Digitaler Audioausgang funktioniert nicht

Was ist digitales Audio?

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Was ist digitales Audio?

Digital Audio

Wie funktioniert digitales Audio?

Digital Audio

Wie ist der Wechselkurs? Natürlich kann ich Ihnen nicht direkt erklären, dass “Rate gleich Bitrate” ist. Wenn Sie Sounddateien mit einer Software abspielen, sollten Sie eine kleine Meldung bemerken. Zum Beispiel “128Kbps”, “1411Kbps”… Einige Freunde wissen auch, dass unter normalen Umständen je größer die Zahl vor “Kbps”, desto besser der Soundeffekt ist, zB CD ist “1411Kbps”. Was genau stellen diese Zahlen dar? Kurz gesagt, wie viele Daten pro Sekunde in Ton umgewandelt werden. CDs klingen besser als MP3s, weil CDs mehr Informationen pro Sekunde enthalten als MP3s. Im Vergleich zu einer CD-Datei mit 1411 Kbps kann eine MP3-Datei mit 128 Kbps beispielsweise fast 12-mal weniger Daten pro Sekunde konvertieren als eine CD. Für den gleichen Song ist die CD viel empfindlicher anzuhören (natürlich gibt es eine Gruppe von Leuten in der Menge, die als “Pilze” bekannt sind, die fühlen können, dass der Effekt der gleiche ist). MP3 drückt den gleichen Inhalt mit weniger Daten aus und natürlich ist der Detaillierungsgrad nicht so gut wie der einer CD.

2. Abtastrate.

Abtastrate ist auch ein sehr gebräuchlicher Begriff. Die spezifische Form ist „XXHz“, wobei „XX“ eine bestimmte Zahl ist. Wie „44100Hz (44,1KHz)“, „32000Hz (32KHz)“ und so weiter. Wie oben erwähnt, bestehen digitale Audiodateien aus vielen “Punkten”, daher ist die Abtastrate eigentlich eine Standard-“Menge”, um diese “Punkte” zu sammeln. Offensichtlich ist die Abtastrate von „44100 Hz“ höher als die von „32000 Hz“, sodass mehr Punkte pro Zeiteinheit (1 Sekunde) gesammelt werden. Je mehr Punkte pro Zeiteinheit, desto vollständiger die Toninformation und natürlich desto näher an der Realität. Wenn also die garantierte Rate gleich ist, ist die Datei “44100Hz” besser als “32000Hz” (natürlich ist dies nicht absolut).

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verlustbehaftete Komprimierung

Tatsächlich sind wir alle mit verlustbehafteten komprimierten Audioquellen vertraut.Gebräuchliche verlustbehaftete Formate sind derzeit hauptsächlich MP3, WMA, OGG, MP3pro, AAC, VQF, ASF usw.

2. WMV-Format

Der vollständige Name von WMA lautet WindowsMedia Audio, ein von Microsoft gefördertes Audioformat. Das WMA-Format erzielt eine höhere Komprimierungsrate, indem es den Datenstrom reduziert, während die Tonqualität erhalten bleibt. Das Komprimierungsverhältnis kann normalerweise 1:18 erreichen, und die generierte Dateigröße beträgt nur die Hälfte der entsprechenden MP3-Datei.

3. MP3-Format

Der vollständige Name von MP3 lautet MovingPicture Experts Group Audio Layer Ⅲ. Kurz gesagt, MP3 ist eine Audiokomprimierungstechnologie. Da der vollständige Name dieses Komprimierungsverfahrens MPEGAAudio Layer 3 lautet, nennen die Leute es kurz MP3. Es wurde 1993 geboren und seine “Eltern” sind das deutsche FaunhofeIIS und das französische Thomson.

MP3 verwendet die MPEGAudio Layer 3-Technologie, um Musik in kleinere Dateien mit einem Komprimierungsverhältnis von 1:10 oder sogar 1:12 zu komprimieren. Mit anderen Worten, Sie können Dateien mit geringem Verlust an Klangqualität auf eine kleinere Größe komprimieren. Und es behält die ursprüngliche Klangqualität sehr gut bei. Gerade wegen der geringen Größe und der hohen Klangqualität von MP3 ist das MP3-Format fast zum Synonym für Online-Musik geworden. Das MP3-Format von Musik pro Minute ist nur 1 MB groß, sodass die Größe jedes Songs nur 3-4 Megabyte beträgt. Verwenden Sie einen MP3-Player, um MP3-Dateien in Echtzeit zu dekomprimieren (dekodieren), sodass MP3-Musik in hoher Qualität abgespielt werden kann.

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Wie funktioniert digitales Audio?

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In unserem täglichen Leben hören wir alle Arten von Musik, und der größte Teil dieser Musik wird in digitaler Form übertragen, egal ob sie angehört oder auf einen Computer heruntergeladen oder auf einem MP3- oder CD-Player abgespielt wird. Natürlich werden Sie oft verschiedene Formate wie MP3, WMV, APE usw. sehen, aber verstehen Sie die Bedeutung dieser Formate? Nachfolgend habe ich einige dieser Inhalte für Sie zusammengestellt, ich hoffe, es hilft Ihnen.

