Basisprincipes van digitale geluidstheorie Deel 4


Free Download Mp4Gain
picture



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




Basisprincipes van digitale geluidstheorie Deel 4

Sample Rate

Met het mp3-algoritme kun je het geluid 20 tot 30 keer comprimeren met behoud van een goede kwaliteit.

Sample Rate

Aangenomen wordt dat de volledige kwaliteit van de cd behouden blijft bij een bitsnelheid van ongeveer 160 Kbps (de begrippen “samplefrequentie” en “samplebitdiepte” zijn niet van toepassing op mp3-bestanden). In de meeste gevallen is echter veel meer gecomprimeerde audio redelijk acceptabel. Daarom wordt in Flash-animaties meestal MP3-compressie gebruikt, wat een bitsnelheid oplevert in de orde van 16-32 Kbps. De Flash-speler ondersteunt een reeks bitsnelheden van 16 tot 160 Kbps. U moet het meest geschikt op basis van filmformaat en geluidskwaliteitseisen. Het is vaak de moeite waard om het MP3-bestand met dezelfde kwaliteit te laten als het werd geïmporteerd (daarom is de instelling Geïmporteerde mp3-kwaliteit gebruiken standaard ingeschakeld). Als de kwaliteit verandert, moet de verandering in de richting van afnemende kwaliteit zijn, maar niet toenemen.

Als het geluid wordt verwerkt in een externe editor, kunt u er rekening mee houden dat de Flash-speler niet alleen het MP3-algoritme ondersteunt, dat deel uitmaakt van de MPEG1 Layer 3-standaard, maar ook nieuwere algoritmen (MPEG2 en MPEG2.5), die een betere geluidskwaliteit bieden wanneer de bitdiepte laag is. Bovendien ondersteunt de speler MP3-codering met zowel constante als variabele bitdiepte (in het laatste geval wordt de beste compressieverhouding bereikt).

Het mp3-formaat is optimaal voor onbezonnen projecten. Daarom wordt het in de praktijk praktisch alleen gebruikt. Bovendien kunnen mp3-bestanden dynamisch worden geladen, en ze hebben ook erg handige ID3-tags met informatie over dit geluid.

• Nellymoser. Een relatief nieuw compressie-algoritme ontwikkeld door Nellymoser Inc. Ontworpen om menselijke spraak te comprimeren. Zijn belangrijkste idee is dat een menselijke stem trillingen kan bevatten met frequenties in een vrij smal bereik. De bovenste en onderste componenten kunnen worden weggegooid. Harmonischen met een zeer lage amplitude worden ook geëlimineerd. Het resultaat is een compressie vergelijkbaar met MP3-compressie, maar de geluidskwaliteit is hoger. Meer details over het Nellymoser-algoritme zijn te vinden op de website van de ontwikkelaar http://www.nellymoser.com/.

De codec van het Nellymoser-algoritme is alleen in Flash MX in de speler opgenomen.

In de Flash IDE wordt Nellymoser-compressie spraak genoemd. U kunt de kwaliteit / grootte-verhouding aanpassen wanneer u Nellymoser-compressie gebruikt door de samplefrequentie te wijzigen.

U kunt ook ongecomprimeerde audio opnemen in uw SWF-film. In de ontwikkelomgeving wordt deze modus Raw genoemd. In dit geval kunt u de bitdiepte en samplefrequentie wijzigen. In theorie kunt u ongecomprimeerde audio gebruiken als de geluidskwaliteit aanzienlijk belangrijker is dan de filmgrootte (of, nog minder waarschijnlijk, als u computerbronnen moet besparen). In de praktijk is het echter beter om mp3-compressie te gebruiken met een hoge bitsnelheid (meer dan 120 Kbps).

Opslagformaten
Er zijn nogal wat audioformaten. Flash staat u standaard slechts twee toe.

• WAV. Het belangrijkste formaat voor het opslaan van ongecomprimeerde audio op het Windows-platform. Ondersteunt mono en stereo audio, verschillende samples en bitdieptes. Gewoonlijk is het WAV waar het analoge signaal wordt gedigitaliseerd, en alleen dan wordt een van de compressie-algoritmen toegepast. WAV-bestanden zijn extreem groot, daarom is dit formaat aanzienlijk vervangen door MP3. WAV is echter nog steeds het belangrijkste formaat voor professionele geluidseditors zoals SoundForge.

