4. Цифровое представление звука. Формат pcm (audio cd);
Цифровой звук — представление аналогового звукового сигнала в виде битовой последовательности (в виде двоичного кода), которая соответствует уровням электрических звуковых колебаний в определенные промежутки времени. Для преобразования звука в цифровой вид, применяется импульсно-кодовая модуляция или, реже, сигма-дельта-модуляция. Кроме описания звуковых колебаний в цифровом виде, применяется также создание специальных команд для автоматического воспроизведения на электронных музыкальных инструментах, ярчайшим примером такой технологии является MIDI.
Представление аналогового сигнала в цифровом виде называется также импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ, PCM - Pulse Code Modulation), так как сигнал представляется в виде серии импульсов постоянной частоты (временнАя дискретизация), амплитуда которых передается цифровым кодом (амплитудная дискретизация). PCM-поток может быть как параллельным, когда все биты каждого отсчета передаются одновременно по нескольким линиям с частотой дискретизации, так и последовательным, когда биты передаются друг за другом с более высокой частотой по одной линии.
Сам цифровой звук и относящиеся к нему вещи принято обозначать общим термином Digital Audio; аналоговая и цифровая части звуковой системы обозначаются терминами Analog Domain и Digital Domain.
Принцип цифрового представления колебаний звукозаписи достаточно прост:
вначале нужно преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, это осуществляет устройство — аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
произвести сохранение полученных цифровых данных на носитель: магнитную ленту (DAT), жёсткий диск, оптический диск или флэш-память
для того чтобы прослушать сделанную запись, необходимо воспроизведение сделанной записи с носителя и обратное преобразование из цифрового сигнала в аналоговый, с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).
Аналогово-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи. Первый преобразует аналоговый сигнал в цифровое значение амплитуды, второй выполняет обратное преобразование. Принцип действия АЦП — тоже достаточно прост: аналоговый сигнал, полученный от микрофонов, электро-музыкальных инструментов, акустических инструментов, духовых, ударных и проч., преобразовывается в цифровой. Это преобразование включает в себя следующие операции:
Ограничение полосы частот производится при помощи фильтра нижних частот для подавления спектральных компонент, частота которых превышает половину частоты дискретизации.
Дискретизацию во времени, то есть замену непрерывного аналогового сигнала последовательностью его значений в дискретные моменты времени — отсчетов. Эта задача решается путём использования специальной схемы на входе АЦП — устройства выборки-хранения.
Квантование по уровню представляет собой замену величины отсчета сигнала ближайшим значением из набора фиксированных величин — уровней квантования.
Кодирование или оцифровку, в результате которого значение каждого квантованного отсчета представляется в виде числа, соответствующего порядковому номеру уровня квантования.
Понятие формата используется в двух различных смыслах. При использовании специализированного носителя или способа записи и специальных устройств чтения/записи в понятие формата входят как физические характеристики носителя звука - размеры кассеты с магнитной лентой или диском, самой ленты или диска, способ записи, параметры сигнала, принципы кодирования и защиты от ошибок и т.п. При использовании универсального информационного носителя широкого применения - например, компьютерного гибкого или жесткого диска - под форматом понимают только способ кодирования цифрового сигнала, особенности расположения битов и слов и структуру служебной информации; вся "низкоуровневая" часть, относящаяся непосредственно к работе с носителем, в этом случае остается в ведении компьютера и его операционной системы.
CD (Compact Disk - компакт-диск) - односторонний пластмассовый диск с оптической лазерной записью и считыванием, диаметром 120 или 90 мм, вмещающий максимум 74 минуты стереозвучания с частотой дискретизации 44.1 кГц и 16-разрядным линейным квантованием. Система предложена фирмами Sony и Philips и носит название CD-DA (Compact Disk - Digital Audio). Для защиты от ошибок используется двойной код Рида-Соломона с перекрестным перемежением (Cross Interleaved Reed-Solomon Code, CIRC) и модуляция кодом Хэмминга 8-14 (Eight-to-Fourteen Modulation, EFM). Различаются штампованные (CD) однократно записываемые (CD-R) и многократно перезаписываемые (CD-RW) компакт-диски.
Название формата | Квантование, бит | Частота дискретизации, кГц | Число каналов | Величина потока данных с диска, кбит/с | Степень сжатия/упаковки |
CD | 16 | 44,1 | 2 | 1411,2 | 1:1 без потерь |
- Понятие мультимедиа. Аппаратно – программные компонентов мультимедиа;
- Аналоговые и цифровые сигналы. Свойства. Отличия.
- Квантование и дискретизация аналоговых сигналов. Теорема котельникова – шеннона.
- 4. Цифровое представление звука. Формат pcm (audio cd);
- 5. Форматы кодирования аудиоинформации без потерь (loseless).
- Сжатие аудио
- 6. Форматы кодирования аудиоинформации с потерями. Понятие битрейта.
- 7. Форматы кодирования многоканального звука.
- 8. Цифровые преобразователи звука и аудиоэффекты;
- 9. Интерфейс midi. Преимущества и недостатки технологии midi
- Понятие midi секвенсора. Основные функции.
- Основные отличия цифрового и эфирного телевидения.
- 12. Стандарт docsis 3.0. Спецификация. Достоинства и недостатки
- 13. Аппаратно программное обеспечение доступа в интернет с использованием технологий спутниковой связи.
- 14. Семейство стандартов docsis. Сравнительный анализ технологий docsis и Ethernet
- 15. Технология dvb (Digital Video Broadcasting)
- 16. Основные стандарты эфирного телевидения (pal, Secam, ntsc). Технические характеристики
- 17. Телевидение высокой четкости (hdtv)
- 18. Семейство стандартов кодирования цифрового видео mpeg;
- 19. Основные форматы видео. Характеристики, преимущества и недостатки
- 20. Программные средства и инструментарий 3d – моделирования
- 21. Растровая и векторная графика. Основные понятия и отличия;
- Распространённые цветовые модели
- Цветовая модель hsl
- Понятия гипертекста, гипермедиа;
- Расширенные языки разметки данных sgml, xml.
- 25. Технология xml. Предназначение, область применения.
- 26. Технология Ajax.
- 27. Web 2.0. Основные концепции и компоненты web 2.0
- 28. Сравнительный анализ современных технологий web – разработки
- 30. Grid - технологии. Основные концепции и понятия grid.