Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ψηφιακές Συσκευές Επεξεργασίας Ήχου.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ψηφιακές Συσκευές Επεξεργασίας Ήχου."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ψηφιακές Συσκευές Επεξεργασίας Ήχου

2 Ψηφιακό Σήμα Αναλογικό σήμα, είναι το σήμα που μπορεί να πάρει σε συνεχή ακολουθία όλες τις δυνατές τιμές μεταξύ δύο ορίων σε συνάρτηση με το χρόνο.

3 Ψηφιακό Σήμα Η παρακάτω γραφική παράσταση αποτελεί ψηφιακή απεικόνιση της μεταβολής της θερμοκρασίας σε συνάρτηση με το χρόνο;

4 Ψηφιακό Σήμα Το αναλογικό μέγεθος, όπως ο ήχος μετατρέπεται σε ηλεκτρικό ρεύμα. Στη συνέχεια ενισχύεται και μετά αναπαράγεται με μεγαλύτερη ένταση.

5 Ψηφιακό Σήμα Ψηφιακό σήμα, είναι το σήμα που μπορεί να πάρει συγκεκριμένο αριθμό διακριτών τιμών. Π.χ.: αναπαράσταση ψηφιακού σήματος

6 Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό Επειδή όλα τα σήματα στη φύση είναι αναλογικά και για να επεξεργαστούν από ψηφιακό σύστημα θα πρέπει να ακολουθήσουμε τα παρακάτω στάδια: 1. Φιλτράρισμα 2. Δειγματοληψία 3. Κβαντοποίηση 4. Κωδικοποίηση

7 Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό Φιλτράρισμα: πραγματοποιείται από βαθυπερατό φίλτρο για την απομόνωση του αναλογικού σήματος, ώστε να μη συμπεριληφθούν και οι αρμονικές του. Δειγματοληψία: Συχνότητα δειγματοληψίας f δ > 2f max (κριτήριο Nyquist ή το θεώρημα Shannon)

8 Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό Φάσμα αναλογικού σήματος και δειγματοληψίας

9 Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό Αν η συχνότητα δειγματοληψίας f δ < 2f max τότε στο σήμα δειγματοληψίας εμφανίζονται επικαλύψεις. Συνεπώς κατά την ανασύνθεση του σήματος δημιουργούνται ψεύτικες συνιστώσες του σήματος (είδωλα). Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται αναδίπλωση συχνοτήτων.

10 Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό Η σωστή επιλογή της συχνότητας δειγματοληψίας είναι πολύ σημαντική. Έτσι για τις ακουστικές συχνότητες έως τα 20kHz, χρειαζόμαστε συχνότητα δειγματοληψίας τουλάχιστον 40 kHz. Αυτό, όμως θα απαιτούσε φίλτρο πολύ απότομης ζώνης μετάβασης, το οποίο ωστόσο ανεβάζει το κόστος. Έτσι επιλέγουμε ως συχνότητα δειγματοληψίας τα 44.1kHz. Άλλες συχνότητες δειγματοληψίας: 32kHz για εκπομπές ραδιοφώνου που έχει εύρος συχνοτήτων έως 15kHz και 48kHz για ψηφιακά συστήματα ήχου για χρήση σε στούντιο.

11 Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό Κυκλώματα δειγματοληψίας-κράτησης

12 Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό Κβαντοποίηση (Κβάντιση) είναι η διαδικασία με την οποία χωρίζουμε το πλάτος του αναλογικού σήματος σε στάθμες. Ο αριθμός των σταθμών προσδιορίζεται από τον αριθμό των bit με τον οποίο θέλουμε να παραστήσουμε κάθε ένα δείγμα από το πλάτος του αναλογικού σήματος. Αν θέλουμε να αναπαραστήσουμε κάθε δείγμα με 4 bit τότε θα χρειαστούμε 16 στάθμες. Επίσης η επιλογή του αριθμού των ψηφίων ανά δείγμα καθορίζει το μέγιστο λόγο σήμα προς θόρυβο.

