Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Качество непрерывного звукового сигнала в дискреиный сигнал зав. На что разбивается непрерывная звуковая волна.
Представление звуковой информации в памяти компьютера
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука частота. Мы постоянно обновляем базу тестов, чтобы вы могли получить наиболее актуальную информацию и проверить свои знания. Периодические звуковые сигналы воспроизводят постоянный звук, повторяя форму волны снова и снова, и так до бесконечности. Периодические звуковые сигналы воспроизводят постоянный звук, повторяя форму волны снова и снова, и так до бесконечности. Когда же скорость самолета высокая, то есть превышает скорость звука, звуковые волны не успевают удаляться. Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определённая величина интенсивности звука.
Презентация 10 -8 Кодирование звуковой информации С
Звуковая волна. Амплитуду звуковых колебаний называют звуковым давлением или силой звука. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные участки по времени, для каждого устанавливается своя величина амплитуды. Непрерывная звуковая волна разбивается на на отдельные маленькие участки, и для каждого такого участка устанавливается своя амплитуда.
Как кодируется звук. Цифровое кодирование и обработка звука
Это объясняется его строением. Частицы не удерживают между собой никакие связи, поэтому воздух все время стремится рассеяться. Этому препятствует сила тяжести и постоянные столкновения атомов между собой. В твердых телах, особенно металлах, звук проходит намного быстрее до 5-6 тыс.
Что препятствует распространению звука От тела звук расходится во все стороны одинаково, но только в том случае, если на его пути нет преград. Не все препятствия мешают распространению звука. Очевидно, что листом картона, как от света, от шума не закроешься.
Дело в том, что звуковые волны обходят преграды, если их размер меньше длины волны. Длина волн, которые мы слышим, составляет 0,015-15 м. Дерево волна может обогнуть, а здание или скалистые горы — нет.
От таких больших объектов она отражается. Как и свет, звуковая волна отражается под углом, равным по величине углу падения. В момент отражения мы слышим эхо.
Переход звука из среды в среду Он возможен, только если плотности двух сред не слишком отличаются.
Еще одной характеристикой качества звука является глубина кодирования звука , эта величина определяет количество бит на один звуковой сигнал. В настоящее время звуковые карты, как правило, обеспечивают 16-битную глубину кодирования звуковой информации. Количество уровней звукового сигнала можно рассчитать следующим образом: уровней сигнала. Для того чтобы определить, какой объем памяти требуется для хранения звуковой информации длительностью t секунд, с частотой дискретизации f Гц, глубиной кодирования b бит по s каналам, необходимо воспользоваться следующей формулой:. Определим информационный объем данных, которые были получены при оцифровке звукового сообщения длительность 2 минуты, частота 45кГц, использовалась 16-битная звуковая карта. Запись выполнена в режиме «стерео». Видеоинформация Для того чтобы сохранить видеоинформацию в памяти компьютера, необходимо закодировать звук, а также изменяющееся во времени изображение, важно обеспечить их синхронность.
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.
На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность "ступенек". Частота дискретизации. Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате. Качество полученного цифрового звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени, то есть частоты дискретизации. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду чем больше частота дискретизации , тем точнее "лесенка" цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала. Частота дискретизации звука - это количество измерений громкости звука за одну секунду, измеряется в герцах Гц. Обозначим частоту дискретизации буквой f. 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.
Ударной звуковой волной по бармалеям.
Временная дискретизация звука • Непрерывная звуковая волна разбивается на. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определённая величина интенсивности звука. Для этого, непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Содержание: Преобразование непрерывной звуковой волны в последовательность звуковых импульсов различной амплитуды производится с помощью аналого – цифрового преобразователя, размещенного на звуковой плате. На что разбивается непрерывная звуковая волна?
Презентация на тему Кодирование и обработка звуковой информации
Появляющийся при волновом кризисе пикирующий момент делал пике затяжным, и из него, иной раз, не было выхода. Ведь для восстановления управления и ликвидации волнового кризиса необходимо было погасить скорость. Но сделать это в пикировании крайне трудно если вообще возможно. Затягивание в пикирование из горизонтального полета считается одной из главных причин катастрофы в СССР 27 мая 1943 года известного экспериментального истребителя БИ-1 с жидкостным ракетным двигателем. После чего произошло затягивание в пике, из которого самолет не вышел.
Экспериментальный истребитель БИ-1. В наше время волновой кризис уже достаточно хорошо изучен и преодоление звукового барьера если это требуется :- особого труда не составляет. На самолетах, которые предназначены для полетов с достаточно большими скоростями применены определенные конструктивные решения и ограничения, облегчающие их летную эксплуатацию. Как известно, волновой кризис начинается при числах М, близких к единице.
