Month: May 2022

Audio-Grundlagen erklärt TEIL 2

Sample-Bits (Sample-Bits, auch bekannt als Sample-Präzision, Quantisierungsstufe, Sample-Größe, quantisierte Datenbits): Der Datenbereich, den jeder Sample-Punkt darstellen kann.

Die Anzahl der Sampling-Bits beträgt normalerweise 8 oder 16. Je größer die Anzahl der Sampling-Bits, desto empfindlicher ist die Tonänderung, die aufgezeichnet werden kann, und desto größer ist die entsprechende Datenmenge. 8-Bit-Wortlängenquantisierung (niedrige Qualität) und 16-Bit-Wortlängenquantisierung (hohe Qualität), 16 Bits ist die gebräuchlichste Abtastgenauigkeit.

“Abtastrate” und “Abtastbits” sind die zwei grundlegendsten Elemente der Tondigitalisierung, die der Bildschirmgröße entsprechen
(z. B. 800*600) und die Farbauflösung (z. B. 24 Bit) im Video.

Anzahl der Kanäle (oder Anzahl der Kanäle): Die Anzahl der Kanäle bezieht sich auf die Anzahl der Lautsprecher, die unterschiedliche Klänge unterstützen, sie ist einer der wichtigen Indikatoren zum Messen von Audiogeräten.

Die Anzahl der Kanäle für Mono beträgt 1 Kanal; die Anzahl der Kanäle für Kanäle
Dual ist 2 Kanäle; die Anzahl der Kanäle für
Stereokanäle sind standardmäßig 2 Kanäle; die Anzahl der Kanäle für
Stereokanäle (4 Kanäle) für 4 Kanäle.

Frame (Frame): Ein Frame nimmt eine Toneinheit auf, deren Dauer das Produkt aus der Sample-Dauer (Anzahl der Samples) und der Anzahl der Kanäle ist.

Period (Period Size): Die Anzahl der Frames, die ein Audiogerät zur gleichzeitigen Verarbeitung benötigt. Datenzugriff und Audiodatenspeicherung des Audiogeräts basieren auf dieser Einheit. Die Hardware-gepufferte Übertragungseinheit, die die Übertragung so vieler Abtastrahmen abschließt, gibt eine Unterbrechung zurück.

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Perioden: Wie viele Hardwareübertragungsunterbrechungen sind erforderlich, damit die Übertragung einen Anwendungspuffer abschließt.

Buffer Bytes: Die Anzahl der Bytes in einem Anwendungspuffer, die Größe des DMA-Puffers.

Da die Puffergröße von der Anwendung festgelegt wird, kann sie groß oder klein sein. Wenn sie zu groß ist, wird die Übertragungsverzögerung zu groß, so dass sie fragmentiert wird und das Konzept einer Periode vorgeschlagen wird. Überlauf, bei der Aufnahme sind die Daten voll und die Anwendung hat keine Zeit, sie abzurufen; unterlaufen, Sie benötigen Daten zum Abspielen und die Anwendung hat keine Zeit, die Daten zu schreiben

Interleaved-Modus: Die Art und Weise, wie digitale Audiosignale gespeichert werden. Die Daten werden in aufeinanderfolgenden Frames gespeichert, d. h. die Samples des linken und des rechten Kanals von Frame 1 werden zuerst aufgezeichnet, und dann wird die Aufzeichnung von Frame 2 gestartet…

Non-Interlaced-Modus: Die Samples des linken Kanals aller Frames in einem Zyklus werden zuerst aufgezeichnet, dann werden alle Samples des rechten Kanals aufgezeichnet.

Quantisierung: Der Prozess der Darstellung der Amplitude des diskreten Signals nach dem Abtasten mit Binärzahlen wird als Quantisierung bezeichnet. (Die Quantifizierung im täglichen Leben besteht darin, einen Bereich oder ein Intervall festzulegen und dann die erfassten Daten zu betrachten, die innerhalb dieser Bedingung gesammelt wurden.)

PCM: PCM (Pulse Code Modulation), d. h. Pulscodemodulation, Tonabtastung und Quantisierung ohne jegliche Codierungs- und Kompressionsverarbeitung.

PCM-Daten sind die primitivsten verlustfreien Audiodaten. Obwohl PCM-Daten eine hervorragende Klangqualität haben, sind sie sperrig.
Um dieses Problem zu lösen, wurde nacheinander eine Reihe von Audioformaten entwickelt. Diese Audioformate verwenden unterschiedliche Methoden, um
Audiodaten komprimieren Komprimierung (ALAC, APE, FLAC) und verlustbehaftete Komprimierung (MP3, AAC, OGG, WMA) sind verfügbar.

Kodierung: Das abgetastete und quantisierte Signal ist noch kein digitales Signal, es muss in einen digital kodierten Impuls umgewandelt werden, ein Prozess, der Kodierung genannt wird. Das digitale Audiosignal ist die binäre Sequenz, die nach dem Abtasten, Quantisieren und Codieren des analogen Audios gebildet wird.

