Audio bemonstering

Free Download Mp4Gain

We now offer a subscription for just 10 cents a day*

You will always enjoy the full version of Mp4Gain with all its features and benefits.

For just 10 cents a day*

*Unlimited FULL version of Mp4Gain, billed $US12.50 Quarterly (+ $5 USD one time subscription payment JUST in the first payment).

All other payments will be just $3.12 per month, billed quaterly.

That's only 10 cents per day!

CLICK TO PURCHASE

THIS PRICE ONLY LASTS FOR A FEW DAYS

Audio bemonstering

Audio Sampling

Een continue geluidsgolf wordt in de tijd opgedeeld in afzonderlijke secties, elk met zijn eigen amplitudewaarde. Elke stap krijgt zijn eigen geluidsvolumeniveau toegewezen, dat kan worden beschouwd als een reeks mogelijke toestanden

audio sampling

Geluidskwaliteit kenmerken:

1. “Diepte” van audiocodering: het aantal bits per audiosignaal
Moderne geluidskaarten bieden 16-bits audiocodering “diepte”. Met de formule kan het aantal niveaus (amplitudegradaties) worden berekend

N = 2I = 216 = 65536 signaalniveaus
(amplitudegradaties)

2. De bemonsteringssnelheid is het aantal signaalniveaumetingen in 1 seconde.

Een meting in 1 seconde komt overeen met een frequentie van 1 Hz

1000 metingen per seconde – 1 kHz

Het aantal metingen kan in het bereik van 8000 tot 48000 liggen
(8 kHz – 48 kHz)

8 kHz komt overeen met de emissiefrequentie,

48 kHz: audio-cd-geluidskwaliteit.

Geluid wordt door het menselijk oor waargenomen in het bereik van ~ 20 Hz tot 20 kHz.

De ervaring leert dat een exacte overeenkomst van een digitaal signaal met een analoog signaal wordt bereikt als de bemonsteringsfrequentie tweemaal de maximale audiofrequentie is, dat wil zeggen ten minste 40 kHz.

In de praktijk zijn de bemonsteringsfrequenties die in geluidssystemen worden gebruikt 44,1 kHz of 48 kHz. Hoe hoger de samplefrequentie, hoe beter de geluidskwaliteit.

Wanneer een continu audiosignaal binair gecodeerd is, wordt het vervangen door een reeks van zijn individuele samples – samples.

Moderne geluidskaarten kunnen 65536 verschillende signaalniveaus of toestanden coderen.

Daarom bieden moderne geluidskaarten 16-bits audiocodering. Bij elk monster wordt aan de amplitudewaarde van het audiosignaal een 16-bits code toegewezen.

Geluid is een natuurlijk fysisch fenomeen dat zich voortplant door luchttrillingen en daarom kunnen we zeggen dat het alleen golfkarakteristieken zijn. De taak van het omzetten van geluid in elektronische vorm is om al deze golfkarakteristieken te herhalen. Maar het elektronische signaal is niet analoog en kan worden geregistreerd door korte discrete waarden. Dat ze een klein interval tussen hen hebben en praktisch onmerkbaar zijn, op het eerste gezicht voor het menselijk oor, maar we moeten altijd in gedachten houden dat we worden geconfronteerd met de navolging van een natuurlijk fenomeen dat geluid wordt genoemd.

Deze opname wordt pulscodemodulatie genoemd en is een opeenvolgende opname van discrete waarden. De apparaatcapaciteit, berekend in bits, geeft aan hoeveel waarden tegelijkertijd in een opgenomen sample worden genomen. Hoe hoger de bitdiepte, hoe meer het geluid overeenkomt met het origineel.

Free Download Mp4Gain

Resolutie geluidsbestanden. Audiocodering en -verwerking

Resolutie geluidsbestanden. Audiocodering en -verwerking

Digital audio

Basisconcepten

udio encoding

De bemonsteringsfrequentie (f) bepaalt het aantal monsters dat in 1 seconde wordt opgeslagen;

1 Hz (één hertz) is één telling per seconde,

en 8 kHz is 8000 samples per seconde

De coderingsdiepte (b) is het aantal bits dat nodig is om het niveau van

Geheugencapaciteit voor gegevensopslag 1 kanaal (mono)

(voor het opslaan van informatie over een geluid met een duur van t seconden, gecodeerd met een bemonsteringsfrequentie van f Hz en een coderingsdiepte van b bits, is 1 bit geheugen vereist)
Voor 2-kanaals (stereo) opnamen wordt de hoeveelheid geheugen die nodig is om gegevens voor één kanaal op te slaan, vermenigvuldigd met 2

Ik = f b t 2

Meeteenheden I – bits, b – bits, f – Hertz, t – seconden Bemonsteringsfrequentie 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz

Audiocodering
Theoretische basisvoorzieningen

Geluidstijd bemonstering. Om een computer geluid te laten verwerken, moet een continu audiosignaal worden geconverteerd naar een discrete digitale vorm met behulp van tijdbemonstering. Een continue geluidsgolf is opgedeeld in afzonderlijke kleine tijdsecties, voor elke sectie wordt een bepaalde waarde van de geluidsintensiteit ingesteld.

