Download miễn phí Các kiến thức cơ bản về âm thanh



Lời nói đầu 1
PHẦN I . LÝ THUYẾT 3
CHƯƠNG 1. CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ÂM THANH 5
I. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN - SÓNG CƠ 6
1.1. Sự hình thành sóng trong môi trường đàn hồi 6
1.2. Các đặc trưng của sóng. 7
1.3. Phương trình sóng. 8
II. SÓNG ÂM VÀ ĐẶC TÍNH ÂM THANH. 8
2.1 Dao động âm và sự truyền dao động. 8
2.2 Đơn vị vật lý của âm thanh. 9
2.3. Đặc tính sinh lý về sự cảm thụ âm. 12
CHƯƠNG 2. WAVE FILE. 16
I. MULTIMEDIA WINDOWS. 16
II. CẤU TRÚC WAVE FILE. 17 2.1 RIFF file. 17
 2.2 Cấu trúc File Wave. 17
III. ĐỌC RIFF FILES 21
CHƯƠNG 3. LÝ THUYẾT XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 25
I. TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG RỜI RẠC 25
 1. Giới thiệu 25
 2. Đáp ứng xung trong hệ TTBB 25
 3. Tính chất của tổng chập của hệ TTBB 26
 4. Hệ nhân quả 27
 5. Tính ổn định 27
 6. Phương trình sai phân tuyến tính hệ số hằng 28
 7. Biểu diễn các hệ rời rạc trong miền tần số 28
 8. Định lý lấy mẫu Shannon 30
II. PHÉP BIẾN ĐỔI FOURIER RỜI RẠC 30
1. Chuỗi Fourier rời rạc của tín hiệu rời rạc tuần hoàn 30
2. Biến đổi Fourier rời rạc của tín hiệu có độ dài hữu hạn 31
3. Phép biến đổi nhanh Fourier (FFT) 32
CHƯƠNG 4. GIỚI THIỆU VỀ MPEG. 33
I. GIỚI THIỆU. 33 1. MPEG là gì? 33 2. So sánh các chuẩn MPEG 33 3. Aâm thanh MPEG 34 4. Các khái niệm cơ bản 35
 5. Hoạt động 38
II. CÁC KHÁI NIỆM TRONG ÂM THANH MPEG 40 1. Lược đồ mã hóa Perceptual Sub-band 40 2. Giải thích hiệu qủa che (masking efficiency) 41
 3. Các lớp của âm thanh MPEG 43
III. CÁC THÔNG SỐ. 45
CHƯƠNG 5. CÁC GIẢI THUẬT NÉN ÂM THANH 50
I. LÝ THUYẾT THÔNG TIN 50
II. CÁC GIẢI THUẬT NÉN KHÔNG CÓ TỔN THẤT 51
 1. Mã hóa Huffman 51
 2. Mã hóa Huffman sửa đổi 53
 3. Mã hóa số học 54
 4. Giải thuật Lempel-Ziv-Welch (LZW) 55
III. CÁC GIẢI THUẬT NÉN CÓ TỔN THẤT 57
 1. Các phương pháp nén âm thanh đơn giản 57
 2. Nén âm thanh dùng mô hình âm tâm lý 57
 3. Nén âm thanh theo chuẩn MPEG 58
PHẦN II. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH 60
CHƯƠNG 6. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CẤU TRÚC DỮ LIỆU 61
I. SƠ ĐỒ KHỐI. 61
II. CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ ĐỊNH NGHĨA 62
A. CẤU TRÚC DỮ LIỆU 62
1. Các cấu trúc về file 62
2. Các cấu trúc về dòng bít dữ liệu 63
3. Các cấu trúc để định dạng dòng bít dữ liệu 63
4. Các cấu trúc huffmancodetab. 67
5. Các cấu trúc tính MDCT 67
6. Các cấu trúc scalefac_struct 67
B. CÁC ĐỊNH NGHĨA 68
1. Các định nghĩa dùng trong truy xuất dữ liệu 68
2. Các định nghĩa dùng trong tính toán FFT 68
3. Các định nghĩa dùng trong định dạng dòng dữ liệu 68
4. Các định nghĩa dùng trong bộ mã hoá Huffman 68
5. Các định nghĩa dùng trong phân tích dữ liệu 69
6. Các định nghĩa dùng trong mô hình âm tâm lý 69
7. Các định nghĩa dùng trong truy xuất nhập dữ liệu 69
8. Các định nghĩa dùng trong cấu trúc file Wave và file Mpeg 69
III. LƯU ĐỒ 71
CHƯƠNG 7: GIAO DIỆN VÀ THUYẾT MINH CHƯƠNG TRÌNH 75
II. GIỚI THIỆU 75
III. GIAO DIỆN 75
III.CHƯƠNG TRÌNH 77
 


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2015-09-09-cac_kien_thuc_co_ban_ve_am_thanh.MYWhhZYQCq.swf /tai-lieu/cac-kien-thuc-co-ban-ve-am-thanh-85411/


Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.

Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn


Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

ng ở điều kiện bình thường. Tuy nhiên, cũng cuộc trò chuyện đó nằm trong vùng lân cận của những tiếng ồn lớn, như là tiếng ồn do một chiếc phản lực bay ngang bên trên, là hoàn toàn không thể nghe được do lúc này ngưỡng nghe đã bị sai lệch. Khi chiếc phản lục đã đi rồi thì ngưỡng nghe trở lại bình thường. Aâm thanh mà ta không thể nghe được do sự thích nghi động của ngưỡng nghe gọi là bị “che” (masked).
c. Che tần số (Frequency Masking)
Thí nghiệm:
· Phát ra 1 âm có tần số 1 kHz với mức to cố định là 60dB, gọi là “âm che” (masking tone). Phát ra một âm khác (gọi là test tone) ở mức tần số khác (ví dụ 1.1kHz), và tăng mức to của âm này cho đến khi có thể nghe được nó (phân biệt được âm 1.1 kHz và âm che 1kHz).
· Làm lại thí nghiệm với các âm thử (test tone) và vẽ ra một ngưỡng mà tại đó các âm thử bắt đầu có thể phân biệt được:
Hình 4.3
· Làm thí nghiệm với các “masking tones” có các tần số khác nhau, ta có được hình vẽ:
Hình 4.4
d. Che nhất thời. (che thời gian)
· Nếu ta nghe một âm thanh lớn, rồi ngưng nó lại, mãi một lúc sau ta mới có thể nghe được một âm lân cận nhỏ hơn .
· Thí nghiệm: phát ra một âm che “masking tone” có tần số 1kHz ở mức 60dB, kèm một âm thử (test tone) 1.1kHz ở mức 40dB. Ta không nghe được âm thử này (nó đã bị che).
Dừng âm che lại, đợi một lúc (delay time) ta dừng tiếp âm thử (test tone).
Điều chỉnh thời gian delay để cho ta vừa có thể nghe được âm chủ (ví dụ khoảng 5ms).
Lặp lại thí nghiệm cho các mức to khác nhau của âm thử, ta vẽ được đồ thị sau:
Hình 4.5
· Làm thí nghiệm tương tự với các tần số khác nhau cho âm thử. Hiệu qủa che được vẽ như hình.
Hình 4.6
5. Hoạt động:
· Khi đưa ra phương pháp mã hóa âm thanh, nền tảng vẫn là yếu tố “hệ thống nghe” của con người. Thật không may đó không phải 1 thiết bị hoàn hảo để nhận biết âm thanh nhưng là thiết bị duy nhất chúng ta có được. Nhưng chúng ta có thể chuyển những khuyết điểm của nó thành ưu điểm : đó là đặc tính phi tuyến của ngưỡng nghe và khả năng thích hợp của nó.
· MPEG hoạt động dựa trên hệ thống nghe của con người, đó là cảm giác về âm mang đặc tính sinh lý và tâm lý.
· Aâm thanh CD ghi lại tất cả tần số, kể cả những tần số bị ‘che’.
· Aâm thanh MPEG chỉ ghi lại những tần số mà tai người có thể nghe.
· Như vậy, MPEG sẽ bỏ qua những thông tin không quan trọng. Dựa trên nghiên cứu về nhận thức âm thanh của con người, bộ mã hóa sẽ quyết định những thông tin nào là căn bản và những thông tin nào có thể bỏ qua.
· Hiệu qủa này là bao quát nhưng đặc biệt quan trọng trong âm nhạc. Nếu trong một dàn nhạc có một nhạc cụ chơi cực mạnh, làm át tiếng của các nhạc cụ khác ta không thể nghe được. Nhưng máy thâu âm vẫn ghi lại đầy đủ tất cả tần số của tất cả nhạc cụ, nghĩa là thiết bị thâu âm hoàn toàn không có khả năng thích nghi động như con người. Nhưng khi phát lại, ta vẫn không nghe được âm thanh của những nhạc cụ bị át. Vì vậy việc lưu trữ/ghi lại những tần số này là thừa, làm chiếm dung lượng khá nhiều. Cách ghi âm tuyến tính trên đĩa CD là hoàn toàn không hiệu qủa về khía cạnh này. Do đó thay vì phải ghi lại thông tin của những âm không nghe được, ta sẽ dành chỗ cho các âm có thể nghe được. Theo cách này, dung lượng của thiết bị ghi âm cần thiết có thể xem như giảm đi mà không làm giảm chất lượng âm thanh.
