реальность несколько другая. Рассмотрим сверхзвуковой самолёт, летящий с двойной скоростью звука как говорят - два Маха и на высоте где-то 200 метров. Самолёт показался где-то над Дальним Муракино. Это ещё маленькая точка чуть выше горизонта. Разложим скорость самолёта на две составляющие: одна направлена строго на нас с Вами а мы всё ещё в поле , и она указывает на то, что самолёт приближается к нам, другая, перпендикулярная ей - направлена вверх и соответствует постепенному "поднятию" самолёта к точке зенита. Понятно, что если Дальнее Муракино далеко а оно далеко , то почти все два Маха направлены на нас, а к зениту направлена совсем маленькая составляющая скорости. Другое дело - точка зенита. В этом случае уже скорость прохождения точки зенита равна двум Махам, а составляющая, направленная на нас с Вами, равна нулю. Таким образом, составляющая скорости самолёта направленная на нас с Вами проходит значение от двух скоростей звука от двух Махов до ноля. Понятно, что где-то на отрезке от Дальнего Муракино до точки зенита она достигает и значения скорости звука. Пусть, например, она достигает значения скорости звука над Ближнем Муракино. Обычно в таких случаях думают, что самолёт преодолел "звуковой барьер" над Ближним Муракино, и что если уж у нас так громыхнуло! Наверное, хозяйки перепуганную скотину по огородам ловят. Успокойтесь, никто никого не ловит. А в Ближнем Муракине всё относительно спокойно: они просто думают, что по "настоящему" то громыхнуло в Среднем Муракине, а им самим повезло. Что думают жители Среднего Муракина про возможные разрушения в Дальнем Муракино, догадаться уже нетрудно. Если Вы и здесь всё поняли, то опишем звуковые эффекты от пролёта сверхзвукового самолёта, но не у нас над головой, а несколько в стороне. То есть, как в реальной жизни. Самолёт показался слева от нас в виде маленькой точки, и он стремительно приближается.
4 2 Панорамирование
Содержание: Преобразование непрерывной звуковой волны в последовательность звуковых импульсов различной амплитуды производится с помощью аналого – цифрового преобразователя, размещенного на звуковой плате. это чередование уплотнений и разряжений воздуха, т. е. волна, отделяющаяся от непрерывно от самолета. Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определённая величина интенсивности звука. Неподвижный объект, испускающий звуковые волны, по классике сравнивают с брошенным в воду камнем: камень возмущает спокойную водную гладь, вызывая появление кругов, где высота образующихся волн будет амплитудой колебаний – «громкостью» нашей волны.