Daarom wordt de voortdurende afhankelijkheid van de luidheid van het geluid op tijdstip A (t) vervangen door een discrete reeks luidheidsniveaus. Op de grafiek lijkt dit een vloeiende curve te vervangen door een reeks “stappen”.

Bemonsteringsfrequentie. Een microfoon die op de geluidskaart is aangesloten, wordt gebruikt om analoge audio op te nemen en om te zetten naar digitaal formaat. De kwaliteit van het verkregen digitale geluid hangt af van het aantal metingen van het geluidsvolume per tijdseenheid, dat wil zeggen de bemonsteringsfrequentie. Hoe meer metingen worden gedaan in 1 seconde (hoe hoger de bemonsteringsfrequentie), hoe nauwkeuriger de “ladder” van het digitale audiosignaal de curve van het analoge signaal herhaalt.

Audio sample rate is het aantal metingen van het volume van een geluid per seconde, gemeten in Hertz (Hz). Laten we de bemonsteringsfrequentie aangeven met de letter f.

De audiofragmentfrequentie kan variëren tussen 8000 en 48000 geluidsvolumemetingen per seconde. Een van de drie frequenties is geselecteerd voor codering: 44,1 KHz, 22,05 KHz, 11,025 KHz.

Diepte audiocodering. Elke “stap” krijgt een specifieke waarde voor het geluidsvolume toegewezen. Loudness-niveaus kunnen worden gezien als een reeks mogelijke toestanden N, waarvoor codering van een bepaalde hoeveelheid informatie b vereist is, wat de audiocoderingsdiepte wordt genoemd.

De diepte van de audiocodering is de hoeveelheid informatie die nodig is om de discrete volumeniveaus van digitale audio te coderen.

Als de coderingsdiepte bekend is, kan het aantal luidheidsniveaus van digitale audio worden berekend met de formule N = 2b. Laat de audiocoderingsdiepte 16 bit zijn, dan is het aantal geluidsvolumeniveaus:

N = 2 b = 2 16 = 65536.

Tijdens het coderingsproces krijgt elk geluidsvolume zijn eigen 16-bits binaire code toegewezen, het laagste geluidsniveau komt overeen met de code 0000000000000000 en het hoogste – 1111111111111111.

De kwaliteit van gedigitaliseerd geluid. Hoe hoger de bemonsteringsfrequentie en de diepte van het geluid, hoe beter het geluid van het gedigitaliseerde geluid. De laagste kwaliteit van gedigitaliseerd geluid, overeenkomend met de kwaliteit van telefooncommunicatie, wordt verkregen met een bemonsteringsfrequentie van 8000 keer per seconde, een bemonsteringssnelheid van 8 bits en door het opnemen van een audiotrack (“mono” -modus). De hoogste kwaliteit van gedigitaliseerd geluid, overeenkomend met de kwaliteit van een audio-cd, wordt bereikt met een bemonsteringssnelheid van 48.000 keer per seconde, een bemonsteringssnelheid van 16 bits en de opname van twee audiotracks (stereomodus) .

Bemonsteringssnelheid en bitdiepte

Bemonsteringssnelheid en bitdiepte

Sample Rate Bit Depth

Bij het beschrijven van digitale opnameapparaten worden twee fundamentele concepten gebruikt: samplefrequentie en bitdiepte. In dit artikel zullen we zien wat het is.

Sample Rate, Bit Depth

Bemonsteringssnelheid
De sample rate is de snelheid waarmee de logger samples van het ingangssignaal vastlegt. Bij het opnemen van geluid in digitale vorm worden in feite individuele samples of, met andere woorden, de geluidsintensiteitswaarden op verschillende tijdstippen geregistreerd.

De samplefrequentie voor opnameapparatuur is meestal de volgende standaardwaarden: 44,1 kHz; 48 kHz en 96 kHz. Hoe hoger de samplefrequentie, hoe meer samples er in 1 seconde worden genomen en hoe beter de digitale geluidskwaliteit die we als resultaat krijgen.

Wat is de betekenis van deze cijfers? Ze betekenen het aantal keren dat de recorder de geluidsintensiteit van het ingangssignaal per seconde leest. De samplefrequentie wordt gemeten in kilohertz (kHz), 1 kHz = 1000 samples per seconde.

Als de opname bijvoorbeeld wordt uitgevoerd met een bemonsteringsfrequentie van 48 kHz, betekent dit dat de geluidsrecorder de waarde van de geluidsintensiteit 48.000 keer per seconde meet en opneemt.

Dit aantal lijkt misschien onvoorstelbaar groot, maar een fenomeen genaamd de Nyquist-frequentie is het waard om hier te onthouden. De Nyquist-frequentie is genoemd naar de persoon die deze voor het eerst heeft ontdekt. Definieert de hoogste geluidsfrequentie die kan worden opgenomen met een bepaalde samplefrequentie.

Kortom, de maximale toon die digitaal kan worden ingevoerd, is ongeveer de helft van de samplefrequentie.

