Ses Genliği ve frekansı sürekli değişen bir ses dalgasıdır. Bu durumda, genlik sesin yüksekliğini, frekans ise tonunu belirler. Ses titreşimlerinin genliği ne kadar büyük olursa, o kadar yüksek olur. Ve sivrisineğin gıcırtısının frekansı, arabanın sinyalinin frekansından daha büyük. Frekans ölçülür Hertz. 1Hz, saniyede bir döngüdür.

Ses kodlaması.

Bilgisayar, ses de dahil olmak üzere çeşitli bilgi türlerini işlemek için güçlü bir aygıttır. Ancak analog ses bir bilgisayarda işlemek için uygun değildir, dijitale dönüştürmek. Bunun için özel cihazlar kullanılır - analogdan dijitale dönüştürücüler veya ADC. Bir bilgisayarda, ADC'nin rolü şu şekilde gerçekleştirilir: ses kartı. Bir ADC, bir sinyali analogdan dijitale nasıl dönüştürür? Anlayalım.

Frekansı olan bir ses kaynağımız olduğunu varsayalım. 440Hz gitar olsun. İlk olarak, ses bir elektrik sinyaline dönüştürülmelidir. Bunun için bir mikrofon kullanıyoruz. Mikrofonun çıkışında frekanslı bir elektrik sinyali alacağız. 440Hz. Grafiksel olarak şöyle görünür:

Bir sonraki görev, bu sinyali dijital bir forma, yani bir sayı dizisine dönüştürmektir. Bunun için kullanılır zaman ayrıklaştırması- analog ses sinyali ayrı küçük zaman bölümlerine bölünür ve bu tür her bölüm için genliğe bağlı olarak belirli bir ses yoğunluğu değeri ayarlanır. Yani belli bir zaman aralığından sonra analog sinyalin seviyesini ölçüyoruz. Saniyedeki bu tür ölçümlerin sayısına örnekleme hızı denir. Örnekleme hızı Hertz cinsinden ölçülür. Buna göre, sinyalimizi saniyede 100 kez ölçersek, örnekleme frekansı 100 Hz olacaktır.

Kullanılan bazı ses örnek oranlarına ilişkin örnekler:

• 8.000 Hz - telefon, konuşma için yeterli;
• 11.025 Hz;
• 16.000 Hz;
• 22 050 Hz - radyo;
• 32.000 Hz;
• 44 100 Hz - Ses CD'sinde kullanılır;
• 48.000 Hz - DVD, DAT;
• 96.000 Hz - DVD-Ses (MLP 5.1);
• 192.000 Hz - DVD-Ses (MLP 2.0);
• 2.822.400 Hz - SACD, DSD olarak bilinen tek bitlik delta-sigma modülasyon işlemi - Direct Stream Digital, Sony ve Philips tarafından ortaklaşa geliştirildi;
• 5.644.800 Hz - Çift örnekleme oranlı DSD, SACD'nin iki katı örnekleme hızına sahip tek bit Doğrudan Akış Dijital. Bazı profesyonel DSD kayıt cihazlarında kullanılır.

Modern ses kartları, sesi 96 kHz ve hatta 192 kHz örnekleme hızıyla dijitalleştirebilir.

Sonuç olarak, analog sinyalimiz dijitale dönüşecek ve grafik artık düzgün değil, kademeli, ayrık olacaktır:

Ses kodlama derinliği olası sinyal seviyelerinin sayısıdır. Başka bir deyişle, kodlama derinliği, sinyal ölçümünün doğruluğudur. Kodlama derinliği bit cinsinden ölçülür. Örneğin, olası sinyal seviyelerinin sayısı 255 , sonra böyle bir sesin kodlama derinliği 8 bit. 16 bit ses zaten çalışmanıza izin veriyor 65536 sinyal seviyeleri. Modern ses kartlarının sağladığı 16 ve hatta 24 bit kodlama derinliği, ve bu kodlama olasılığı 65536 ve 16 777 216 çeşitli seviyeler sırasıyla hacim.

bilmek kodlama derinliği, Yapabilmek dijital ses sinyali seviyelerinin sayısını bilmek kolaydır. Bunun için şu formülü kullanıyoruz:

N=2 ben ,

burada N, sinyal seviyelerinin sayısıdır ve i, kodlama derinliğidir.

Örneğin, ses kodlama derinliğinin 16 bit olduğunu biliyoruz. Bu, dijital sinyal seviyelerinin sayısının 2 16 = 65536 olduğu anlamına gelir.

Olası seviyelerin sayısı biliniyorsa, kodlama derinliğini belirlemek için aynı formül kullanılır. Örneğin, sinyalin 256 sinyal seviyesine sahip olduğu biliniyorsa, 2 8 = 256 olduğundan kodlama derinliği 8 bit olacaktır.