13 Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό Κβαντοποίηση αναλογικού σήματος.

14 Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό Σχέση κβαντοποίησης και S/N Η επιλογή του αριθμού των ψηφίων ανά δείγμα καθορίζει το μέγιστο λόγο σήμα προς θόρυβο. Ο αριθμός των ψηφίων επιλέγεται κατά το σχεδιασμό του μετατροπέα και δεν μπορεί να αλλάξει κατά τη λειτουργία του συστήματος ήχου. Δηλαδή με την κβαντοποίηση πετυχαίνουμε την μετατροπή του αναλογικού σήματος από συνεχή μορφή σε διακριτή.

15 Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό Κωδικοποίηση: Είναι η διαδικασία όπου το αναλογικό σήμα έχει μετατραπεί σε ψηφία. Κώδικες αναπαράστασης των δειγμάτων: Μονοπολικός – μέτρο της στάθμης του δείγματος Διπολικός – εφαρμογές ψηφιακού ήχου

16 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου Κατά την μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό παράγεται μια σημαντική ποσότητα δεδομένων. Αυτή εξαρτάται: 1. από τη χρονική του διάρκεια και 2. από την ποιότητα του, η οποία καθορίζεται από τη συχνότητα δειγματοληψίας (f δ ) και τον αριθμό ψηφίων ανά δείγμα ( Bits/ sample ).

17 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου Ποσότητα δεδομένων ψηφιακού ήχου : ΠΔΨΗ = ( f δ x B x N x T) / 1000 (kbits/sec) f δ : συχνότητα δειγματοληψίας Β : αριθμός ψηφίων ανά δείγμα (bit / sample) N : αριθμός καναλιών Τ : χρόνος (sec)

18 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου Πίνακας ρυθμού δεδεομένων ανα ποιότητα ψηφιακού ήχου. Ποιότητα ήχου Συχνότητα δειγματοληψ ιας (Hz) Αριθμός ψηφίων ανά δείγμα Αριθμός καναλιών Ρυθμός δεδομένων kbits / s Οπτικός δίσκος (CD) (stereo)1.411 Ραδιόφωνο (mono)176 Τηλέφωνο (mono)88

19 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου Ένα τραγούδι περίπου τριών (3) λεπτών πόση χωρητικότητα πιάνει; οπτικού δίσκου Για ποιότητα οπτικού δίσκου: ( x 16 x 2 x 180 ) / (8 x 1024) = 30,28 Mbytes Αν αναλογιστούμε και ότι χρησιμοποιούμε περισσότερα κανάλια ( ) τότε αντιλαμβανόμαστε ότι το κόστος αποθήκευσης μεγαλώνει αρκετά. Αυτό δημιούργησε την ανάγκη συμπίεσης των δεδομένων.

20 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου Δημιουργήθηκε ανάγκη χρήσης αλγορίθμων συμπίεσης δεδομένων. Αυτοί στηρίχθηκαν στις αρχές της ψυχο-ακουστικής: 1. Κατώφλι ακουστότητας 2. Φαινόμενο ακουστικής σκίασης

21 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου Απόλυτο κατώφλι ακουστότητας

22 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου Ακουστική σκίαση ( masking effect )

23 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου Αλγόριθμοι συμπίεσης Απωλεστικός, είναι τέτοια η μείωση των δεδομένων του ψηφιακού ήχου, που ένα μέρος του χάνεται, με αποτέλεσμα η αδύνατη ανασύσταση του ήχου στην αρχική του μορφή. (7:1 & 11:1) Μη απωλεστικός, είναι τέτοια η μείωση των δεδομένων του ψηφιακού ήχου, που δεν προκαλούν απώλεια πληροφοριών. (2:1) Αυτοί συνήθως σπάνια χρησιμοποιούνται μόνοι τους, αλλά είναι συμπλήρωμα των απωλεστικών.