Поэтому практически все реактивные дозвуковые лайнеры пассажирские, в частности имеют полетное ограничение по числу М. Обычно оно находится в районе 0,8-0,9М. Летчику предписывается следить за этим. Кроме того на многих самолетах при достижении уровня ограничения срабатывает сигнализация, после чего скорость полета должна быть снижена.
Стреловидное крыло. Принципиальное действие. Причину такого эффекта можно объяснить достаточно просто. А он заведомо меньше по величине общего потока V.
Поэтому на стреловидном крыле наступление волнового кризиса и рост волнового сопротивления происходит ощутимо позже, чем на прямом крыле при той же скорости набегающего потока. Типичное стреловидное крыло. Одной из модификаций стреловидного крыла стало крыло со сверхкритическим профилем упоминал о нем здесь. Оно тоже позволяет сдвинуть начало волнового кризиса на большие скорости, кроме того позволяет повысить экономичность, что немаловажно для пассажирских лайнеров.
SuperJet 100. Стреловидное крыло со сверхкритическим профилем. Если же самолет предназначен для перехода звукового барьера проходя и волновой кризис тоже и полета на сверхзвуке, то он обычно всегда отличается определенными конструктивными особенностями. В частности, обычно имеет тонкий профиль крыла и оперения с острыми кромками в том числе ромбовидный или треугольный и определенную форму крыла в плане например, треугольную или трапециевидную с наплывом и т.
Сверхзвуковой МИГ-21. Послелователь Е-2А. Типичное треугольное в плане крыло. Пример типичного самолета, созданного для полета на сверхзвуке.
Тонкие профили крыла и оперения, острые кромки. Трапециевидное крыло. И сам момент этого перехода чаще всего никак не ощущается повторяюсь :- ни летчиком у него разве что может снизиться уровень звукового давления в кабине , ни сторонним наблюдателем, если бы, конечно, он мог за этим наблюдать :-. Однако, здесь стоит сказать еще об одном заблуждении, со сторонними наблюдателями связанным.
Наверняка многие видели такого рода фотографии, подписи под которыми гласят, что это есть момент преодоления самолетом звукового барьера, так сказать, визуально. Эффект Прандтля-Глоэрта. Не связан с прохождением звукового барьера. Во-первых, мы уже знаем, что звукового барьера, как такового-то и нет, и сам переход на сверхзвук ничем таким сверхординарным в том числе и хлопком или взрывом не сопровождается.
То, что мы видели на фото — это так называемый эффект Прандтля-Глоэрта. Я о нем уже писал здесь. Он никак напрямую не связан с переходом на сверхзвук. Просто на больших скоростях дозвуковых, кстати :- самолет, двигая перед собой определенную массу воздуха создает сзади некоторую область разрежения.
Сразу после пролета эта область начинает заполняться воздухом из близлежащего пространства с естественным увеличением объема и резким падением температуры. Если влажность воздуха достаточна и температура падает ниже точки росы окружающего воздуха, то происходит конденсация влаги из водяных паров в виде тумана, который мы и видим. Как только условия восстанавливаются до исходных, этот туман сразу исчезает. Весь этот процесс достаточно скоротечен.
Такому процессу на больших околозвуковых скоростях могут способствовать местные скачки уплотнения, иногда помогая формировать вокруг самолета нечто похожее на пологий конус. Большие скорости благоприятствуют этому явлению, однако, если влажность воздуха окажется достаточной, то оно может возникнуть и возникает на довольно малых скоростях. Например, над поверхностью водоемов. Большинство, кстати, красивых фото такого характера сделаны с борта авианосца, то есть в достаточно влажном воздухе.
Вот так и получается.
Чем больше измерений производится за 1 секунду, тем точнее «лесенка» цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала. Слайд 11 Глубина кодирования звука это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. Слайд 14 Описание слайда: Качество 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». Слайд 15 Описание слайда: Качество оцифрованного звука Самое высокое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте дискретизации 48000 раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек режим «стерео». Слайд 17 Описание слайда: Звуковые редакторы позволяют не только записывать и воспроизводить звук, но и редактировать его наглядно с помощью мыши, а также микшировать звуки и применять различные акустические эффекты. Слайд 18 Описание слайда: Звуковые редакторы позволяют изменять качество оцифрованного звука и объём звукового файла путём изменения частоты дискретизации и глубины кодирования.
Когда же скорость самолета высокая, то есть превышает скорость звука, звуковые волны не успевают удаляться. Резкий рост давления перед фюзеляжем образует слой сильно сжатого воздуха, что порождает ударную волну, которая расходится от самолета конусом и достигает поверхности земли.