Yukarıdaki şekilden de anlaşılacağı gibi, sinyal seviyesini ne kadar sık ​​ölçeriz, yani. örnekleme oranı ne kadar yüksekse ve onu o kadar doğru ölçeceğiz, dijital sinyalin grafiği sırasıyla analog grafiğe ne kadar benzer olacaktır, aldığımız dijital sesin kalitesi ne kadar yüksekse. Ve dosya ne kadar büyük olursa.

Ek olarak, düşündük monofonik (tek kanallı) ses eğer ses stereofonik, daha sonra dosya boyutu, içerdiğinden 2 kat artar. 2 kanal.

Örnek bir görev düşünün.

Ses içeren monofonik bir ses dosyasının ses süresi 1 dakika, kodlama derinliği 8 bit ve örnekleme hızı 22050 Hz ise hacmi nedir?

Örnekleme frekansını ve sesin süresini bilerek, tüm zaman boyunca sinyal seviyesinin ölçüm sayısını ayarlamak kolaydır. Örnekleme hızı 22050Hz ise, 1 saniyede 22050 ölçüm gerçekleşir ve dakikada 22050 * 60 = 1 323 000 ölçüm olur.

Bir ölçüm için 8 bit bellek gerekir, dolayısıyla 1.323.000 ölçüm için 1.323.000*8 = 10.584,000 bit bellek gerekir. Ortaya çıkan sayıyı 8'e bölerek, bayt cinsinden dosya boyutunu elde ederiz - 10584000/8=1 323 000 bayt. Ayrıca, elde edilen sayıyı 1024'e bölerek, dosya boyutunu kilobayt olarak alırız - 1,291,9921875 KB. Ve elde edilen sayıyı tekrar 1024'e bölüp yüzlerceye yuvarlayarak dosya boyutunu megabayt olarak elde ederiz - 1 291.9921875/1024=1.26 MB.

Cevap: 1.26 MB.

Ses, herhangi bir ortamda (havada) yayılan ve sürekli frekans ve yoğunluk özelliklerine sahip bir dalgadır. İşitme organlarına ulaşan dalga, beyin tarafından ses sinyaline dönüştürülen titreşimlere neden olur. Ses bilgilerinin kodlanması da aynı prensipte uygulanmaktadır.

İki sunum şekli

Dünyada tüm sağlam bilgiler iki şekilde sunulur:

1. Analog - farklı salınım genliği ve frekansı ile sürekli düz bir çizgi.
2. Ayrık - farklı yüksekliklerde "basamaklara" sahip kırık bir segment.

Analog kayıt biçimi eski cihazlarda kullanılır - teypler, kaset çalarlar, gramofonlar. Burada dalgalar bir iz şeklinde taşıyıcı üzerine kaydedilir ve bu izler tarafından “rahatsız edilen” iğne veya ses dönüştürücü cihaz sesi yeniden üretir.

Artık neredeyse tüm cihazlar, ses sinyallerini yeniden üretmek için ikili sayı sistemini kullanıyor. CD'ler, flash kartlar, sabit sürücüler - hepsi bilgileri ikili kodda saklar. Okuma ve yazma ilkesi kökten değişti.

Ses örnekleme

Elektronik cihazların sesi yeniden üretebilmesi için, bir makinenin anlayabileceği bir biçimde kaydetmesi, belirli bir 1 ve 0 sembol dizisine dönüştürmesi gerekir. Bu dönüştürme işlemine örnekleme denir. Kodlama ilkesinin kendisi aşağıdaki gibidir:

1. Düzgün bir çizgi, çok sayıda küçük zaman dilimine bölünür, öyle ki, belirli bir orantısız küçük düz çizgi, her bölüme tekabül etmeye başlar.
2. Her segmente, dik açılı bir üçgen olarak temsil edilebilecek belirli bir genlik değeri atanır: bacaklar, makine için sesin titreşimlerini belirler ve hipotenüs, kaydın analog biçimini temsil eder.
3. Bu tür üçgenlerin her birine, ses düzeyine karşılık gelen belirli bir numara atanır.

Pratikte, bu tür bilgiler bir histogram şeklinde sunulur: her sütunun yüksekliği, dalganın genliğine karşılık gelir ve örnekleme hızı, yani zaman aralıklarının boyutu, genişlik ile temsil edilir.

Buna göre, çubuklar ne kadar dar olursa, bilgi kaydetmek için o kadar fazlasına ihtiyaç duyulacak, çoğaltılan sinyalin kalitesi o kadar yüksek olacak, ancak dosya da daha ağır olacaktır. Kalite çağdaş müzik, ses bit hızına bağlıdır - bir saniyelik sesi kodlamak için ayrılan bit sayısı. Bu nedenle, bit hızı değeri ne kadar yüksek olursa, daha iyi kalite ses.

Ses bilgilerini kısaca kodlama.

1. Genel bilgi

karmaşıklık: temel.

Yaklaşık karar süresi (2. bölümü yapacaklar için): 2 dakika

Başlık: Grafik ve multimedya bilgilerinin oluşturulması ve işlenmesi

Alt konu: Dijital ses

Ne kontrol edilir: Ses kayıt sürecinin nicel özelliklerini değerlendirebilme.