· Trước khi chúng ta nghe được điều gì, thông tin sẽ được phân tích bởi bộ não của chúng ta. Não bộ sẽ dịch âm thanh và lọc bỏ những thông tin không cần thiết. Kỹ thuật âm thanh MPEG làm việc này thay thế cho não bộ. Như vậy, những thông tin lẽ ra phải được lọc bởi não bộ bây giờ không còn cần lưu trữ chiếm giữ không gian đĩa nữa.
II. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MPEG.
1. Lược đồ mã hóa Perceptual Subband.
Bộ mã hóa âm thanh theo “perceptual subband” phân tích liên tục các tín hiệu vào và xác định ra đường cong che (masking curve), đó là mức ngưỡng mà những âm thanh ở dưới nó không thể nghe được bởi hệ thống nghe của con người.
Hình 4.7
Tín hiệu vào được chia thành 1 số dải tần số, gọi là “subband”. Mỗi tín hiệu “subband” được lượng tử hóa theo cách mà sự lượng tử hóa tiếng ồn được bắt đầu bởi việc mã hóa sẽ không vượt qúa đường cong che của subband đó. Sự lượng tử hóa phổ tiếng ồn vì thế thích nghi động với phổ của tín hiệu.Thông tin trên bộ số hóa được dùng trong mỗi subband được truyền dọc theo các mẫu subband được mã hóa. Bộ giải mã sẽ giải mã dòng bit (bitstream) mà không cần biết cách mà bộ mã hóa xác định những thông tin này. Điều này cho phép bộ mã hóa hoạt động với những mức độ khác nhau về chất lượng và độ phức tạp, và cũng cho phép sự phát triển trong tương lai của bộ mã hóa.
2. Giải thích về hiệu qủa che (masking effect).
a. Nén âm thanh MPEG.
MPEG có thể nén 1 dòng bit 32 kbit/s đến 384 kbit/s. Một dòng bit âm thanh PCM thô thì khoảng 705 kbit/s, do đó tỉ số nén tối đa có thể là 22. Tỉ số nén bình thường là 1:6 hay 1:7. 96 kbit/s là xem như trong suốt cho hầu hết các mục đích thực tế. Có nghĩa rằng ta không cần lưu tâm đến bất kỳ sự khác biệt nào giữa tín hiệu gốc và tín hiệu nén đối với nhạc pop hay nhạc rock’n roll. Đối với một số ứng dụng khác như là hòa tấu piano, tốc độ bit có thể lên tới 128 kbit/s.
Để đạt được tỉ số nén này, đối với âm thanh, về cơ bản ta có hai chọn lựa: hay giảm số lần lấy mẫu, hay giảm số bit để lượng tử hoá. Con người có thể nghe âm thanh với tần số từ 20 Hz đến 20 kHz. Theo thuyết của Nyquist, ta phải lấy mẫu âm thanh ở tần số tối thiểu là hai lần tần số cao nhất mà ta muốn phát lại. Tần số lấy mẫu 44,1 kHz là thích hợp. Vấn đề còn lại là phải chọn số bit cho một mẫu mã hóa là bao nhiêu. Thông thường là 16 bit.
Lý do để chọn con số 16 bit bắt nguồn từ tỉ số tín hiệu và nhiễu (s/n). Nhiễu nói ở đây sinh ra do qúa trình số hóa. Cứ mỗi bit thêm vào, ta có tỉ số s/n tốt hơn 6dB (đối với tai người, 6 dB tương ứng với mức to gấp đôi). Aâm thanh CD đạt tới khoảng 90 dB s/n. Mức này phù hợp với phạm vi động của tai người còn tốt. Nghĩa là ta không thể nghe được bất kỳ nhiễu nào đến từ bản thân hệ thống. Điều gì xảy ra nếu ta lấy mẫu với 8 bit? Ta sẽ nghe thấy rất nhiều tiếng sôi trong bản ghi. Dễ dàng nghe thấy nhiễu trong khoảng nghỉ của bản nhạc hay giữa các từ nếu ta ghi âm một giọng nói.
b. Hiệu qủa che.
Giả sử có một âm mạnh với tần số 1000Hz, và một âm kèm theo có tần số 1100Hz nhưng với cường độ âm nhỏ hơn 18dB. Ta sẽ không thể nghe thấy âm này vì nó đã bị che hoàn toàn bởi âm chủ 1000Hz. Nói một cách khác, một âm thanh yếu gần một âm thanh mạnh sẽ bị che. Nếu có một âm thanh khác tần số 2000Hz cũng có mức to thấp hơn âm 1000Hz là 18dB thì ta sẽ nghe được âm này. Để không nghe được âm này ta phải giảm mức to của âm này xuống còn thấp hơn 45dB so với âm chủ 1000Hz. Hiệu qủa che có ý nghĩa rằng ta có thể gia tăng mức ồn nền xung quanh một âm mạnh mà vẫn không nghe được tiếng ồn vì chúng sẽ bị che hoàn toàn. Tăng mức ồn nền còn có nghĩa là dùng ít bit để số hóa. Và điều này cũng giống n...

---