9 На чем основан алгоритм сжатия звука в стандарте mpeg.

 Для компрессии звука в стандарте MPEG-1 была выбрана технология с потерей данных и, соответственно, некоторым ухудшением качества по сравнению с исходным.

    Основу созданного алгоритма составила так называемая "психоакустическая модель", представляющая собой изученные свойства восприятия звуковых сигналов слуховым аппаратом человека. При этом для сжатия используется методика "кодирования воспринимаемого" (perceptual coding) при которой из исходного звукового сигнала удаляется информация, малозаметная для слуха. В результате, несмотря на изменение формы и спектра сигнала, его слуховое восприятие практически не меняется, а степень сжатия оправдывает незначительное уменьшение качества.

    Основные приемы удаления части информации базируются на особенности человеческого слуха, называемой "маскированием": при наличии в спектре звука ярко выраженных пиков (преобладающих гармоник) более слабые частотные составляющие, лежащие в непосредственной близости от них, слухом практически не воспринимаются. Также ослабляется чувствительность человеческого уха и на периоды в 100 мс после и 5 мс до возникновения сильных (особенно шумовых) звуков. Кроме этого, ухо не способно различать и сигналы, по мощности лежащие ниже определенного уровня, (разного для разных частотных диапазонов). Учет этих особенностей при кодировании позволяет существенно экономить на наименее значимых, с точки зрения восприятия человеком, деталях звучания.

Технически, процесс компрессии включает несколько этапов. Первоначально входной цифровой поток звукового сигнала очищается от заведомо неслышных составляющих (слабые звуки, низкочастотные шумы, наивысшие гармоники) и разбивается на мелкие кадры, каждый из которых затем преобразуется в спектральное представление и делится на ряд частотных полос. Внутри каждой из таких полос производится описанное выделение и удаление маскируемых звуков, обеспечивающее общее сокращение объема данных сразу более чем два раза. Далее каждый кадр подвергается адаптивному кодированию прямо в спектральной форме.

    При декодировании серия сжатых мгновенных спектров сигнала преобразуется обратно в обычную цифровую волновую форму.

    Стандартом MPEG-1 предусматривается три уровня компрессии моно и стерео звуковых сигналов: Layer I, II и III. Эти уровни различаются достигаемой степенью сжатия и качеством звучания получаемых цифровых потоков. Layer I обеспечивает наименьшую компрессию (1:4) при потоке данных 192 Кбит/с на канал. Более эффективный Layer II дает сжатие до 6-8 раз и поток - 96-128 Кбит/с на канал. Layer III (более известный как формат MP3) обеспечивает вполне приемлемое звучание уже при скорости 56-64 Кбит/с на канал, что соответствует компрессии в 10-12 раз.

10. Понятие о стереофонии и ее особенности по сравнению с монофонической передачей. Требования к системе стереофонического радиовещания.

Стереофонией называют передачу звука из одного помещения в другое (вторичное) с сохранением стереоэффекта.

Монофонический канал передачи не способен создавать у слушателя вторичное звуковое поле, адекватно отраженного поля первичного помещения. Стереофоническая передача сигнала позволяет: 1. Локализовать кажущийся источник звука в пространстве. Это создает пространственное впечатление и объемность звучания. 2. Создать на приемной стороне акустическую атмосферу первичного помещения, т.е. воспроизводить не только прямые звуки, но и отраженные (диффузные). Это придает звучанию звонкость, гулкость (зависит от помещения). 3. Обеспечить возможность выделения звучания отдельных источников звука. Этот эстетический эффект называется прозрачностью. 4. Обеспечить правильную передачу тембров (естественное звучание).

Для стереофонической передачи необходимо иметь 2 канала, обеспечивающих эффективную локализацию звука. Весь комплекс звуковых ощущений, отличающийся стереофоническим звучанием от монофонического есть результат различия сигналов стереопары. Сигналы могут отличаться по времени поступления, фазе и уровню. Образ кажущегося источника звука.