Kısa teorik bilgi: KİM KULLANIM'da bu tür atamalar yeni olduğu için vereceğiz (şimdiye kadar gerekçesiz, gerekçesi aşağıda) matematiksel model kayıt işlemi:

N=k*F*L* T (1)

• N– ses kaydını içeren dosyanın boyutu (bit olarak);
• k- kayıt kanalı sayısı (örneğin, 1 - mono, 2 - stereo, 4 - dörtlü vb.);
• F– örnekleme frekansı (hertz cinsinden), yani. bir saniyede kaydedilen ses genliği değerlerinin sayısı;
• L- izin, yani her ölçülen değeri saklamak için kullanılan bit sayısı;
• T– ses parçasının süresi (saniye olarak).

Bir görev nasıl görünebilir? Örneğin, bunun gibi: Biri hariç, ses kayıt işleminin gerekli tüm parametrelerinin değerleri ayarlanır. Kalan parametrenin değerini, örneğin dosya boyutunu veya ses parçasının süresini tahmin etmek gerekir.

Durum örneği:

Cevap seçenekleri:

1) 0,2 MB

2. Görev örneği

2.1. Görev.

Görev 2012-A8-1.

Tek kanallı (mono) ses, 16 kHz örnekleme frekansında ve 24 bit çözünürlükte kaydedilir. Kayıt 1 dakika sürer, sonuçları bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Ortaya çıkan dosyanın boyutuna en yakın değer aşağıdakilerden hangisidir?

1) 0,2 MB 2) 2 MB 3) 3 MB 4) 4 MB

2.2. Çözüm.

İlk verileri bit-saniye-hertz boyutuna getiriyoruz ve formül (1)'e göre hesaplamalar yapıyoruz:

Verilen:

k= 1, çünkü tek kanallı (mono) ses kaydı;

F= 16 kHz = 16.000 Hz;

T= 1 dak = 60 s.

BulmakN

Formül (1)'deki bilinen parametrelerin değerini değiştirin

N=1*16000 *24*60 =(16 *1000) * (8*3) * (4*15)=

= 2 4 *(2 3 *125) *(2 3 *3)*) *(2 2 * 15) = 2 12 *5625 (bit)=

= 2 12 *5625 bit = (2 12 *5625)/2 3 bayt = 2 9 *5625 bayt =

= (2 9 *5625)/ 2 20 MB = 5625/2 11 MB = 5625/2048 MB.

Sayı 5625/2048 2 ile 3 sayıları arasındadır. Ayrıca 3'e 2'den daha yakındır, çünkü 3 * 2048 – 5625 < 1000; 5625 - 2 * 2048 > 1000.

Doğru cevap: №3 (3 MB)

Yorum. Başka bir çözüm fikri paragraf 3.3'te verilmiştir.

3. Öğretmenler ve öğrenciler için ipuçları

3.1 Öğrencinin bu sorunu çözmek için hangi bilgi/beceri/becerilere ihtiyacı var?

1) Formül (1) “hafızaya alınmamalı”. Dijital ses sürecinin özünü temsil eden öğrenci, onu bağımsız olarak formüle edebilmelidir.

2) Parametrelerin değerlerini gerekli boyutta ve ayrıca temel aritmetik becerileri de dahil olmak üzere yazabilmek gerekir. iki güçle çalışır.

A. Güçlü öğrenciler.

1. Büyük olasılıkla, yine de bu sorunu çözeceklerdir.

2. Öğrencilere, mikrofondan gelen sesi bir dosyaya kaydederek (1) formülünü uygulamalı olarak kontrol etme görevi verebilirsiniz. Yalnızca kaydedilen bilgiler sıkıştırılmamışsa (sıkıştırma olmadan WAV formatı (PCM)) geçerli olduğuna dikkat edilmelidir. Sıkıştırmalı ses formatları (WMA, MP3) kullanılıyorsa, ortaya çıkan dosyanın hacmi, bariz nedenlerden dolayı hesaplanandan önemli ölçüde daha az olacaktır. Dijital sesle deneme yapmak için ücretsiz Audacity ses düzenleyicisini (http://audacity.sourceforge.net/) kullanabilirsiniz.

3. Sürekli bir sinyalin yaklaşık temsili sürecinin çeşitleri olan ses ve görüntünün raster temsilinin kavramsal ortaklığının vurgulanması tavsiye edilir - bir dizi kısa ayrı sinyal, yani. Örneklemeye dayalı sayısallaştırma. Raster görüntü durumunda, uzayda parlaklığın iki boyutlu ayrıklaştırılması, ses durumunda, zamanda tek boyutlu ayrıklaştırma yapılır. Her iki durumda da, örnekleme hızının (piksel veya ses örneklerinin sayısı) arttırılması ve/veya bir örneği temsil edecek bitlerin sayısının (renk veya ses biti derinliği) arttırılması, sayısallaştırma kalitesinde bir artışa yol açarken, dosya artar. dijital temsil ile boyut. Bu nedenle veri sıkıştırma ihtiyacı.

