теория12. Тория по зад.1. Исследование распознаваемости, разборчивости и качества аудиосигналов
 Скачать 157.91 Kb.
|
|
Исследование распознаваемости, разборчивости и качества аудиосигналов Звук, звуковые сигналы, возможность слухового восприятия – неотъемлемые составляющие полноценной жизни человека, среды его обитания. Звуковое и радиовещание стали неотъемлемой частью жизни общества, важным средством политического, эстетического и нравственного воздействия на население. Радиовещание по-прежнему, несмотря на популярность телевидения, остается основным источником информации для миллионов людей. Одним из главных преимуществ радиовещания как средства доставки информации является оперативность, недостижимая пока телевидению. В стране сосуществуют общероссийское, региональное и местное вещание с государственными, муниципальными и частными формами собственности. Становление полноценных вещательных компаний, создающих или ретранслирующих программы и распространяющих их при помощи собственных радиовещательных передатчиков, идет крайне медленно. Тем не менее радиовещание в России по-прежнему популярно и его регулярно слушает более 80% населения нашей страны (рис. 1). Рис. 1. "Слушаете ли вы радио?" Данные опроса 1500 респондентов из 65 городов России, проведенного в марте 1999 г.  Цифровая обработка звуковых вещательных сигналов (ЗВС) – не самоцель, а средство оптимизации передачи таких сигналов по каналам и трактам. Цифровая передача ЗВС получила очень широкое распространение. Основная причина использования именно цифровых методов обработки заключается в возможности реализовать достаточно сложные алгоритмы обработки, причем часто в виде одной микросхемы. Не менее важной причиной применения цифровых систем, в частности, в подвижной связи является также возможность обеспечения скрытности передачи. Вопросы, связанные с обработкой сигналов в каналах звукового вещания (КЗВ), рассмотрены в работах [1-9]. В настоящем пособии акцентируется внимание на специфических вопросах, связанных с углубленным изучением первичного цифрового преобразования и компактного представления ЗВС, автоматического регулирования уровня таких сигналов в канале звукового вещания и их аудиопроцессорной обработки в трактах вторичного распределения, с анализом искажений сигнала на всех этапах его передачи по многозвенным (составным) КЗВ. Практикум по цифровой обработке аудиосигналов построен с использованием редактора звуковых файлов Cool Edit и математических пакетов Mathcad и Matlab. Предусмотрено освоение работы с редактором непосредственно в ходе выполнения заданий, поэтому в каждом из них подробно описана последовательность действий и приведены иллюстрации соответствующих интерфейсов. Серия аудио редакторов Cool Edit создана - Дэвидом Джонсом. Редактор является свободно распространяемым (ShareWare), его всегда можно найти в Internet на сайте www.syntrillium.com. Редакторы из серии Cool Edit работают под управлением Win'95, '98, ME, NT4, Win2k и XP. Редактор может работать с любым типом звуковых карт (хоть с восьмибитными), при этом расширяя свои возможности в зависимости от класса качества звуковой карты. В 2003 году продукт Cool Edit Pro был полностью продан корпорации Adobe (www.adobe.com), после чего получил новое название Adobe Audition. Работа с редактором подробно описана в книгах Романа и Юрия Петелиных [9-12] (http://www.petelin.ru). Редактор рассчитан на неискушенного пользователя, не вызывает трудностей при освоении и во многом напоминает текстовый редактор Word. В верхней части главного окна программы расположена панель инструментов, внешний вид и состав которой можно формировать по своему усмотрению, В правой нижней части окна расположены кнопки, похожие на кнопки управления магнитофоном. С их помощью осуществляется управление отображением, записью и воспроизведением сэмплов. Предполагается, что в ходе выполнения практикума учащиеся будут, в основном, использовать заранее подготовленные записи радиовещательных программ, или музыкальные диски. Это обеспечивает возможность работы с высококачественными звуковыми сигналами. Редактор обеспечивает возможность выполнения практически всех видов преобразования и компактного представления звукового сигнала, которые используются в трактах канала звукового вещания. Студийная обработка, которая используется в тракте формирования программ. Согласование параметров сигнала с