Digitale audiocodering


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



Digitale audiocodering

Digital Audio coding

Digitale audiotechnologieën worden gebruikt om geluid op te nemen, te verwerken, in massa te produceren en te verspreiden, inclusief het opnemen van liedjes, instrumentale stukken, podcasts, geluidseffecten en andere geluiden.

Digital Audio Coding

De huidige online muziekdistributie is afhankelijk van digitale opname en datacompressie. De beschikbaarheid van muziek als databestanden in plaats van fysieke objecten heeft de distributiekosten aanzienlijk verlaagd. Vóór de komst van digitaal geluid verdeelde en verkocht de muziekindustrie muziek en verkocht ze fysieke kopieën in de vorm van platen en cassettes.

Met behulp van online en digitale audiodistributiesystemen zoals iTunes verkopen bedrijven digitale audiobestanden aan consumenten die de consument via internet ontvangt. Een analoog audiosysteem zet de fysieke golfvormen van geluid om in elektrische representaties van deze golfvormen met behulp van een transducer zoals een microfoon. De geluiden worden vervolgens opgeslagen op analoge media, zoals magneetband, of verzonden via analoge media, zoals een telefoonlijn of radio. Voor weergave is het proces omgekeerd: een elektrisch audiosignaal wordt versterkt en vervolgens via een luidspreker weer omgezet in fysieke golfvormen.

Analoge audio behoudt zijn fundamentele golfvormkenmerken wanneer deze wordt opgeslagen, geconverteerd, verdubbeld en versterkt. Analoge audiosignalen zijn gevoelig voor ruis en vervorming als gevolg van de inherente kenmerken van elektronische schakelingen en aanverwante apparaten. Interferentie in een digitaal systeem resulteert niet in een fout, tenzij de interferentie groot genoeg is om een ​​teken verkeerd te interpreteren als een ander teken of niet in de juiste volgorde te staan.

Daarom is het over het algemeen mogelijk om een ​​volledig foutloos digitaal audiosysteem te hebben waarin er geen ruis of vervorming is tussen het converteren naar digitaal en het converteren naar analoog. Het digitale audiosignaal kan verder worden gecodeerd om eventuele fouten te corrigeren die kunnen optreden tijdens opslag of verzending van het signaal. Deze techniek, bekend als kanaalcodering, is nodig voor omroep- of opgenomen digitale systemen om bitgetrouwheid te behouden. Modulatie van acht tot veertien is een kanaalcode die wordt gebruikt op audio-cd’s. Conversieproces

De levenscyclus van geluid vanaf de bron via ADC, digitale verwerking, DAC en uiteindelijk weer als geluid. Een digitaal audiosysteem begint met een ADC, die een analoog signaal omzet in digitaal. De ADC werkt met de gespecificeerde samplefrequentie en converteert naar een bekende bitresolutie.

CD-audio heeft bijvoorbeeld een samplefrequentie van 44,1 kHz (44.100 samples per seconde) en een resolutie van 16 bits voor elk stereokanaal. Analoge signalen die nog niet bandbeperkt zijn, moeten vóór de conversie worden gedempt om interpolatievervorming te voorkomen die wordt veroorzaakt door audiosignalen boven de Nyquist-frequentie (de helft van de samplefrequentie).

Het digitale audiosignaal kan worden opgeslagen of verzonden. Digitale audio kan worden opgeslagen op een cd, digitale audiospeler, harde schijf, USB-flashstation of elk ander digitaal opslagapparaat. Het digitale signaal kan worden gewijzigd door middel van digitale signaalverwerking, waarbij effecten kunnen worden gefilterd of toegepast. Frequentietransformatie Samplefrequenties, inclusief het verhogen en verlagen van de samplefrequentie, kunnen worden gebruikt om signalen die zijn gecodeerd met een andere samplefrequentie af te stemmen op een algemene samplefrequentie voor voorverwerking. Audiocompressiemethoden zoals MP3, Advanced Audio Coding, Ogg Vorbis of FLAC worden vaak gebruikt om de bestandsgrootte te verkleinen.

Digitale audio kan worden verzonden via digitale audio-interfaces zoals AES3 of MADI. Digitale audio kan via een netwerk worden verzonden met behulp van Audio over Ethernet, Audio over IP of andere standaarden en mediatransmissiesystemen. Voor weergave moet digitale audio weer worden geconverteerd naar een analoog signaal met behulp van een DAC. Volgens de Nyquist-Shannon Sampling Theorem, met enkele praktische en theoretische beperkingen, kan de bandbreedte-gelimiteerde versie van het originele analoge signaal nauwkeurig worden gereconstrueerd uit het digitale signaal. –


Free Download Mp4Gain
picture

MP3 digitaal audioformaat

MP3 digitaal audioformaat

MP3 File Format

Voor gedigitaliseerde audio van hoge kwaliteit is veel schijfruimte nodig.

mp3 file

Pogingen om de bestandsgrootte te verkleinen met behulp van standaard archiveringsprogramma’s (RAR, GZIP, enz.) Leveren geen significante voordelen op vanwege de specificiteit van de geluidsgegevens. Het is echter mogelijk om een ​​redelijk significant compressieniveau van de audio-informatie te bereiken met behulp van speciale methoden die gebaseerd zijn op de analyse van de datastructuur en daaropvolgende compressie met enig verlies.