4. Sesi dijitalleştirmenin alternatif yollarından bahsetmek tavsiye edilir - enstrümanların "parçalarını" MIDI formatında kaydetme. Burada görüntülerin raster ve vektör temsili ile bir benzetme yapmak uygundur.

B. Çok güçlü öğrenciler değil.

1. İlişkinin (1) asimilasyonunun sağlanması gereklidir. Ses kayıt süresi artar/azalırsa dosya boyutu nasıl değişir gibi görevlerin verilmesi tavsiye edilir. p bir Zamanlar? ",

“Maksimum dosya boyutu şu anda artırılır/azaltılırsa kayıt süresini kaç kez artırabilir/azaltabilirsiniz? p bir Zamanlar? ”, “Bir değer yazmak için bit sayısı artarsa ​​/ azalırsa dosya boyutu nasıl değişecek? p bir Zamanlar?" vb.

2. Öğrencilerin boyutlarla özgürce çalıştıklarından emin olmak gerekir, MB 2'de 23 bit olduğunu bilirler vb.

3. Öğrencilerin yeteri kadar aritmetik okuryazarlığı, ikinin katıyla (çarpma, bölme, 2 n'yi temsil eden çarpanların seçimi) sözlü sayma konusunda akıcı olmaları sağlanmalıdır.

4. Kendi yaklaşımlarınızı bulun ve deneyin.

3.3. Yararlı numara.

Bu tür problemlerde, genellikle iki kişilik güçler ortaya çıkar. Kuvvetleri çarpma ve bölme, keyfi sayılardan daha kolaydır: çarpma ve bölme kuvvetleri, üslerin toplanması ve çıkarılmasına indirgenmiştir.

1000 ve 1024 sayılarının %3'ten az, 60 ve 64 sayılarının ise %7'den az farklılık gösterdiğine dikkat edin. Bu nedenle, bunu yapabilirsiniz. Güç işlemlerinden yararlanarak 1000'i 1024 = 2 10 ve 60'ı 64 = 2 6 ile değiştirerek hesaplamaları gerçekleştirin. Elde edilen sayıya en yakın cevap istenen cevap olacaktır. Daha sonra kesin hesaplamalar yaparak kendinizi tekrar kontrol edebilirsiniz. Ancak yaklaşımımızdaki toplam hesaplama hatasının %10'u geçmediği dikkate alınabilir. Gerçekten de 60*1000 = 60000; 64*1024=65536;

60000 > 0.9 * 65536 = 58982.4

Bu nedenle, formül (1)'e göre çarpmaların doğru sonucu, elde edilen yaklaşık sonucun %90'ından biraz fazladır. Hatayı hesaba katmak sonucu değiştirmiyorsa, cevapta şüphe yoktur.

Örnek. (ege.yandex.ru, seçenek 1).

İki kanallı (stereo) ses, 16 kHz örnekleme frekansında ve 32 bit çözünürlükte kaydedilir. Kayıt 12 dakika sürer, sonuçları bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Ortaya çıkan dosyanın boyutuna en yakın değer aşağıdakilerden hangisidir?

1) 30 MB 2) 60 MB 3) 75 MB 4) 90 MB

Çözüm. Bit cinsinden kayıt boyutu

2*16*1000*32*12*60

1000'in 1024=2 10 ve 60'ın 64=2 6 ile değiştirilmesini hesaba katarsak:

2 1 *2 4 *2 10 *2 5 *3*2 2 *2 6 =3*2 28

Bildiğiniz gibi 1 MB = 2 20 bayt = 2 23 bit. Yani 3*2 28 bit = 3*32 = 96 MB. Bu sayıyı %10 azaltarak 86,4 MB elde ederiz. Her iki durumda da en yakın değer 90 MB'dir.

Doğru cevap: 4

1. Sorunun durumunu okuyun. Bilinmeyen parametreyi bilinenler cinsinden ifade edin. Bilinen parametrelerin boyutuna özellikle dikkat edin. Olması gereken - bit-saniye-hertz (1 Hz = s -1 olduğunu hatırlayın). Gerekirse, fizik problemlerinde olduğu gibi parametrelerin değerlerini istenilen boyuta getirin.

2. İki kuvveti seçmeye çalışarak hesaplamalar yapın.

3. Lütfen, en uygun cevabın seçilmesi gerektiği durumda, bu nedenle, ondalık basamaklara yönelik hesaplamaların yüksek doğruluğunun gerekli olmadığını unutmayın. Cevap seçeneklerinden hangisinin hesaplanan değere en yakın olduğu belli olur olmaz hesaplamalar durdurulmalıdır. Tüm cevap seçeneklerindeki tutarsızlık çok büyükse (birkaç kez veya büyüklük sırasına göre), hesaplamalar yeniden kontrol edilmelidir.

4. Bağımsız çözüm için görevler

4.1. 2012-A8-1 görevinin klonları.