• mp3. Audioformaat met behulp van het hierboven beschreven compressie-algoritme. Het hoofdformaat in het geval van Flash, omdat het een goede geluidskwaliteit en een kleine bestandsgrootte perfect combineert. Bovendien kunnen geluidsbestanden in dit formaat, in tegenstelling tot WAV-bestanden, dynamisch in een film worden geladen met de methode loadSound () van de klasse Sound.

Als u QuickTime 4 of hoger hebt geïnstalleerd, kunt u bovendien bestanden importeren in AIFF-, QuickTime- en Sun AU-indelingen.


Free Download Mp4Gain
picture

Basisprincipes van digitale geluidstheorie Deel 3

Basisprincipes van digitale geluidstheorie Deel 3

Sample Rate

Compressie-algoritmen

Sample Rate

Laten we proberen te berekenen hoeveel schijfruimte een gemiddelde gedigitaliseerde muziekcompositie van cd-kwaliteit zal innemen. Hiervoor is het duidelijk nodig om de formule t KBF-grootte ⋅ ⋅ ⋅ = te gebruiken waarbij F de bemonsteringsfrequentie is, B de bemonsteringscapaciteit, K het aantal strings, t de tijd.

Uitgaande van 44,1 kHz kruiden, B = 2 bytes, K = 2 kanalen en t = 300 seconden, krijgen we dat het gedigitaliseerde nummer ongeveer 50 MB in beslag zal nemen.

Dit betekent dat slechts ongeveer 10 niet-gecomprimeerde nummers op cd kunnen worden gebrand. Aangezien elke seconde gedigitaliseerd geluid van cd-kwaliteit bijna 200 Kb in beslag neemt, zal dit geluid zeer problematisch zijn om te gebruiken op telefonie, radio of internet. Zelfs als je het geluid digitaliseert als een enkel kanaal met een samplefrequentie van 11,05 kHz en een bitdiepte van 8 bits, neemt elke seconde 11 KB in beslag.

Voor gewone telefoonnetwerken is dit te veel om geluid in een continue stroom te laten overbrengen. Er doet zich een probleem voor: op de een of andere manier is het nodig om de grootte van de geluidsbestanden te verkleinen.

Het wordt behoorlijk effectief opgelost door verschillende compressie-algoritmen te gebruiken.
Flash Player ondersteunt de volgende soorten compressie.

• ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation – Adaptive Difference Pulse Code Modulation). Dit type compressie is gebaseerd op twee ideeën. Ten eerste werd ontdekt dat in de overgrote meerderheid van de geluiden die we waarnemen, langzaam veranderende laagfrequente componenten de overhand hebben. Hieruit volgt dat het verschil tussen aangrenzende samples vaak klein is (of beter gezegd significant kleiner dan de absolute waarde van de samples zelf).

Dit betekent dat het gedigitaliseerde audiosignaal niet kan worden weergegeven door de samples zelf, maar door de verschillen daartussen, die kleiner zijn en daarom minder bits nodig hebben voor beschrijving. Ten tweede wordt bij het coderen van het verschil tussen aangrenzende monsters rekening gehouden met de grootte van de amplitude en frequentiesamenstelling, aangezien het menselijk oor gevoeligheidslimieten heeft (de zogenaamde aanpassing).

Het ADPCM-algoritme wordt actief gebruikt bij IP-telefonie. Het is slecht geschikt voor het streamen van muziek vanwege de aanzienlijke vervormingen die het in geluid introduceert (vervormingen komen natuurlijk in spraak, maar zijn nauwelijks merkbaar in spraak). De compressieverhouding voor ADPCM is doorgaans laag, variërend van 8: 1 tot 3: 1. De ADPCM Flash Player-codec staat 2, 3,4 of 5 bits toe om het verschil tussen samples weer te geven. Eigenlijk kunt u een acceptabele geluidskwaliteit bereiken met een bitsnelheid (bitsnelheid, dat wil zeggen het “gewicht” van een seconde geluid) van 16 Kbit.