Хлопок от самолета связан с ударной волной, достигающей органов слуха человека Этот конус ударной волны всегда движется вместе с самолетом. Что самое интересное, ударные волны распространяются и достигают земли беззвучно. Хлопок же мы слышим только в тот момент, когда ударная волна, то есть граница воображаемого конуса, проходит сквозь человека. В этот момент давление воздуха вокруг человека скачкообразно повышается, что воспринимается ушами как хлопок. То есть этот звук существует только для слушателя в момент прохождения через него ударной волны, и с ускорением самолета никак не связан. Насколько опасна ударная волна, распространяющаяся от сверхзвукового самолета? Так как расстояние от него до земли достаточно большое, она не способна вызвать какие-либо разрушения.
При индексном кодировании цвета можно передать всго лишь 256 цветовых оттенков 8 изображение, представляющее собой сетку пикселей или цветных точек 9 способ представления объектов и изображений в компьютерной графике, основанный на использовании геометрических примитивов 10 Главное различие -- способ описания изображения: в растровом случае, оно описывается цветами конечного числа точек в векторном -- конечным набором фигур с описанием их формы, цвета и расположения 11 специализированная программа, предназначенная для создания и обработки растровых изображений. GIMP 12 это способ записи графической информации. Графические форматы файлов предназначены для хранения изображений, таких как фотографии и рисунки 13 в широком смысле — упругие волны, распространяющиеся в среде и создающие в ней механические колебания; в узком смысле — субъективное восприятие этих колебаний специальным органом чувств человека и животных 14 временная дискретизации-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 частота дискретизации-Для записи аналогового звука и г го преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате.
Поиск по этому блогу
- Кодирование звуковой информации дискретизация
- Что препятствует распространению звука? Распространение звука в среде
- Кодирование звуковой информации дискретизация
- Информатика - Кодирование звуковой информации.
- Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные - id41355014 от Guppy2016 15.08.2022 15:30
- Основные понятия
Дискретизация звука
| Кодирование звуковой и видеоинформации | Временная дискретизация звука • Непрерывная звуковая волна разбивается на. |
| Задание МЭШ | В течении временной дискретизации непрерывный диапазон значений амплитуды звуковой волны квантуется путем разбиения на дискретную последовательность значений амплитудных уровней (см. рис. 2). |
| Ответы : кто может помогите | Пилот в кабине никаких звуков не слышит – о преодолении звукового барьера он узнает только по специальным датчикам. |
| Презентация, доклад на тему Кодирование звука для 10 класса | Пилот в кабине никаких звуков не слышит – о преодолении звукового барьера он узнает только по специальным датчикам. |
| Хлопок при переходе самолета на сверхзвук — это миф. Причина «взрыва» совсем другая | Временная дискретизация звука • Непрерывная звуковая волна разбивается на. |
Преодоление самолетом звукового барьера — что это такое
- Смысл и значение непрерывной звуковой волны
- Другие вопросы
- Непрерывная волна
- Дискретизация звука
Представление звуковой информации в памяти компьютера
Слайд 9Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки Частота. Это звуковые волны с постоянно меняющейся амплитудой и частотой. В статье мы расскажем, что препятствует распространению звука, но прежде разберемся, что собой представляет звуковая волна.
Информатика 10 класс
- Кодирование звуковой информации. - информатика, презентации
- Презентация, доклад на тему Кодирование звука для 10 класса
- Что такое звуковой удар и как он ощущается
- Дискретизация звука
Задание МЭШ
Кроме того, человек может воспринимать звук в обширном диапазоне интенсивностей, в котором максимальная интенсивность больше минимальной в 1014 раз в сто тысяч миллиардов раз. Для того, чтобы измерять громкость звука придумали и применяют специальную единицу"децибел" дБ Уменьшение или увеличение громкости звука на 10 дБ соответствует уменьшению или увеличению интенсивности звука в 10 раз. Временная дискретизация звука Для того чтобы компьютерные системы могли обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую, дискретную форму с помощью временной дискретизации. Для этого, 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». 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. 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». Но следует помнить, что для улучшения этого звука в телефонии применяются приборы, напоминающие синтезаторы речи и вокодеры. 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.
Но постепенно повреждения накапливаются, и, в конце концов, система теряет работоспособность. Указы и положения. Запах герани — слух. Что такое информация Восприятие информации Свойства информации. Иногда запахи усиливают восприятие окружающего мира. Информационные процессы в технике. Hardware, — "твёрдые изделия". Единство информационных процессов.