Aşağıda 2012-A8-1 görevi için dört seçenek daha bulunmaktadır.

A) Tek kanallı (mono) ses, 32 kHz örnekleme frekansında ve 24 bit çözünürlükte kaydedilir. Kayıt 15 saniye sürer, sonuçları bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Ortaya çıkan dosyanın boyutuna en yakın değer aşağıdakilerden hangisidir?

B) İki kanallı (stereo) ses, 32 kHz örnekleme frekansı ve 24 bit çözünürlükle kaydedilir. Kayıt 30 saniye sürer, sonuçları bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Ortaya çıkan dosyanın boyutuna en yakın değer aşağıdakilerden hangisidir?

1) 1,5 MB 2) 3 MB 3) 6 MB 4) 12 MB

C) Tek kanallı (mono) ses, 16 kHz örnekleme frekansında ve 32 bit çözünürlükte kaydedilir. Kayıt 2 dakika sürer, sonuçları bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Ortaya çıkan dosyanın boyutuna en yakın değer aşağıdakilerden hangisidir?

D) Tek kanallı (mono) ses, 16 kHz örnekleme frekansında ve 32 bit çözünürlükte kaydedilir. Kayıt 4 dakika sürer, sonuçları bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Ortaya çıkan dosyanın boyutuna en yakın değer aşağıdakilerden hangisidir?

1) 2 MB 2) 4 MB 3) 8 MB 4) 16 MB

Doğru cevaplar:

C:1; B:3; 3'TE; D:4.

4.2. Sorun 2012-A8-2 (bir öncekinin tersi).

A) Tek kanallı (mono) ses, 16 kHz örnekleme frekansında ve 24 bit çözünürlükte kaydedilir. Sonuçlar, boyutu 8 MB'ı geçmeyen bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Kaydedilmiş bir ses klibinin mümkün olan maksimum uzunluğuna en yakın değer aşağıdakilerden hangisidir?

B) İki kanallı (stereo) ses, 16 kHz örnekleme frekansı ve 24 bit çözünürlükle kaydedilir. Sonuçlar, boyutu 8 MB'ı geçmeyen bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Kaydedilmiş bir ses klibinin mümkün olan maksimum uzunluğuna en yakın değer aşağıdakilerden hangisidir?

1) 1 dakika 2) 30 saniye 3) 3 dakika 4) 90 saniye

C) Tek kanallı (mono) ses, 48 ​​kHz örnekleme frekansında ve 8 bit çözünürlükte kaydedilir. Sonuçlar, boyutu 2,5 MB'ı geçmeyen bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Kaydedilmiş bir ses klibinin mümkün olan maksimum uzunluğuna en yakın değer aşağıdakilerden hangisidir?

1) 1 dakika 2) 30 saniye 3) 3 dakika 4) 90 saniye

D) Tek kanallı (mono) ses, 48 ​​kHz örnekleme frekansında ve 16 bit çözünürlükte kaydedilir. Sonuçlar boyutu 5 MB'ı geçmeyen bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Kaydedilmiş bir ses klibinin mümkün olan maksimum uzunluğuna en yakın değer aşağıdakilerden hangisidir?

1) 1 dakika 2) 30 saniye 3) 3 dakika 4) 90 saniye

Doğru cevaplar:

C:3; B: 4; 1'DE; G:1 .

5.İlave. Dijital ses kaydı hakkında bazı bilgiler.

Sesin havada yayılması, basınç dalgalanmalarının yayılması olarak düşünülebilir. Mikrofon, basınç dalgalanmalarını titreşimlere dönüştürür elektrik akımı. Bu bir analog sürekli sinyaldir. Ses kartı, mikrofondan gelen giriş sinyalinin örneklenmesini sağlar. Bu şu şekilde yapılır - sürekli bir sinyal, belirli bir doğrulukla ölçülen bir dizi değerle değiştirilir.

Analog Sinyal Grafiği:

Aynı sinyalin ayrık gösterimi (41 ölçülen değer):

Aynı sinyalin ayrık gösterimi (161 ölçülen değer, daha yüksek örnekleme oranı):

Örnekleme frekansı ne kadar yüksek olursa, yaklaşık (ayrık) sinyalin kalitesinin de o kadar yüksek olduğu görülebilir. Örnekleme hızına ek olarak, sayısallaştırılmış sinyalin kalitesi, her bir sinyal değerini kaydetmek için tahsis edilen bit sayısından etkilenir. Her bir değer için ne kadar fazla bit tahsis edilirse, sinyal o kadar doğru sayısallaştırılabilir.

Aynı sinyalin 2 bitlik gösterimine bir örnek (iki bit yalnızca 4 olası sinyal seviyesini sıralayabilir):

Artık dosya boyutunun bağımlılığını sayısallaştırılmış sesle yazabilirsiniz.

file_size = (number_of_values_captured_per_1_second)*

*(number_of_binary_digits_to_record_single_value)*

*(sayı_kayıt_saniye).