De reële mogelijkheid van geluidsverwerking die qua kwaliteit vergelijkbaar is met bestaande analoge voorbeelden, verscheen pas eind jaren tachtig.

In 1988 heeft de Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO) de MPEG-commissie (Moving Picture Experts Group) opgericht, die als hoofdtaak heeft om standaarden te ontwikkelen voor het coderen van bewegend beeld, geluid en hun combinatie. De commissie heeft in de tien jaar van haar bestaan ​​een reeks normen op dit gebied ontwikkeld. Als gevolg hiervan, samenvattend het uitgebreide onderzoek op dit gebied, werden verschillende specifieke formaten aanbevolen voor het opslaan van gegevens, die uitstekend zijn in kwaliteit van resultaten en gegevensstroom.

Er zijn momenteel drie standaarden voor video-opslag: MPEG-1, MPEG-2 en MPEG-4.

Binnen de eerste twee formaten zijn er ook formaten voor het opslaan van audio-informatie: Layer-1, Layer-2 en Layer-3. Deze drie audioformaten zijn gedefinieerd voor MPEG-1 en kleine extensies worden gebruikt in MPEG-2. De drie indelingen lijken op elkaar, maar gebruiken verschillende niveaus van afweging tussen compressie en complexiteit.

Laag-1 is de eenvoudigste, het vereist geen aanzienlijke compressiekosten, maar het biedt ook een verwaarloosbare compressieverhouding.

Laag-3 is het meest tijdrovend en biedt de beste compressie. Onlangs is dit formaat enorm populair geworden. Het wordt vaak mp3 genoemd. Deze naam is gekoppeld aan de extensie van de audiobestanden die in deze indeling zijn opgeslagen.

Het onderliggende idee achter alle lossy audiocompressietechnieken is om de subtiele details van het originele geluid te negeren die buiten het bereik van het menselijk oor liggen. Hier kunnen verschillende punten worden uitgelicht.

Geluidsniveau . Geluidscompressie is gebaseerd op een simpel feit: als een persoon zich in de buurt van een luide sirene bevindt, is het onwaarschijnlijk dat hij het gesprek van de mensen in de buurt zal horen. En dit gebeurt niet omdat een persoon veel aandacht besteedt aan een hard geluid, maar in sterkere mate omdat het menselijk oor daadwerkelijk geluiden mist die in hetzelfde frequentiebereik liggen als een luider geluid. Dit effect wordt maskering genoemd, het verandert met het verschil in volume en frequentie van het geluid.

Het tweede punt is de verdeling van de audiofrequentieband in subbanden, die elk afzonderlijk verder worden verwerkt. Het coderingsprogramma extraheert de luidste geluiden in elke band en gebruikt deze informatie om een ​​aanvaardbaar ruisniveau voor die band te bepalen. De beste coderingsprogramma’s houden ook rekening met de invloed van aangrenzende banden. Een erg hard geluid in één band kan het maskerende effect en nabijgelegen banden beïnvloeden.

Een ander punt van de codificatie is het gebruik van een psychoakoestisch model gebaseerd op de eigenaardigheden van de menselijke waarneming van geluid. De compressie die dit model gebruikt, is gebaseerd op het verwijderen van frequenties waarvan bekend is dat ze onhoorbaar zijn, terwijl geluiden die gemakkelijk door het menselijk oor kunnen worden gehoord, zorgvuldiger worden behouden. Helaas kunnen hier geen exacte wiskundige formules zijn.

De menselijke perceptie van geluid is een complex proces dat niet volledig wordt begrepen, dus de keuze van compressiemethoden is gebaseerd op het analyseren van luisteren en het anders vergelijken van gecomprimeerde geluiden door deskundige teams. Maar hier zijn er praktisch onbeperkte mogelijkheden op het gebied van het verbeteren van psychoakoestische modellen. De meeste van de bestaande algoritmen om de menselijke stem te coderen zijn gebaseerd op de hoge voorspelbaarheid van genoemd signaal; Universele MPEG-compressie-algoritmen hebben geprobeerd deze techniek met wisselend succes toe te passen.

Een andere compressietechniek is het gebruik van zogenaamde joint stereo. Het is bekend dat het menselijk gehoorapparaat alleen de richting van de middenfrequenties, het hoge en lage geluid als het ware los van de bron kan bepalen. Dit betekent dat deze achtergrondfrequenties kunnen worden gecodeerd in een monosignaal. Naast dit alles maakt compressie gebruik van het verschil in complexiteit van de stromen in de kanalen.