В первом содержится общая информация об оцифрованном звуке число каналов, частота дискретизации, характер зависимости громкости и т. Каждый отсчет занимает целое количество байт например, 2 байта в случае 12-битовых чисел, старшие разряды содержат нули. При стереозаписи числа группируются парами для левого и правого канала соответственно, причем каждая пара образует законченный блок — для нашего примера его длина составит 4 байта. Такая, казалось бы, излишняя структурированность позволяет программному обеспечению оптимизировать процесс передачи данных при воспроизведении, но, как в подобных случаях всегда бывает, выигрыш во времени приводит к существенному увеличению размера файла. Это один из форматов хранения аудиосигнала, позднее утвержденный как часть стандартов сжатого видео. Природа получения данного формата во многом аналогична уже рассмотренному нами ранее сжатию графических данных по технологии JPEG. Это называется адаптивным кодированием и позволяет экономить на наименее значимых с точки зрения восприятия человека деталях звучания. Приемы, применяемые в MP3, непросты для понимания и опираются на достаточно сложную математику, но зато обеспечивают очень значительный эффект сжатия звуковой информации. Успехи технологии MP3 привели к тому, что ее применяют сейчас и во многих бытовых звуковых устройствах, например, плеерах и сотовых телефонах. Формат MIDI. Это довольно старый 1983 г. MIDI базируется на пакетах данных, каждый из которых соответствует некоторому событию, в частности, нажатию клавиши или установке режима звучания. Любое событие может одновременно управлять несколькими каналами, каждый из которых относится к определенному оборудованию. Несмотря на свое изначальное предназначение, формат файла стал стандартным для музыкальных данных, которые при желании можно проигрывать с помощью звуковой карты компьютера безо всякого внешнего MIDI-оборудования. Главным преимуществом файлов MIDI является их очень небольшой размер, поскольку это не детальная запись звука, а фактически некоторый расширенный электронный эквивалент традиционной нотной записи. Но это же свойство одновременно является и недостатком: поскольку звук не детализирован, то разное оборудование будет воспроизводить его по-разному, что в принципе может даже заметно исказить авторский музыкальный замысел. Формат MOD.
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». Как правило, при рассмотрении некоторой сложной непериодической функции нас не интересуют ее значения на всей области определения; нам достаточно рассматривать функцию лишь на определенном конечном интервале [ x 1, x 2] для некоторых x 1 и x 2. Для ее разложения в ряд Фурье на интервале [ x 1, x 2] мы можем искусственно представить в виде некоторой периодической функции , полученной путем «зацикливания» значений функции f x из рассматриваемого интервала. После этой процедуры, непериодическая функция f x превращается в периодическую , которая может быть разложена в ряд Фурье. До сих пор мы говорили о математике. Как же все сказанное соотносится с практикой? Действительно, рассмотренный нами способ разложения в ряд Фурье работает для функций, записанных в виде аналитических выражений. К сожалению, на практике записать функцию в виде аналитического выражения возможно лишь в единичных случаях. В реальности чаще всего приходится работать с изменяющимися во времени величинами, никак неподдающимися аналитической записи. Кроме того, значения анализируемой величины чаще всего известны не в любой момент времени, а лишь тогда, когда производится их регистрация иными словами, значения анализируемой величины дискретны. В частности, интересующие нас сейчас реальные звуковые колебания, являются как раз такой величиной. Оказывается, к таким величинам тоже может быть применена вариация анализа Фурье. Для разложения в ряд Фурье сигналов, описанных их дискретными значениями, применяют Дискретное Преобразование Фурье ДПФ — специально созданная разновидность анализа Фурье. БПФ очень широко используется буквально во всех областях науки и техники. Частотные составляющие спектра - это синусоидальные колебания так называемые чистые тона , каждое из которых имеет свою собственную амплитуду, частоту и фазу. Любое, даже самое сложное по форме колебание например, звук голоса человека , можно представить в виде суммы простейших синусоидальных колебаний определенных частот и амплитуд. На рис. На графике по оси абсцисс откладывается время, а по оси ординат - амплитуда волны измеренная в децибелах. Спектр этого звукового сигнала представлен в виде графика на рис. На графике спектра по оси абсцисс откладывается частота спектральных составляющих измеренная в Гц , а по оси ординат — амплитуда этих спектральных составляющих. Обратим внимание на один очень важный момент: даже самую сложную зависимость функцию спектральное разложение превращает в некоторый математический ряд строго определенного вида ряд может быть конечным и бесконечным. Таким образом, спектральное разложение как бы преобразует график в график: график функции превращается в график спектра функции. А что, если наша функция — это звуковой сигнал некоторой длительности?