Oynatma sırasında gerçekçiliği artırmak için yapılan birkaç mikrofondan (stereo, dörtlü kayıt vb.) eşzamanlı ses kaydı olasılığını dikkate alarak formül (1) elde ederiz.

Ses çalarken dijital değerler analog değerlere dönüştürülür. Hoparlörlere iletilen elektriksel titreşimler onlar tarafından tekrar hava basıncı dalgalanmalarına dönüştürülür.

Ayrıklaştırma nedir, bugün dijital fotoğrafçılık alanındaki herhangi bir profesyonel bilir. Bununla birlikte, bu alanla yeni tanışmaya başlayan birçok kişi, temel özelliklerini bilmemekte ve bunun sonucunda bazı hatalar yapabilmektedir.

Bu nedir?

Ayrıklaştırma nedir? Bu, fotoğrafın kalitesinin gözle görülür şekilde bozulmasına neden olan istenmeyen bir etkidir. Bu fenomen, bilginin birkaç ayrı örneğe bölündüğü herhangi bir cihaz veya işlemle ilişkilendirilebilir. Bu durumda, belirli bir olgunun frekansı ile verilerdeki belirli bir periyodik yapı arasında belirli bir ilişki varsa, ayrıklaştırma bir tür olarak kabul edilebilir.

İnsan gözü sürekli olarak belirli bir oranı şu veya bu görüntünün gerçek anlamını karartabilecek bir girişim deseni olarak algılamaya çalışır. Ayrıklaştırmanın ne olduğuna dair örnekler göz önüne alındığında, tamamen doğru bir etkisi olmayan hareli vurgulamaya değer, ancak aynı zamanda iki kalıp birbiriyle etkileşime girmeye başladığında, bir üçüncüsü oluşturarak bir kişinin nasıl yanlış yönlendirildiğini gösterebilir.

hareli nedir?

Hareli, başlangıçta konuyla ilgili olmayan anlaşılmaz dalgalı bir desendir. Bu etki en çok dijital cihazlar kullanılarak elde edilen çeşitli görüntülerde ortaya çıkar. Ve buradaki sorun, nesnenin modelinin matris üzerindeki piksel yerleşim modelinin üzerine bindirilmesidir, bunun sonucunda hareli olarak adlandırılan üçüncü bir tane ortaya çıkar.

Çoğu durumda, bu etki, sensörlerin doğal çözünürlüğüyle eşleşmeyen ayrıntılı, yüksek kontrastlı görüntülerde ortaya çıkar. Özellikle, saç veya kumaş gibi nesnelerin çıkarılması durumunda ve çok sayıda tekrarlayan ayrıntı içeren sahnelerde sıklıkla bulunabilir. Hareli çoğu zaman, bir dijital kamera kullanılarak elde edilen veya daha sonra yanlış taranan görüntülerde meydana geldiği için doğada bulunmaz.

Modern dijital kameralarda oldukça sık, bu etkiyi azaltmak için özel bir optik alçak geçiren filtre kullanılır, bu nedenle gerçekten profesyonelce fotoğraf çekecekseniz, bu durumda kesinlikle bu işleve sahip bir model düşünmelisiniz. ikincil koşullara bağlı olarak dış ortamda uygun kaliteyi sağlayabilir.

Modern kameralarda ayrıklaştırma

Modern dijital cihazlarda, örnekleme etkisi, bilginin düzenli aralıklarla birkaç örneğe bölünmesi gerçeğinden kaynaklanır. Özellikle, bu durumdaki kalıplardan biri, matris üzerindeki piksellerin düzenlenmesi olacaktır, ikinci kalıp, görüntüde geniş bir alanda tekrarlanabilen veya enlemesine belirli sayıda pikselden sonra değişen herhangi bir öğe olacaktır. veya uzunlamasına yön.

Ayrıklaştırmanın ne olduğunu ve ne zaman gerçekleştiğini anlamayanlar için özel bir örnek verilebilir. Görüntüden güvenilir bilgi iletmek için yeterli piksel olmadığında, bu durumda en iyi kalitede yapılmaz. Standart versiyonda, sadece daha yüksek bir çözünürlük seçmek ve böylece görüntüdeki detayları belirli bir doğrulukla iletmek için gerekli sayıda pikselin sağlanması yeterli olacaktır ve piksel sayısı yetersizse, o zaman basitçe yapabiliriz. az sayıda görüntü öğesini görün.

Ancak, gerçekte bu tamamen doğru değildir. Örnekleme teorisi, gerçekte durumun çok daha olumsuz olduğunu ve belirli bir resmi çekmek için yeterli piksele sahip değilsek, görüntü kalitesinin sürekli olarak bozulacağını söylüyor.

Kaç piksele ihtiyacınız var?

Örnek olarak, resimde her biri 5 piksel genişliğinde sadece 20 siyah beyaz çizginin olduğu bir durumu ele alalım. Bu durumda her satırda en az bir piksel sağlanmışsa anlık görüntü kaydedilebilir. Doğal olarak, pikseller her satırın merkezine net bir şekilde düşmezse, bu durumda her piksel beyaz veya siyah değil gri olacak ve gölgesi doğrudan pikselin çizgilere göre nasıl yerleştirildiğine bağlı olacaktır. .

