A DIGITÁLIS HANG Mi a hang? A hang valamilyen rugalmas közegben terjedő rezgéshullám ami az élőlényekben hangérzetet kelt. A hang terjedési sebessége.

Az előadások a következő témára: "A DIGITÁLIS HANG Mi a hang? A hang valamilyen rugalmas közegben terjedő rezgéshullám ami az élőlényekben hangérzetet kelt. A hang terjedési sebessége."— Előadás másolata:

1

2 A DIGITÁLIS HANG

3 Mi a hang? A hang valamilyen rugalmas közegben terjedő rezgéshullám ami az élőlényekben hangérzetet kelt. A hang terjedési sebessége normál páratartalmú +15 o C hőmérsékletű levegőben 340 m/s. A hangsebesség függ az átvivő közeg sűrűségétől és rugalmasságától. Jele: c; Mértékegysége: m/s A frekvencia egysége a Hertz (Hz) 1Hz= 1 periódus /sec

4 A hang jellemzői Csillapodó rezgőmozgás Tiszta és összetett hang

5

6 A HANGÁTVITELI LÁNC ERŐSÍTÉS VISSZAALAKÍTÁS ÁTALAKÍTÁS Elsődleges: mikrofon Másodlagos: analóg lemezjátszófej magnófejek - R-DAT foto-optikai- CD-lejátszó Feszültség és/vagy teljesítmény növelése A hang hallhatóvá tétele Hangsugárzók: hangfal hangdoboz hangoszlop fejhallgató ZAVARÓ JEL

7 JEL - ZAJ VISZONY Az átviteli csatornán a hasznos jel mellett megjelenő zavaró jel. A hasznos és a zavaró jel viszonyát JEL-ZAJ viszonynak nevezzük. OKA: az elektromos alkatrészek zajfeszültsége HiFi jel zaj-viszony: 46dB

8 DINAMIKA Valamely átviteli csatorna dinamikáján a kifogástalanul reprodukálható kimenőjel maximális értékének és a még zajmentesnek érzékelt kimenőjel maximális értékének a viszonyát értjük. A dinamikát felülről a maximális kivezérelhetőség, alulról pedig a rendszerzaj szabályozza.

9 8 Hangintenzitás A hang, mint fizikai inger erősségének jellemzői.  Hangintenzitás A hang terjedési irányára merőleges, egységnyi felületen, időegység alatt áthaladó hangenergia értéke. Jele: IMértékegysége: W/m 2 Intenzitási alapszint: I 0 = 10 -12 W/ m 2 Csendes beszéd: 10 -7 W/m 2 Kiabálás: 10 -4 W/m 2 Halk erdei zajok: 10 -9 W/m 2 Zongora (max): 10 -2 W/m 2 Légó sziréna: 10 2 W/m 2 Lökhajtásos repülő: 10 5 W/m 2

10 AZ EMBERI FÜL HALLÁSÁTFOGÁSA Hallásküszöb: valamely adott frekvenciájú tiszta hang azon legkisebb nyomásértéke, amely egy normális hallású ember hallószervében a hang érzetét kelti. Fájdalomküszöb : egy adott frekvenciájú tiszta hang azon legnagyobb nyomásértéke, amelyet normális hallású ember még fájdalom nélkül el tud viselni.

11 A DIGITÁLIS JEL JELLEMZŐI A digitális jel impulzusok sorozatából áll, szemben az analóg jel időben folytonos jellegével. A hőmérséklet és tápfeszültség ingadozásra érzéketlen; Érzéketlenebb az átviteli csatorna zajai iránt; Nagy jelátviteli sebesség; Tetszőleges számú minőségromlás nélküli másolási lehetőség; Nagyobb jel-zaj viszony és dinamikatartomány; Nincs jeltorzulás ELŐNYEI:

12 A DIGITÁLIS JEL JELLEMZŐI HÁTRÁNYAI: A digitális jel érzékeny az adatvesztésre – javító áramkörök használata A jelfeldolgozást végző áramkörök bonyolultak

13 A SZÁMÍTÓGÉP HANGJA A számítógép részt vesz a hangok rögzítésében tárolásában előállításában. A digitalizálás minőségét két tényező határozza meg: mintavételi frekvenciamintavételi frekvencia minta mérete (a felbontás minősége)minta mérete (a felbontás minősége) 8 bit 16 bit 256 65536 szintre bontja a hangot 1 V körüli analóg jelet 65535 részre azaz 0,000015 V-ra bont fel!

14 A HANGDIGITALIZÁLÁS FOLYAMATA PCM (Pulse Code Modulation): az analóg jelet időben diszkrét impulzusok sorozatává alakítják. Az amplitúdóértékek információ- tartalmát binárisan kódolt kódszó-sorozatok hordozzák. Mintavétel Analóg - digitális átalakítás KódolásSávhatárolás Analóg jel PCM jel 0110101101

15 SÁVHATÁROLÁS A mintát az analóg hangjelből a azonos időközönként kell venni. 3 bites rendszer esetén az analóg jel feszültségét 2 3 azaz 8 részre bontjuk a függőleges tengelyen, 16 bit esetén 2 16 azaz 65536 részre bontjuk 1 mp alatt. Ezek lesznek a kvantálási lépcsők Minél többfelé osztjuk az analóg jel feszültségét, annál pontosabban tudjuk rekonstruálni az A/D átalakítás során.

16 A DIGITÁLIS JELÁTALAKÍTÁS LÉPÉSEI Shanon-féle mintavételi tétel (1948) : A digitális jelsorozatból akkor lehet az eredeti jelet veszteség nélkül visszaállítani, ha a mintavételi frekvencia értéke f m legalább kétszerese az analóg jelben előforduló legnagyobb frekvencia f max értékének MINTAVÉTELEZÉS f m = vagy > 2 f max Az emberi fül hallástartománya: 16 Hz -20.000 Hz A HiFi norma átviteli frekvenciája: 20 Hz- 20.000 Hz 20.000 X 2,2 +100=44.100 Hz (44,1 KHz)

17 A/D ÁTALAKÍTÁS, KVANTÁLÁS Az amplitúdóminták bináris kódszavakhoz való hozzárendelését nevezzük kvantálásnak. A mintavétel során, az amplitúdóminták végtelen sok értéket vehetnek fel. Az A/D átalakító a még analóg jelet a kimenetén meghatározott számú bináris adattá alakítja át. Minél több a kvantumlépcső, annál hosszabbak a kódszavak, annál pontosabb lesz az analóg jel rekonstrukciója.

18 A DIGITALIZÁLÁS LÉPÉSEI 0 2 1 3 4 5 6 Decimális kód Bináris kód

19 DIGITÁLIS HANGFORMÁTUMOK.MP3: MPEG Audio Layer 3, 12:1 tömörítési ráta.WAV: Windows alatti hangformátum. A mintavételi frekvencia 11025 Hz, 22050 Hz, 44100Hz, a minta mérete 8-16 bit.MID: MIDI (Musical Instrument Digital Interface)hangformátum. MIDI -szekvenszer program és hangkártya segítségével lehet több csatornán hangot előállítani.AU: UNIX alatti hangformátum, 8-16 bit-es.VOC: a Creative Labs. fejlesztette ki. DOS alatti hangformátum.

20 A hangkártyák felépítése DAC/ACD ISA/PCI S/PDIFFM szint memhullámt Analóg erősítő DSP CD bemenet MIDI

21 A hangkártyák felépítése