24 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου Αλγόριθμοι συμπίεσης MPEG (Moving Picture Experts Group) Bolby digital (AC – 3)

25 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου MPEG (Moving Picture Experts Group) – 1 & 2 MPEG-1 layer 1, χρησιμοποιήθηκε στο σύστημα συμπίεσης PASC του ψηφιακού συστήματος ήχου DCC. Προσφέρει συμπίεση 4:1 και ρυθμό δεδομένων 384 kbps. MPEG-1 layer 2, χρησιμοποιήθηκε στις ψηφιακές ραδιοφω- νικές εκπομπές, στη ψηφιακή τηλεόραση και στο DVD. Προσφέρει συμπίεση από 6:1 έως 8:1 και ρυθμό δεδομένων από 256 kbps έως 192 kbps.

26 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου MPEG-1 layer 3, προσφέρει πολύ καλή ποιότητα ήχου με μεγαλύτερη συμπίεση από τους προηγούμενους και χρησιμοποιείται ευρέως στο διαδίκτυο για τη μεταφορά ψηφιακών τραγουδιών και μουσικής με επέκταση mp3. Προσφέρει συμπίεση 10:1 και ρυθμό δεδομένων 128 kbps. Στους αλγόριθμους mp1 και mp2 ο ήχος χωρίζεται σε 32 ζώνες συχνοτήτων, ενώ ο mp3 χωρίζεται σε 576 ζώνες συχνοτήτων.

27 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου AC-3, είναι ψηφιακός κώδικας συμπίεσης υψηλής ποιότητας και πολλαπλών καναλιών. Μπορεί να επεξεργάζεται τα πολλαπλά κανάλια ως ένα με χαμηλούς ρυθμούς 320 kbps. Η υψηλή του ποιότητα, η αρκετά καλή συμβατότητά του με τους αποκωδικοποιητές Pro Logic, η ικανότητά του να εξυπηρετεί μεγάλη βάση κωδικοποιητών (mono & stereo) και πολλαπλών καναλιών με μονή ροή bits, έκανε τους κώδικες αυτούς δημοφιλής.

28 Συμπίεση Δεδομένων Ψηφιακού Ήχου Χρήση τους: VCR Optical Disc HDTV Multimedia Cable TV

29 Αρχή Ψηφιακής Εγγραφής Το αναλογικό σήμα ήχου μετατρέπεται σε ψηφιακό. Συχνότητα δειγματοληψίας kHz, άρα δείγματα το δευτερόλεπτο. Οι αριθμοί που αντιπροσωπεύουν την κωδικοποιημένη στάθμη του σήματος ήχου, μετατρέπονται σε ψηφιακό σήμα ήχου, όπου και εγγράφεται στο μέσο αποθήκευσης του συστήματος. Όταν το μέσο αποθήκευσης είναι μαγνητικό, τότε το ψηφιακό ηλεκτρικό σήμα μετατρέπεται σε μαγνητικό πεδίο, που μαγνητίζει με τη σειρά του τη μαγνητική επίστρωση της ταινίας.

30 Αρχή Ψηφιακής Εγγραφής Παραδείγματα ψηφιακών μαγνητικών εγγραφών

31 Συσκευές Επεξεργασίας Ψηφιακού Ήχου Δημοφιλέστερες συσκευές ψηφιακού ήχου: CD (Compact Disc) DAT (Digital Audio Tape) ADAT (Alesis Digital Audio Tape) DCC (Digital Control Command) MD (Mini Disc)

32 Συσκευές Επεξεργασίας Ψηφιακού Ήχου Βασικά μέρη τους: Μετατροπέας αναλογικού σήματος σε ψηφιακό Συχνότητες δειγματοληψίας: 32, 44.1 & 48 kHz Παραγόμενες συχνότητες: 16, 22 & 24 kHz 16 digits – 0 έως samples – 96 dB max dynamic range Τμήμα επεξεργασίας ψηφιακού ήχου (& συμπίεση) Τμήμα αποθήκευσης ψηφιακών δεδομένων (cd, md, HD,..) Μετατροπέας ψηφιακού σήματος σε αναλογικό Είσοδοι-Έξοδοι