Görüntüdeki piksel sayısı azalırsa, bu durumda, bazıları satırlar arasında görünmeye başlayacak, bunun sonucunda görüntüde yukarıdaki desen görünecek ve bu, aralığın oranına bağlı olarak sürekli değişecektir. çizgiler ve piksel sayısı arasında. Tabii ki, böyle bir görüntü artık orijinalin tam bir kopyası olmayacak, çünkü çizgilerin düzenli yapısı zaten gözle görülür şekilde bozulacak. Profesyonel çevrelerde yaygın olarak “veri ayrıklaştırması” olarak adlandırılan bu olgudur.

Ne yapalım?

Bu sorunu çözmek için piksel sayısını azaltmadan önce görüntüyü biraz yumuşatmanız gerekir. Böylece her satırdaki keskin kenarlardan tamamen kurtulabilirsiniz ve pikseller ara değerler alabilir. Başka bir deyişle, resim yumuşar, ancak resmin genel izlenimi korunur.

Bu görüntüyü nasıl etkiler?

Tabii ki, çeşitli doğal nesnelerin görüntülerinde tekrarlayan ve düzenli çizgi yapıları oldukça nadirdir - bunların varlığı genellikle binalar vb. gibi çeşitli yapay yapıların görüntüleriyle sınırlıdır. Bununla birlikte, her durumda, örnekleme derinliği etkileyici olabilir, bu nedenle herhangi bir nesneyi çekerken bu etkiden her zaman kaçınılmalıdır.

Aynı zamanda, aynı sayıda piksele sahip olsalar bile görüntülerin kalitesinin tamamen farklı olabileceği gerçeğini belirtmekte fayda var. Sonuçta, diğer şeylerin yanı sıra, görüntüler arasındaki fark, tam olarak nasıl elde edildiklerinde de olabilir. Örneğin, bir durumda bir görüntü, boyut olarak küçültülmeden önce ara piksel değerleri elde etmek için düşük geçişli bir filtreden geçirilerek hafifçe yumuşatılabilirken, başka bir görüntünün boyutu, üzerinde herhangi bir ek değişiklik yapılmadan basitçe küçültülebilir. ve parlaklıkta çok keskin değişikliklerin olduğu nesnelerin sınırlarında ara değerler alamamak.

Nasıl kontrol edilir?

Nasıl çalıştığını anlamak için sadece bir fotoğraf çekin ve ardından bir kopyasını alın. Standart Adobe Photoshop'ta bulunan bikübik filtreleme seçeneğini kullanarak yeniden boyutlandırırken orijinali filtreleyin. Böylece resim yumuşamış olacaktır. Piksellerdeki gözle görülür azalmaya rağmen, tonaliteler arasındaki geçişler sonuçta pürüzsüz ve mevcut piksel sayısına çok uygun.

Bundan sonra, daha önce yaptığımız görüntünün kopyasını, aynı programda “en yakın komşu nokta” seçeneğini kullanarak orijinal boyutunun %30'una indiriyoruz. Size eninde sonunda orada olacak olan örnekleme etkisini verecek olan bu işlemdir.

Ses örnekleme

Ses örneklemesi, bir ses dosyasına kaydedilmeden önce filtreleniyor. Başka bir deyişle, nihai dosyanın tam bir kopyası olmayacaktır. ses dalgası, ancak yalnızca yaklaşık olarak. Bir yandan ses örnekleme, kaydedilen dosyanın hacminde belirli bir azalma sağlar, ancak diğer yandan, sabit sürücüde depolanması gerekmeyen çok sayıda ses titreşimi vardır.

Bu ses filtrelemeye "örnekleme hızı" denir. Çok az insanın bilmesine rağmen, aslında sadece doğada bu etki olmadan ses olduğunu belirtmekte fayda var. Örnekleme, ses dalgasına belirli bir ızgaranın yerleştirilmesi ve yalnızca belirli temel öğelerin kaydedilmesidir.

Tüm ses dalgasını kaydetmek oldukça zor olurdu. Bu nedenle, 44,1 kHz örnekleme frekansıyla iki kanallı bir ses kaydı yapıldığında böyle bir durumla sık sık karşılaşılabilir. İkincisi, en uygun parametre olduğu için en sık seçilir.

Prensip olarak, ses işlemeyi düşünürken, kodlama derinliği ve örnekleme hızı gibi parametrelere özellikle dikkat etmeniz gerekir, çünkü bu göstergeler ne kadar yüksek olursa, analoga o kadar çok karşılık gelir.

İkili kodda ses bilgilerini kodlamak için hiçbir standart yoktur. Ayrı kurumsal standartlar vardır. Ses ve görüntü ile çalışma yollarına ne ad verilir? multimedya teknolojiler.