1. Einführung in die digitale Musik

Digitale Audioquellen, also digitale Audioformate, zunächst CDs genannt. Nachdem die CDs komprimiert wurden, wurden verschiedene Formate abgeleitet, die für die Wiedergabe auf Walkmans geeignet sind. Diese komprimierten Formate können in zwei Kategorien unterteilt werden: Es gibt eine verlustbehaftete und eine verlustfreie Komprimierung. Die hier erwähnte Komprimierung bezieht sich auf das Konvertieren des im PCM- oder WAV-Format codierten Audiostroms in andere Formate nach einer speziellen Komprimierungsverarbeitung, um den Effekt der Verringerung der Dateigröße zu erzielen. Verlustbehaftet/verlustfrei bezieht sich darauf, ob das in der neuen Datei erhaltene Tonsignal im Vergleich zum ursprünglichen Signal im PCM/WAV-Format nach der Komprimierung reduziert ist.

PCM-Codierung ist die Abkürzung für PulseCode Modulation, auch bekannt als Pulse Code Modulation, die eine der digitalen Kommunikationscodierungsmethoden ist. Der abgetastete Wert wird entsprechend der hierarchischen Einheit gerundet und quantisiert, und der abgetastete Wert wird durch einen Satz binärer Codes dargestellt, um die Amplitude des abgetasteten Impulses darzustellen.

Die Endform des digitalen Audiosignals besteht immer noch aus „0/1“. Sie können eine beliebige Permutation und Kombination sein, z. B. „0001110101“ oder „11100001010“. Unterschiedliche Kombinationen haben natürlich unterschiedliche Wirkungen. Einigen Freunden hätte es auffallen müssen, als sie das sahen. Wenn der Ton in Form von “00101010” aufgezeichnet wird, ist die endgültige Form kein “Punkt”, dh ein einfacher “Änderungs” -Prozess. Der Ton ist kontinuierlich, wie kann er mit “Punkten” aufgezeichnet werden? Sollte der Ton, den wir hören, nicht Segment für Segment sein? Der Grund ist nicht schwer zu verstehen. Gehen Sie nach Hause und schalten Sie das Neonlicht ein. Können Sie feststellen, dass das Neonlicht flackert? kann nicht? Tatsächlich flackern Leuchtstofflampen ständig. Haben Sie Zeichentrickfilme gesehen? Sie alle sind durch ein Raster aus Standbildern verbunden. Wir können die Bilder auch einfach einzeln als “Punkte” verstehen. Der Mensch gegen die Natur

Der Wahrnehmung der Welt sind Grenzen gesetzt, sowohl visuell als auch auditiv. Der Grund, warum Cartoons kohärente Bewegungen erzeugen können, ist, dass diese “Punkte” eine Illusion sind, die Menschen erzeugen, wenn das menschliche Sehvermögen nicht rechtzeitig reagiert. Mit Ausnahme von Maschinen können Menschen diese “Punkte” nicht unterscheiden. Ebenso der Klang. Wenn die Frequenz des Tonflimmerns sehr schnell ist, können Menschen es nicht unterscheiden. Auch wenn der Ton eine „digitale Umwandlung von analogen Signalen“ (D/A-Wandlung) durchführt, hat der Decoderchip diese „Punkte“ bereits kohärent verbunden, sodass wir einen sehr kohärenten Klang hören.

Audiodigitalisierung: So funktioniert es Teil 2

Audio Digitization

Damit der Computer diese Zahlen versteht, übersetzen wir diese Zahlen in das binäre Zahlensystem. Der Einfachheit halber gehen wir davon aus, dass eine Zahl genau 1 Byte Speicherplatz belegt, aber in Wirklichkeit gilt: Je mehr Bytes der Zahl zugeordnet sind, desto genauer sind die Messung und die Klangqualität. Nach der Übersetzung erhalten wir:

Audio Digitization

00000101

00000111

00001010

…

11101011

Computer können diese Sequenz bereits verstehen und als Ton wiedergeben.

wie man jetzt Ton abspielt
• Verwenden Sie Lautsprecher oder Kopfhörer – alles, was „Luft drückt“ (dh Schallwellen erzeugt). In den Lautsprechern treten Luftvibrationen auf.
• Schalten Sie den Lautsprecher etwas ein. Je nach Stromstärke bewegt sich die Schwingspule des Lautsprechers unterschiedlich.
• Um diesen variablen Strom zu erhalten, ist ein spezieller Chip namens DAC, ein Digital-Analog-Wandler, erforderlich. Es nimmt eine Zahl als Eingabe und erzeugt einen Stream als Ausgabe. Alle Smartphones und Computer haben diese DACs.