Het ADPCM-algoritme is aanzienlijk inferieur aan MP3, dus het is in principe niet de moeite waard om een ​​dergelijke compressie te gebruiken. MP3-compressie zorgt voor een orde van grootte betere kwaliteit met dezelfde bitdiepte. De aanwezigheid van de bijbehorende codec wordt verklaard door de principes van achterwaartse compatibiliteit: de mp3-codec is alleen in Flash 4 in de speler ingebouwd. Daarvoor werd alleen de ADPCM-codec gebruikt, wat waarschijnlijk te wijten is aan de gratis distributie van dit algoritme. De reden dat ADPCM nog steeds wordt gebruikt in IP-telefonie, is dat het niet zo uitgebreide wiskundige berekeningen vereist als MP3, dus compressie kan direct worden uitgevoerd.

• mp3. Een van de eerste en meest voorkomende compressie-algoritmen gebaseerd op de zogenaamde psychoakoestische compressie. Het gebruikt de volgende kenmerken van het menselijk oor:

of als een zacht geluid een heel sterk geluid volgt, dan horen we het niet. Daarom kan het worden weggegooid;

of een geluidscomponent met een grote amplitude maskeert componenten die er qua frequentie dicht bij liggen, maar met kleinere amplitudes. Daarom kunnen ze worden geslacht zonder merkbaar kwaliteitsverlies;

of de gevoeligheid van het oor voor frequentievervorming is laag, dus als de componenten dichtbij zijn, kunnen ze als hetzelfde worden beschouwd;

o We verstaan ​​zeer lage en zeer luide geluiden verkeerd, zodat er minder bits kunnen worden toegewezen voor hun codering dan voor geluiden met een gemiddelde frequentie.

Technisch gezien is het MP3-algoritme als volgt geïmplementeerd. Het geluid wordt verdeeld in brokken van een bepaalde lengte, frames genoemd, en een voorwaartse Fourier-transformatie wordt op elke set samples toegepast. Het resultaat is de ontbinding van een geluidsgolf in elementaire sinusoïden met verschillende frequenties: harmonischen. De harmonische coëfficiënt bepaalt zijn bijdrage aan de resulterende golf. Harmonische coëfficiënten worden vergeleken en de minst significante worden verwijderd.

Basisprincipes van de digitale geluidstheorie deel 2

Basisprincipes van de digitale geluidstheorie deel 2

Sample rate

Een samplefrequentie van 44,1 kHz is niet altijd ideaal.

Samplerate

Bij het verzenden van gegevens over een netwerk met een lage bandbreedte moet de kwaliteit van het geluid worden opgeofferd ten gunste van de grootte, in de praktijk worden meestal bemonsteringsfrequenties van twee, vier en acht keer lager dan 44,1 kHz gebruikt:

• 22,05 kHz: de zogenaamde radiokwaliteit. Wordt gebruikt bij het coderen van het geluid van FM-radiozenders. In het geval van Flash is het goed voor het creëren van achtergrondmuziek en evenementgeluiden. Voor het overbrengen van een menselijke stem is het zelfs enigszins overbodig;

• 11.025 kHz – telefoonkwaliteit. Een sample rate die geschikter is voor de menselijke stem. Gebruikt in 1P-telefonie;

• 5,5 kHz: geluid dat de informatiecomponent dreigt te verliezen. Deze samplefrequentie kan worden gebruikt om zowel lage geluiden als spraak over te brengen (zij het met een middelmatige kwaliteit).

Flash Player ondersteunt samplefrequenties 44.1: 22.05; 11.025; 5,5 kHz. De keuze van de frequentie moet worden bepaald door het type geluid, evenals het belang van het behouden van de grootte van het SWF-bestand. Houd er echter rekening mee dat het geen zin heeft om de samplefrequentie van het audiofragment te verhogen in vergelijking met het oorspronkelijke fragment. Dit zal de kwaliteit niet verhogen, maar alleen de grootte van de film onnodig vergroten.