Sesi kodlamak için iki ana yöntem vardır.

FM Yöntemi (Sıklık Modülasyon) frekans modülasyonu yöntemidir. Karmaşık bir sesin farklı frekanslardaki basit harmonik sinyaller dizisine ayrıştırılmasını kullanır. Harmonik sinyal, genlik, faz ve frekans gibi bir dizi sayısal parametre ile tanımlanabilen normal bir sinüzoiddir.

Sesi dijital forma dönüştürme veya sayısallaştırma ses aşağıdaki gibidir. Doğada, ses sinyalleri analogdur, yani süreklidir. Bir bilgisayarda, sürekli bir ses sinyali ayrı bir sinyalle değiştirilir ve ses özelliklerini belirleyen parametrelerin değeri yalnızca zaman içinde belirli sabit noktalarda belirlenir. Birim zamandaki sinyal örneklerinin sayısına denir. aynı oran, 8, 11, 22 ve 44 kHz'e eşit olarak alınır. Örneğin, 22 kilohertz'lik bir örnekleme hızı, bir saniyelik sürekli sesin yerini, yirmi iki bin ayrı sinyal örneğinden oluşan bir setin aldığı anlamına gelir. Örnekleme hızı ne kadar yüksek olursa, sayısallaştırılmış sesin kalitesi o kadar iyi olur.

Ses sayısallaştırmasının kalitesi, aynı zamanda, bir ayrık zaman değeri için genliği, fazı ve frekansı kaydetmek için kullanılan bellek bitlerinin sayısı ile belirlenir. Bu parametre denir bit dönüştürmevaniya. Şu anda bit derinliği 8 bit 16 veya 24 bit'tir.

Analogdan Dijitale Dönüştürücüler (ADC) Analog sinyallerin, ayrık dijital sinyaller olarak kodlanmış harmonik serilere genişletilmesini gerçekleştirir. Sayısal bir kodla kodlanmış sesin yeniden üretilmesi için ters dönüşüm gerçekleştirilir. dijital-analog dönüştürücüler (DAC). Bu tür dönüşümlerle, kodlama yöntemiyle ilişkili bilgi kaybı kaçınılmazdır, bu nedenle ses kaydının kalitesi genellikle tamamen tatmin edici değildir ve elektronik müziğin renk özelliğine sahip en basit elektrikli müzik aletlerinin ses kalitesine karşılık gelir. Aynı zamanda bu kodlama yöntemi çok kompakt kod sağlar ve bu nedenle bilgisayar teknolojisi kaynaklarının açıkça yetersiz olduğu yıllarda bile uygulama buldu.

Tablo dalga yöntemi (dalga- masa) sentez tekniğin durumuna göre daha uygundur. Basitçe söylemek gerekirse, önceden hazırlanmış tablolarda bir yerde birçok farklı müzik aleti için (sadece onlar için değil) ses örneklerinin saklandığını söyleyebiliriz. Mühendislikte bu tür örneklere denir örnekler . Sayısal kodlar, enstrümanın türünü, model numarasını, sesin perdesini, süresini ve yoğunluğunu, değişimin dinamiklerini, sesin meydana geldiği ortamın bazı parametrelerini ve ayrıca sesin özelliklerini karakterize eden diğer parametreleri ifade eder. . Örnek olarak “gerçek” sesler kullanıldığı için sentez sonucu elde edilen sesin kalitesi çok yüksektir ve gerçek müzik aletlerinin ses kalitesine yaklaşır.

Aşağıdaki ses kodlama biçimleri .

Biçim WAV(WAVeform-audio - sesin dalga biçiminden) ses kodlaması. Bir bilgisayara bağlı mikrofon, oynatıcı, teyp, TV ve yaygın olarak kullanılan diğer ses cihazlarından bu formatta ses kaydı alabilirsiniz. Ancak, WAV formatı çok fazla bellek gerektirir. Bu nedenle, 44 kilohertz örnekleme hızı ve 16 bit bit derinliği ile stereo ses kaydederken - iyi ses kalitesi veren parametreler - bir dakikalık kayıt için yaklaşık on milyon bayt bellek gerekir.

denilen biçim MİDİ(Müzik Aletleri Dijital Arayüzü - müzik aletlerinin dijital arayüzü). Aslında, bu format bir dizi talimat, sözde müzikal komutların komutlarıdır. sentezleyici- gerçek müzik aletlerinin sesini taklit eden bir cihaz. Sentezleyicinin komutları aslında notanın perdesinin, sesinin süresinin, simüle edilen müzik aletinin türünün vb. göstergeleridir. Bu nedenle, sentezleyicinin komut dizisi, bir müzik melodisinin müzik notasyonu gibi bir şeydir. . MIDI arabirimini destekleyen özel elektronik müzik aletlerinden yalnızca MIDI formatında ses kaydı alabilirsiniz. MIDI formatı, yüksek kaliteli ses sağlar ve WAV formatına göre önemli ölçüde daha az bellek gerektirir.