Обработка звуковой информации

Для кодирования звуковой информации применяют следующие методы:

1. Цифро-аналоговое (Digital to Analogue Conversion) и аналого-цифровое преобразование, которое выполняют цифро-аналоговый (ЦАП) и аналогово-цифровой (АЦП) преобразователи соответственно. АЦП периодически определяет уровень звукового сигнала и превращает этот отсчет в цифровой код. Цифровые выборки звукового сигнала хранятся в памяти компьютера в виде wav-файлов. Считанный с диска цифровой сигнал преобразуется с помощью ЦАП в аналоговый, который можно усилить и подать на колонки. ЦАП множество промежуточных отсчетов приближает к реальному – аналоговому сигналу. Качество выходного сигнала ЦАП зависит от количества цифровых разрядов, принимающих участие в его формировании. В настоящее время для создания чистого звука используют 18 и 24 разрядный код.

2. Синтез. Современные аудиоадаптеры синтезируют звук следующими способами:

– методом частотной модуляцией FM (Frequency Modulation). Синтез осуществляется при помощи нескольких генераторов сигнала со взаимной модуляцией. Каждый генератор снабжается схемой управления частотой и амплитудой сигнала и образует «оператор» (OPL) – базовую единицу синтеза. Схема соединения операторов и их параметры определяют тембр звучания. Метод основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, т.е. кодом. По специальному алгоритму из простых синусоидальных колебаний формируются стандартные ноты, которым дополнительно придают окраску, присущую тому или иному инструменту. Такой метод синтеза имеет средние звуковые характеристики, поэтому на звуковых картах устанавливаются сложные системы фильтров против звуковых помех, возникающих из-за потерь информации при преобразовании.

– методом волнового синтеза WS (Wavetable Synthesis). В этом случае звуки выбираются из специальной таблицы звуков WT (Wave Table). Данный метод обеспечивает более реальное звучание. Красота звучания при этом зависит от размеров волновой таблицы. Суть метода состоит в следующем: на звуковой карте устанавливается модуль ПЗУ (ROM) с зашитыми в него оцифрованными образцами звучания музыкальных инструментов – сэмплами (samples). Числовые коды выражают тип инструмента, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения и др. параметры. После оцифровки все сэмплы объединяются в патч – набор фрагментов звучания инструмента во всем рабочем диапазоне частот. WT-процессор по одному тону инструмента воспроизводит все остальные звуки. Многие производители оснащают свои звуковые карты модулями ОЗУ (RAM), дающими возможность записывать новые сэмплы, расширяя тембровую палитру синтезатора.

– на основе моделирования. Этот метод использует математические модели звукообразования реальных музыкальных инструментов для генерации в цифровом виде волновых форм, которые преобразуются в звуковой сигнал при помощи ЦАП. MIDI интерфейс (Musical Instruments Digital Interface – цифровой интерфейс музыкальных инструментов) определяет протокол передачи команд по стандартному интерфейсу. Под MIDI понимается также способ соединения инструментов – кабели, разъемы, способ передачи сигналов – и набор команд-сообщений, передаваемых между инструментами. Компьютер посылает на MIDI-интерфейс специальные коды, обозначающие действие, которое должно произвести MIDI-устройство. MIDI–сообщение содержит ссылки на ноты, а не запись музыки как таковой. Звуковая карта самостоятельно интерпретирует звуковые коды и приводит им в соответствие звуковые сэмплы, хранящиеся в ее памяти. В свою очередь компьютер может через MIDI управлять различными “интеллектуальными” музыкальными инструментами с соответствующим интерфейсом. Управляющие команды для синтеза звука могут поступать на звуковую карту не только от компьютера, но и от другого, например, MIDI устройства. Этот метод требует больших вычислительных мощностей, поэтому чаще всего математические расчеты возлагаются на ЦП компьютера, однако процессор может также встраиваться в MIDI-клавиатуру или музыкальный синтезатор.

Дата добавления: 2014-01-20