Bitrate: (auch bekannt als Bitrate, Bitrate) bezieht sich auf die Informationsmenge, die pro Sekunde einen Datenstrom passieren kann, was die Qualität der Komprimierung darstellt. Übliche MP3-Bitraten sind beispielsweise 128 kbit/s, 160 kbit/s, 320 kbit/s usw. Je höher die Rate, desto besser die Tonqualität. Daten in MP3 bestehen aus ID3- und Audiodaten. ID3 wird verwendet, um allgemeine Informationen wie Songtitel, Sänger, Album und Titel zu speichern.

Audio-Grundlagen erklärt

Audio- und Videogrundlagen

1. Einleitung
Im wirklichen Leben sind die Geräusche, die wir hören, zeitlich kontinuierlich, und wir nennen diese Art von Signal. Analoge Signale müssen digitalisiert werden, bevor sie in einem Computer verwendet werden können.

Derzeit sind wir für die Audiowiedergabe auf dem Computer auf Audiodateien angewiesen. Der Prozess des Generierens von Audiodateien ist der Prozess des Kombinierens von Toninformationen und generierten digitalen Signalen. Der Ton, den das menschliche Ohr hören kann, hat die niedrigste Frequenz von 20 Hz bis zur höchsten Frequenz von 20 kHz, sodass die maximale Bandbreite des Audiodateiformats 20 kHz beträgt. . Gemäß der Theorie kann nur dann, wenn die Abtastfrequenz größer als das Doppelte der höchsten Frequenz des Tonsignals ist, der durch das digitale Signal dargestellte Ton auf den Originalton zurückgesetzt werden, sodass die Abtastfrequenz der Audiodatei im Allgemeinen 40 bis 50 KHZ beträgt . , wie die häufigste Abtastrate in CD-Qualität 44,1 KHZ.

2. Audio-Grundlagen
Sampling: Die Welle ist unendlich glatt Der Sampling-Prozess besteht darin, den Frequenzwert von einigen Punkten der Welle zu extrahieren, was aus der Digitalisierung des analogen Signals besteht. Wie in der nächsten Abbildung gezeigt:
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Blau repräsentiert das analoge Audiosignal und Rot repräsentiert den durch Abtasten erhaltenen quantisierten Wert

Abtastrate: Die Häufigkeit, mit der das analoge Signal pro Zeiteinheit abgetastet wird, ausgedrückt in Hertz (Hz). Je höher die Abtastrate, desto realistischer und natürlicher wird die Klangwiederherstellung und desto größer natürlich die Datenmenge. Die Abtastfrequenz wird allgemein in drei Stufen unterteilt: 22,05 KHz, 44,1 KHz und 48 KHz. 8 KHz: Die von Telefonen verwendete Abtastfrequenz reicht für menschliche Sprache aus, 22,05 KHz kann nur die Klangqualität von UKW-Radio erreichen (geeignet für Sprache und Musik mittlerer Qualität), 44,1 KHz ist der gebräuchlichste Abtastratenstandard, theoretisch Qualitätsgrenze CD-Sound, 48 KHz ist genauer (für die Abtastrate über 48 KHz kann das menschliche Ohr es nicht unterscheiden, also hat es wenig Gebrauchswert im Computer).

Schneller Tipp: eins
5 kHz Abtastrate ist so gut wie die Sprache der Menschen.
Eine Abtastrate von 11 kHz ist der Mindeststandard für die Wiedergabe kleiner Tonstücke, ein Viertel der CD-Qualität.
Die Abtastrate von 22 kHz kann die Hälfte der Qualität einer CD erreichen, und die meisten Websites verwenden diese Abtastrate jetzt.
Die Abtastrate von 44 kHz ist Standard-CD-Qualität, die einen guten Höreffekt erzielen kann.

Resampling: Es wird hauptsächlich in Upsampling und Downsampling unterteilt. Bei der Abtastung ist auf das Problem der Abtastrate zu achten. Die Größe der Samplerate kann nicht beliebig verändert werden. Gemäß dem Abtasttheorem: im Analog/Digital-Signalprozess Wenn die Abtastfrequenz während des Umwandlungsprozesses größer als das Doppelte der höchsten Frequenz des Signals ist, behält das digitale Signal nach dem Abtasten vollständig die Informationen des ursprünglichen Signals. , in praktischen Anwendungen ist die Abtastfrequenz garantiert das 5- bis 10-fache der höchsten Frequenz des Signals. Das Abtasttheorem ist auch als Nyquist-Theorem bekannt.

Upsampling: Beim Sampling wird allgemein in Upsampling und Downsampling unterschieden, Grundlage der Unterscheidung ist der Vergleich der neuen Samplingrate und der ursprünglichen Samplingrate, wenn das Resampling, wenn es größer als das Originalsignal ist, zu einem Oversampling wird , wenn es kleiner als das ursprüngliche Signal ist, wird als Unterabtastung bezeichnet. Die Essenz von Upsampling ist Interpolation oder Interpolation.
Downsampling: Die Größe der neuen Abtastrate ist kleiner als die Größe der ursprünglichen Abtastrate.
Methoden: Beim Resampling gibt es hauptsächlich drei Methoden: die Nearest-Neighbour-Methode, die bilineare Interpolationsmethode und die kubische Faltungsinterpolationsmethode. Es gibt auch Entfaltungen, Subpixelfaltungen usw. in Faltungsnetzen.