Bitdiepte van monsters
Bitdiepte bepaalt hoeveel verschillende amplitudewaarden kunnen worden vastgelegd tijdens het digitaliseren. Als de bitbreedte 4 bits is, wordt het bereik van de amplitudewaarde van nul tot het maximum verdeeld in slechts 16 bakken. Natuurlijk zal de fout bij het opnieuw opbouwen van het analoge signaal erg hoog zijn. Deze bitdiepte is geschikt voor het weergeven van zeer eenvoudige geluiden en spraak (de kwaliteit zal laag zijn).

Door de 8-bits breedte kunnen 256 amplitudewaarden worden weergegeven. Dit is de bitdiepte die wordt gebruikt door FM-radiostations. Het is voldoende om elk geluid in voldoende kwaliteit te presenteren. 16-bits codering is optimaal. Tegelijkertijd kan het werken met 65.536 amplitude-opties, wat voldoende is om het volledige hoorbare bereik te bestrijken.

Het 16-bits formaat wordt gebruikt voor het opnemen van cd’s. Kwantisering van hogere kwaliteit is alleen gerechtvaardigd in het geval van studiogeluidsverwerking.

Flash Player ondersteunt 8-bits en 16-bits kwantisering voor niet-gecomprimeerde indelingen (bijvoorbeeld WAV) en slechts 16-bits voor gecomprimeerde indelingen (MP3 hoort daar bij). Houd hier rekening mee wanneer u een geluidsbestand in een film importeert.

Aantal kanalen The
Stereogeluid is ontworpen om het afspeelgeluid een natuurlijke dimensie te geven. Dit wordt bereikt doordat er uit elke luidspreker een andere component van het geluid wordt gereproduceerd. Over het algemeen is het geluid van elk kanaal een afzonderlijk geluidsbestand, dus de grootte van het stereogeluid is evenredig met het aantal ondersteunde kanalen.

Conventionele niet-professionele geluidskaarten werken met tweekanaals audio. De Flash-speler ondersteunt ook hetzelfde aantal kanalen. Met ActionScript kunt u het geluid van de kanalen mixen door het linkerkanaal op de rechterspeaker en het rechterkanaal links af te spelen. Hoe dit in zijn werk gaat, zullen we hieronder wat bespreken.

Als het geluid is gecodeerd in mp3-indeling, kunt u kiezen uit drie stereoformaten.

• Dubbelkanaal. Elk kanaal ontvangt de helft van de stream en is afzonderlijk gecodeerd als mono. Het wordt vooral aanbevolen in gevallen waarin verschillende kanalen een fundamenteel ander signaal bevatten, bijvoorbeeld tekst in verschillende talen.

• Stereo. De kanalen worden afzonderlijk versleuteld, maar het scrambler-programma kan het ene kanaal meer ruimte geven dan het andere indien nodig. Meest standaard formaat.

• Gezamenlijke stereo. Het stereosignaal is verdeeld in twee nieuwe kanalen. De ene is het gemiddelde van de originele kanalen en de andere is het verschil tussen de kanalen. In deze modus wordt de geluidskwaliteit vaker verkregen dan in andere.

Helaas kunt u in de Flash-ontwikkelomgeving niet aangeven welk stereoformaat wordt gebruikt. Daarom, als geluidskwaliteit van het grootste belang is, moet het maken van MP3-bestanden met de vereiste parameters worden gedaan met behulp van een van de gespecialiseerde programma’s.

Basisconcepten van digitale geluidstheorie

Basisconcepten van digitale geluidstheorie

Sample Rate

Geluid is in het algemeen de trillingen van een elastisch medium.

sample rate

Het geluid wordt veroorzaakt door mechanische trillingen van een voorwerp (dit kan een snaar, stembanden enz. Zijn) in contact met de omgeving. De trillingsfrequentie (gemeten in Hertz) bepaalt de toonhoogte. Hoe hoger de frequentie, hoe harder het geluid. Het menselijk oor kan geluidstrillingen uit de lucht waarnemen met een frequentie van 20 Hz tot 20 kHz. Het oor neemt de amplitude van de trilling waar als volume. Hoe hoger de amplitude, hoe harder het geluid.