Daarom is bij het opnemen met een bemonsteringsfrequentie van 48 kHz de maximale audiofrequentie die kan worden opgenomen 24 kHz. Dit is voldoende, aangezien het menselijk oor frequenties hoort van gemiddeld 20 Hz tot 20 kHz.

Bit diepte
Als je het hebt over digitale opnameapparaten, hoor je vaak de woorden “16-bit”, “24-bit”, enzovoort. Sommige betekenen het aantal informatie-eenheden waarmee de waarde van elk monster verkregen uit de digitale opname kan worden weergegeven.

Hoe hoger de waarde van dit nummer, hoe nauwkeuriger u de waarde van elke sample kunt opnemen en hoe hoger de geluidskwaliteit die u als resultaat krijgt.

Denk niet dat hoe groter het aantal bits, dat wil zeggen hoe groter de bitdiepte, hoe groter de intensiteitswaarde die kan worden ingesteld. Hier wordt representatieprecisie bedoeld.

Moderne recorders zijn doorgaans 24-bits breed. Opgemerkt moet worden dat opnemen met een grote bitdiepte veel ruimte op het opslagapparaat in beslag neemt, maar dit is niet zo belangrijk, omdat moderne media een enorm volume hebben en steeds betaalbaarder worden.

Gedigitaliseerd geluid

Gedigitaliseerd geluid

Digitized Sound

Om geluid te digitaliseren, moet het worden gedigitaliseerd. Een analoog signaal wordt gedigitaliseerd door onmiddellijke signaalniveaus te meten en deze waarden achtereenvolgens naar een bestand te schrijven. In de figuur zijn de gemeten waarden op de originele curve gemarkeerd met stippen.

Digitizing sound

Digitaliseer een analoog ingangssignaal

Er zijn intervallen tussen metingen, waarvan de duur wordt bepaald door de bemonsteringsfrequentie. Hoe hoger de samplefrequentie, hoe korter het interval en hoe nauwkeuriger de oorspronkelijke golfvorm wordt herhaald. Dat wil zeggen, de bemonsteringssnelheid bepaalt het acceptabele frequentiebereik van het ingangssignaal. Volgens de stelling van Kotelnikov-Shannon zou het tweemaal de maximale frequentie van het gemeten signaal moeten zijn. Dit is waar de samplefrequentie van 44 kHz vandaan komt. Dit is in theorie twee keer de frequentie van geluid dat een persoon kan horen. Dit is wat het is: op cd. De nieuwe opslagformaten voor gedigitaliseerde audio, DVD-Audio en Super AudioCD betekenen nog hogere samplefrequenties (tot 192 kHz).

Laten we nog eens naar de afbeelding kijken. Er is iets mis. Het signaal van de ene meting naar de andere kan immers meerdere keren veranderen, waardoor de sample rate veel lager wordt gekozen dan nodig en het signaal met grote vervormingen wordt gedigitaliseerd. Het signaal met de vereiste samplefrequentie ziet eruit als in de volgende afbeelding. Zoals u kunt zien, kan in dit geval het verschil in afmetingen echt over het hoofd worden gezien.

Een andere belangrijke parameter is de conversiebitdiepte. Bepaalt de nauwkeurigheid van de meting van de momentane grootte van het signaal. Het signaal wordt gemeten met een stap die overeenkomt met een interval van het maximale aantal intervallen waarin het signaal conventioneel wordt verdeeld tijdens de meting. Daarom is de conversieprecisie ± 1 interval. 8-, 16- en 20-bits conversies worden vaak gebruikt. (Voor AudioCD komt de bitdiepte van het geluid overeen met 16 bits, voor meer geavanceerde media – 20 bits). De bitdiepte van de conversie wordt bepaald door de geluidskaart, dat wil zeggen de ADC, waarmee het signaal wordt gedigitaliseerd. Bij het converteren van een ingangssignaal met een maximale waarde van 100 procent met een 8-bits omzetter is de signaalfout bijvoorbeeld 100/28 = ± 0,4 procent en voor een 16-bits conversie 100 / 216 = ± 0,0015 procent. Beschouw om deze droge cijfers te verduidelijken het “digitaliseringsproces” in de figuur. Voor de duidelijkheid gaan we ervan uit dat de ADC van onze geluidskaart drie bits is (hoe vreselijk!). De stippellijn toont het resultaat van de conversie van het ingangssignaal. Bijgevolg is de fout in dit geval enorm: 100/23 = ± 12,5 procent. We zien dus dat hoe hoger de bitdiepte van de conversie, hoe nauwkeuriger de vorm van het originele signaal wordt herhaald.

Zowel met een toename van de samplefrequentie als een toename van de conversiebitdiepte neemt het volume van het uiteindelijke bestand natuurlijk geometrisch toe. De standaarden voor moderne geluidskaarten zijn: 44 kHz sample rate en 16 bit conversie. Met deze instellingen is de bestandsgrootte ongeveer 10 MB voor 1 minuut geluid. Dit is veel, zelfs met moderne harde schijven, en niet te vergeten draagbare apparaten.