Alle:

1. Der Prozessor sendet die Tondateinummern an den DAC.
2. Der DAC empfängt Zahlen und gibt basierend auf diesen Zahlen verschiedene Streams aus.
3. Der Strom wird an den Lautsprecher gesendet.
4. Der Lautsprecher beginnt, den Lautsprecherkegel aufgrund von Elektrizität zu bewegen.
5. Der Kegel beginnt, die Luft vor sich herzuschieben, wodurch Schallwellen entstehen.
6. Schallwellen erreichen unsere Ohren und wir nehmen sie als Schall wahr.

Was kommt als nächstes
Bei diesem Ansatz gibt es ein Problem: Die Datei ist zu groß, um bequem verwendet werden zu können. Stellen Sie sich vor: 44.000 Zahlen in einer Sekunde!

Um die Dateigröße zu reduzieren, schlagen sie zwei Lösungen vor: verlustbehaftete Komprimierung und verlustfreie Komprimierung. Im nächsten Artikel wird die verlustbehaftete und verlustfreie Komprimierung separat behandelt, obwohl sie viele Gemeinsamkeiten haben.

Audio-Digitalisierung: So funktioniert es

Audio digitization

Wie kann man Sound ohne Seele in Nullen und Einsen übersetzen? . Werfen wir einen Blick auf vertraute Geräte: wie Computersound, Video, MP3s, Streaming und Streaming funktionieren, verschiedene Algorithmen und mehr.

Audio digitalization

ein bisschen Physik
Geräusche sind Schwingungen in der Luft. Wie Wellen im Wasser, in der Luft. Luftdruck dringt in das Ohr ein, das empfindliche Teile hat, die Vibrationen in der Luft subtil wahrnehmen können. Diese Schwingungen werden von Menschen als Geräusche wahrgenommen. Im Weltraum gibt es keinen Ton, weil es keine Luft gibt.

Frequenz. Je schneller die Vibration, desto schwächer der Ton, den wir wahrnehmen. Eine Person nimmt Schwingungen wahr, die zwischen 20 und 20.000 Schwingungen pro Sekunde liegen. Mit anderen Worten, dies wird als Schwingungsfrequenz bezeichnet: Hertz. Das heißt, der Bereich, den wir hören, reicht von 20 Hz bis 20 kHz.

Im Vergleich dazu hören Hunde Frequenzen von 40 Hz bis 60 kHz, sodass Menschen eine Hundepfeife nicht wahrnehmen, Hunde sie jedoch hören können. Der Ton einer Hundepfeife liegt nur im Bereich von 23-54 kHz.

Amplitude. Je stärker die Vibration, desto stärker der Ton und umgekehrt. Sie können sich dies als die Höhe der Wellen auf der Oberfläche des Teichs vorstellen: Es können kleine Wellen (weiche Geräusche) oder große, kraftvolle Wellen auftreten.
Teilen Sie den Ton in Segmente.

Lassen Sie uns nun Folgendes tun: Wir teilen den zweiten Teil in 4 Teile und finden den Betragswert für jeden Teil:

Wir messen den Zustand der quadratischen Welle in einer Sekunde. Dies wird als Probenahme bezeichnet.

Wir haben die Größe jedes der vier Punkte gemessen und relativ gesehen vier Zahlen erhalten: +30, -50, -50 und -60. Wenn wir Strom durchlassen und diese vier Spannungen an den Lautsprecher anlegen würden, könnten wir theoretisch denselben Klang reproduzieren. Aber es gibt mehrere Probleme:

• Da wir nur an vier Stellen messen, geht jede Schwingung verloren.
• Am Ende hatten wir einen sehr verzerrten Klang im Vergleich zum Original.

Sampling mit einer Rate von 4 ist zu wenig für den Sound. Um zumindest verständliche Sprache zu erhalten, muss eine Sekunde in 8.000 Segmente unterteilt werden, bei Musik reichen meist 41.000 Segmente aus.

Lassen Sie uns die Abtastrate erhöhen: Schneiden Sie den Sound in der gleichen Zeiteinheit in kleinere Teile:

Die Messungen sind jetzt genauer und der resultierende Klang ist natürlicher.

in Zahl umwandeln
Nachdem wir den Ton in kleine Segmente unterteilt und den Amplitudenwert jedes Segments gemessen haben, können wir ihn in Tabellenform aufzeichnen:

Zeit ⠀⠀⠀⠀⠀ Amplitude

0,01 Sekunden. ⠀⠀⠀⠀ 5

0,02 Sekunden. ⠀⠀⠀⠀ 7

0,03 Sekunden. ⠀⠀⠀⠀ 10

Wenn wir den ganzen Ton in gleiche Segmente teilen, dann kann die Zeit nicht geschrieben werden, da wir wissen, wie sie sich ändert, reicht es, den Amplitudenwert auf eine Linie zu schreiben:

5 7 10 … −21