Elektromagnetische golven zijn een directe analoog van geluidsgolven. Deze laatsten zijn minder vatbaar voor verspreiding door de omgeving, de informatie die ze bij zich dragen is gemakkelijker op te slaan en te verwerken. Elektromagnetische golven zijn de belangrijkste secundaire drager van geluid. De transformatie van akoestische golven in elektromagnetische golven (evenals de omgekeerde werking) wordt uitgevoerd vanwege het gebruikelijke inductie-effect, dat bestaat uit het verschijnen van een stroom in een geleider wanneer deze in een wisselend magnetisch veld wordt geplaatst.

Simpel gezegd, de oscillatie van de luidsprekermembraanmagneet nabij de spoel induceert er een wisselstroom in. Als deze stroom wordt toegepast op een andere luidspreker, zal de magneet op zijn membraan bewegen en een overeenkomstig geluid creëren.

Dit is hoe de telefoon en de radio werken.

Geluid dat is omgezet in elektromagnetische golven, kan eenvoudig worden opgeslagen. Hiervoor moet een parameter van de drager worden vergeleken (de diepte van het plaattraject of de mate van magnetisatie van de film) met de amplitude van de oscillaties (dat wil zeggen de sterkte van de geïnduceerde stroom in de luidsprekerspoel) . Geluid dat rechtstreeks in elektromagnetische golven wordt omgezet, wordt analoog geluid genoemd. Het belangrijkste kenmerk is de directe overeenkomst van de uitgezonden of geregistreerde elektromagnetische golven met de akoestische.

Digitaal geluid is relatief nieuw. Het belangrijkste verschil met analoog is discretie. Bij het digitaliseren meet een speciaal apparaat, een analoog-naar-digitaal-omzetter (ADC), met regelmatige tussenpozen (ongeveer 0,001-0,0001 seconden) de grootte van de amplitude van een elektromagnetische golf die overeenkomt met een analoge geluidsvorm en schrijft de waarde ervan naar een bestand met een gespecificeerde precisie. Deze waarde wordt over het algemeen sample genoemd, of in jargon sample (van de sample in het Engels, sample). Dezelfde digitalisering wordt vaak sampling of sampling genoemd.

Door geluid van digitaal naar analoog om te zetten (dit wordt gedaan door een apparaat dat een digitaal-naar-analoog-omzetter (DAC) wordt genoemd).

De interpolatie (benadering) van de tussenliggende waarden van de amplitude wordt uitgevoerd volgens de bekende. Aangezien de bemonsteringsfrequentie meestal hoog is, kunt u met deze handeling redelijk nauwkeurig het originele analoge signaal reconstrueren.

De digitale vorm van geluid wordt gekenmerkt door vijf parameters.

1. De bemonsteringssnelheid;
2. Bitgrootte van de monsters.
3. Het aantal kanalen of tracks.
4. Compressie / decompressie-algoritme (codec).
5. Opslagformaat.

Omdat elk van deze parameters vrij specifiek is, zullen we ze afzonderlijk bekijken.

Bemonsteringssnelheid
De samplefrequentie bepaalt hoeveel samples per seconde worden genomen bij het digitaliseren. Als we digitaal geluid vergelijken met digitale beelden, komt de samplefrequentie overeen met de resolutie (een meer “realistische” analogie is de framesnelheid in de bioscoop). Hoe hoger de bemonsteringsfrequentie, hoe beter het mogelijk is om het analoge signaal te reconstrueren op basis van de digitale vorm van het geluid (preciezer gezegd, hoe hoger de bemonsteringsfrequentie, hoe breder het spectrum van frequenties dat tijdens de digitalisering kan worden opgenomen).
De beroemde stelling van Nyquist-Kotelnikov stelt dat voor de juiste reconstructie van een analoog signaal uit de digitale opname, het noodzakelijk is dat de bemonsteringsfrequentie ten minste tweemaal de maximale geluidsfrequentie is.

Aangezien de bovenste luisterlimiet 20 kHz is, moet de samplefrequentie idealiter ten minste 40 kHz zijn. Daarom is de standaard bemonsteringsfrequentie voor het opnemen van cd’s 44,1 kHz (zogenaamde cd-kwaliteit). De samplefrequentie kan echter hoger zijn, maar deze geluidskwaliteit wordt alleen gebruikt door opnamestudio’s en vooral veeleisende muziekliefhebbers.