Digitale audiocompressiemethoden

Digitale audiocompressiemethoden

Audio Compression

Lossless compressie

Audio Compression

Over het algemeen is de betekenis van verliesloze compressie als volgt: een bepaald patroon wordt gevonden in de originele gegevens, en rekening houdend met dit patroon, wordt een tweede stream gegenereerd die het origineel op unieke wijze beschrijft. Om bijvoorbeeld binaire reeksen met veel nullen en weinig enen te coderen, kunnen we de volgende vervanging gebruiken:

00> 0
01> 10
10> 110
11> 111

In dit geval zestien bits:

00 01 00 00 11 10 00 00

wordt geconverteerd naar dertien bits:

0 10 0 0111110 0 0

Als we een gecomprimeerde tekenreeks zonder spaties schrijven, kunnen we er nog steeds spaties aan toevoegen, wat betekent dat de oorspronkelijke reeks wordt hersteld.

FLAC (gratis lossless audiocodec – gratis lossless audiocodec)
Coderingsprincipe: het algoritme probeert het signaal met deze functie te beschrijven, zodat het resultaat dat wordt verkregen na het aftrekken van het origineel (verschil, rest, fout genoemd) kan worden gecodeerd met een minimum aan bits.

Wanneer het model is aangepast, trekt het algoritme de benadering af van het origineel om een ​​residuaal signaal (fout) te verkrijgen, dat vervolgens zonder verlies wordt gecodeerd.

Lossy-compressie (MP3, AAC, WMA, OGG)
Met behulp van een compressie-algoritme met verlies is de grootte van een mp3-bestand met een gemiddelde bitsnelheid van 128 kbps ongeveer 1/11 van het originele bestand van een audio-cd (ongecomprimeerde audio in cd-audioformaat heeft een snelheid 1411,2 kbps bitsnelheid). MP3-bestanden kunnen worden gemaakt met hoge of lage bitsnelheden, wat de kwaliteit van het resultaat beïnvloedt.

Het principe van compressie is om de precisie van sommige delen van de geluidsstroom te verminderen, wat voor de meeste mensen bijna niet te onderscheiden is. Het audiosignaal wordt verdeeld in segmenten van gelijke lengte, die elk na verwerking in een eigen frame (frame) worden verpakt. Spectrale ontleding vereist continuïteit van het ingangssignaal; daarom worden de vorige en volgende tabellen ook gebruikt voor berekeningen. Het audiosignaal bevat harmonischen met een lagere amplitude en harmonischen die dicht bij de sterkste zijn; Dergelijke harmonischen worden afgesneden, omdat het gemiddelde menselijke oor niet altijd de aan- of afwezigheid van dergelijke harmonischen kan bepalen. Dit kenmerk van horen wordt het maskerende effect genoemd. Het is ook mogelijk om twee of meer nabijgelegen pieken te vervangen door een gemiddelde (wat in de regel tot geluidsvervorming leidt). Het afsluitingscriterium wordt bepaald door de uitstroombehoefte. Omdat het hele spectrum relevant is, worden hoogfrequente harmonischen niet afgesneden, maar alleen selectief verwijderd om de informatiestroom te verminderen als gevolg van verdunning van het spectrum. Na spectrale verwijdering worden wiskundige compressie- en frame-packing-methoden toegepast.

Maskerend effect
In bepaalde gevallen kan een geluid worden verborgen door een ander geluid. Praten naast een treinspoor kan bijvoorbeeld helemaal onmogelijk zijn als er een trein passeert. Dit type effect wordt maskering genoemd. Er wordt gezegd dat een zwak geluid wordt gemaskeerd als het niet meer te onderscheiden is in de aanwezigheid van een luider geluid.

Gelijktijdige maskering
Elke twee geluiden die tegelijkertijd worden gehoord, hebben invloed op de perceptie van het relatieve volume ertussen. Een luider geluid vermindert de perceptie van een zwakkere, tot het verdwijnen van uw gehoor. Hoe dichter de frequentie van het gemaskeerde geluid bij de frequentie van het masker ligt, hoe meer het wordt verborgen. Het maskeringseffect is niet hetzelfde wanneer het gemaskeerde geluid in frequentie omlaag of omhoog wordt verschoven ten opzichte van maskering. Laagfrequent geluid maskeert hoogfrequent geluid. Het is echter belangrijk op te merken dat hoogfrequente geluiden laagfrequente geluiden niet kunnen maskeren.

Tijd maskeren
Dit fenomeen is vergelijkbaar met frequentiemaskering, maar hier treedt tijdmaskering op. Wanneer het maskerende geluid wordt gestopt, blijft het maskeren enige tijd onhoorbaar. Onder normale omstandigheden duurt het effect van tijdelijke maskering veel minder. De maskeringstijd is afhankelijk van de frequentie en amplitude van het signaal en kan oplopen tot 100 ms.
In het geval dat de maskerende toon later verschijnt dan de gemaskeerde, wordt het effect postmaskering genoemd. Wanneer de maskerende toon vóór het maskeren verschijnt (dit is ook mogelijk), wordt het effect premasking genoemd.

Vermoeidheid na de stimulus
Vaak neemt de gehoorgevoeligheid van een persoon dramatisch af na blootstelling aan harde geluiden met hoge intensiteit. Herstel van normale drempels kan tot 16 uur duren. Dit proces wordt “tijdelijke verandering in gehoordrempel” genoemd.