Излучаемые громкоговорителями сигналы не имеют различий по времени и уровню, а также полученные от одного источника. Громкоговорители включаются синфазно. В этом случае звучание обоих громкоговорителей сливаются в единый звуковой образ, который кажется слушателю расположенным в точке О, по середине линии В.

Для получения на приемной стороне стереоэффекта, при способе MS, необходимо суммарно- разностное преобразование сигналов, которое заключается в получении сигналов пропорциональных сумме и разности напряжений на выходе микрофона. Л=M+S П=M-S

11) Способ Х и У получения стереосигнала.

В этом случаи оба микрофона расположены на одной стойке один под другим. Характеристики направленности микрофонов Х и У-восмерки.Микрофоны развернуты так чтобы между осями мах чуствительности был угол 90 градусов.

Если источник звука расположена на оси Х то он не создает ЭДС на вых микроф У и наоборот.При расположении ИЗ между осями Х У напр на вых микрофонов будет изменяться от 0 до некоторого мах значения.Если при смещении ИЗ напряжение на вых одного из микрофонов возрастает то на вых другого будет уменьшатся.Микрофоны Х и У подключаются к идентичным каналам передачи На вых каналов будет восприниматься эффект локализации звука.Без дополнительных преоброзований способ Х и У не обладает совместимостью.

Способ MS получения стереосигнала.

При этом способе оба микрофона распологаются на одной стойке.Однако один микрофон(M) имеет широкую ДН направленность круга,а другой (S) ДН в виде восьмерки оси которой параллельны сцене.

Диаграмма направленности микроф M и S зависит от угла прихода звука относительно вертикальной оси симметрии.

Для получения на прямой стоне стереоэффекта при способе MS на передающей стороне необходимо суммарно-разностное преобразование позволяющее получить сигналы равные сумме и разности напряжений на вых микрофонов.(Суммарно разностный преобразователь)

Для гальванической развязки каналов (M+S и M-S) необходимо подключить эти каналы к соответствующим плечам моста через трансформаторы,при чем Rвх.трансф>>Rплеча. (ДН после суммарно разностного преобразования) Полная совместимость, т.к. сигнал микрофона M является полноценным моносигналом. Возможность электрическим путем менять стереофоничность , путем смешивания сигналов микрофонов M и S в различных пропорциях.

Способ Х и У получения стереосигнала.

В этом случаи оба микрофона расположены на одной стойке один под другим. Характеристики направленности микрофонов Х и У-восмерки.Микрофоны развернуты так чтобы между осями мах чуствительности был угол 90 градусов.

Если источник звука расположена на оси Х то он не создает ЭДС на вых микроф У и наоборот.При расположении ИЗ между осями Х У напр на вых микрофонов будет изменяться от 0 до некоторого мах значения.Если при смещении ИЗ напряжение на вых одного из микрофонов возрастает то на вых другого будет уменьшатся.Микрофоны Х и У подключаются к идентичным каналам передачи На вых каналов будет восприниматься эффект локализации звука.Без дополнительных преоброзований способ Х и У не обладает совместимостью.

Способ MS получения стереосигнала.

При этом способе оба микрофона распологаются на одной стойке.Однако один микрофон(M) имеет широкую ДН направленность круга,а другой (S) ДН в виде восьмерки оси которой параллельны сцене.

РИС1-Диаграмма направленности микроф M и S зависит от угла прихода звука относительно вертикальной оси симметрии.

РИС2-Для получения на прямой стоне стереоэффекта при способе MS на передающей стороне необходимо суммарно-разностное преобразование позволяющее получить сигналы равные сумме и разности напряжений на вых микрофонов.(Суммарно разностный преобразователь)

РИС3-Для гальванической развязки каналов (M+S и M-S) необходимо подключить эти каналы к соответствующим плечам моста через трансформаторы,при чем Rвх.трансф>>Rплеча. (ДН после суммарно разностного преобразования)

РИС4-Полная совместимость, т.к. сигнал микрофона M является полноценным моносигналом.

Возможность электрическим путем менять стереофоничность , путем смешивания сигналов микрофонов M и S в различных пропорциях.