33 Συσκευές Επεξεργασίας Ψηφιακού Ήχου Οι αναλογικές είσοδοι & έξοδοι χαρακτηρίζονται από: Τη στάθμη του σήματος: -10dBv ή +4dBm Το dBv: εκφράζει το λόγο της στάθμης του σήματος προς την τάση αναφοράς 1V Το dBm: εκφράζει το λόγο της στάθμης του σήματος προς την τάση αναφοράς 0,775V Τη σύνθετη αντίσταση: χαμηλή ή υψηλή (εξαρτάται από την σύνθετη αντίσταση της συσκευής που συνδέουμε) Το τύπο του υποδοχέα (συνδετήρα): RCA ή XLR

34 Συσκευές Επεξεργασίας Ψηφιακού Ήχου RCA: Χρησιμοποιείται για συνδέσεις με μη ισορροπη- μένες γραμμές.

35 Συσκευές Επεξεργασίας Ψηφιακού Ήχου XLR: Χρησιμοποιείται για συνδέσεις με ισορροπημέ-νες γραμμές. Το σήμα μεταφέρεται με διαφορά φάσης από τους δύο αγωγούς. Έτσι περιορίζουμε την ποσότητα θορύβου, που εισάγεται στο σύστημα και οφείλεται στις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.

36 Συσκευές Επεξεργασίας Ψηφιακού Ήχου XLR:

37 Συσκευές Επεξεργασίας Ψηφιακού Ήχου TOSLINK: Χρησιμοποιείται στην οπτική μεταφορά δεδομένων, μέσω οπτικών ινών με βύσμα Toslink

38 Συσκευές Επεξεργασίας Ψηφιακού Ήχου Πρωτόκολλα διασύνδεσης: Τυποποίηση διασύνδεσης S/PDIF Χρησιμοποιείται για ανταλλαγή ψηφιακών δεδομένων σε καταναλωτικές συσκευές ήχου. Αυτή πολυπλέκει τα δύο κανάλια ήχου και τα μεταδίδει σε μια γραμμή. Διαθέτει σύστημα SCMS, που απαγορεύει την παράνομη αντιγραφή τραγουδιών και μουσικής. Τα δεδομένα μεταφέρονται ηλεκτρικά μέσω μη ισορροπημένων γραμμών με RCA ή Toslink.

39 Συσκευές Επεξεργασίας Ψηφιακού Ήχου Τυποποίηση διασύνδεσης AES/EBU Χρησιμοποιείται για την ανταλλαγή ψηφιακού ήχου μεταξύ ψηφιακών συσκευών, και κυρίως για επαγγελματική χρήση. Τα δεδομένα ψηφιακού ήχου μεταφέρονται μέσω ισορροπημένων γραμμών με XLR.

40 Συσκευές Επεξεργασίας Ψηφιακού Ήχου Πλεονεκτήματα: Μικρότερη παραμόρφωση σήματος Λιγότερος θόρυβος Μεγαλύτερη δυναμική περιοχή Μεγαλύτερη δυνατότητα χειρισμού και επεξεργασίας ψηφιακού ήχου. Παραγωγή ειδικών εφέ, χωρίς την υποβάθμιση της ποιότητας Μεγαλύτερη ακρίβεια στο μοντάζ Παραγωγή αντιγράφων πολλών γενεών, χωρίς αλλοίωση του σήματος ήχου.

41 Συσκευές Επεξεργασίας Ψηφιακού Ήχου Μειονεκτήματα: Απαιτούν μεγάλο εύρος ζώνης Διαθέτουν πολύπλοκα κυκλώματα Ο ήχος είναι πιο ψυχρός έναντι των αναλογικών συστημάτων παραγωγής ήχου, που όμως βελτιώνεται με την αύξηση των σταθμών κβάντισης. Με 16 ψηφία οι στάθμες κβάντισης γίνονται 256 και το πρόβλημα αυτό ελαχιστοποιείται.


Κατέβασμα ppt "3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ψηφιακές Συσκευές Επεξεργασίας Ήχου."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google