возможностями тракта первичного и вторичного распределения программ, системы регулирования уровня, шумопонижения, компактного представления, частотной обработки. Достоинством редактора является возможность анализа статистических и частотных свойств сигнала, анализ мгновенных и усредненных спектров, построение гистограмм вероятности появления сигнала с заданными амплитудными значениями. Возможности редактора не ограничиваются только процессами обработки звукового сигнала. С его помощью можно изучать процессы амплитудной модуляции радиосигнала, формирования сигнала одной боковой полосы частот, фазовой манипуляции, формирования цифровых последовательностей. Поэтому освоение аудио редактора полезно и при изучении других дисциплин университетского курса. Программа CoolEdit предназначена для работы с оцифрованным звуком, т.е. аналоговые звуковые волны должны быть предварительно преобразованы (сэмплированы) в последовательность двоичных цифровых отсчетов. Такое преобразование осуществляется в аналого-цифровом преобразователе (АЦП). В результате работы АЦП получается цифровой образ звука, то, что в английском языке именуется Waveform. Волновые формы хранятся на жестком диске в файлах различных форматов. Чаще всего, это файлы с расширением waw. Таким образом, waw-файлы служат стандартными элементарными блоками, кирпичиками при синтезе в CoolEdit аудиокомпозиции (например, песни). В принципе, существует два метода редактирования звуковых данных: разрушающий и неразрушающий. При разрушающем методе преобразования (вырезка, вставка, обработка эффектом и т. д.) применяются непосредственно к исходному waw-файлу так, что изменяются сами первоначальные звуковые данные, в то время как неразрушающее редактирование подразумевает, что файл на диске фактически не изменяется. Вместо этого каждая операция редактирования сохраняется как команда, которую нужно выполнить при воспроизведении волновой формы. Например, при разрушающем редактировании изменение громкости звука фактически изменило бы амплитуду волновой формы. А при неразрушающем редактировании изменение громкости будет вызвано выполнением последовательности команд, которые, по существу, являются инструкциями программе о том, как перестраивать коэффициент передачи усилителя звуковой карты. В CoolEdit используются и разрушающие, и неразрушающие методы редактирования. Однако даже разрушающее редактирование не будет применено непосредственно к исходной волновой форме до тех пор, пока вы не сохранили файл. Здесь реализован метод, который можно назвать отсроченным разрушающим редактированием. Когда вы в CoolEdit открываете waw-файл, программа помещает копию файла во временный каталог и использует эту копию для редактирования. Исходный файл остается неизменным до тех, пока вы не сохраните изменения на диске (например, выбирая из меню Fale команду Save...). И только когда вы сохраняете внесенные изменения, CoolEdit записывает поверх исходного файла файл с теми изменениями, которые вы сделали в файле-копии. Поскольку весь редактируемый в CoolEdit материал хранится во временных файлах-копиях, имеется принципиальная возможность защитить вашу работу от всевозможных сбоев компьютера, питания, операционной системы и т.п. Если в процессе редактирования произойдет, например, отключение питания, то после перезагрузки компьютера и запуска CoolEdit программа предложит вам продолжить редактирование с того места, на котором оно было прервано. В CoolEdit существуют два принципиально различных режима работы: редактирование отдельных волновых форм и совместное мультитрековое редактирование совокупности волновых форм. Для каждого из режимов предусмотрены свое главное меню и свое главное окно: EditWaveform и MultitrackView - два различных по назначению звуковых редактора, объединенных в функциональный комплекс. Важно понимать, что операции редактирования, выполняемые EditWaveform (подобные вырезке, вставке и обработке эффектами), по своей сути являются разрушающими, и когда вы сохраняете файл, изменения вносятся непосредственно в волновую форму. Редактирование, выполненное в MultitrackView (типа переноса, состыковки волновых форм, изменения громкости, панорамы, параметров эффектов реального времени), является неразрушающим. При отсроченном разрушающем редактировании есть возможность использовать в CoolEdit функцию многократной отмены операций Undo. Когда вы применяете разрушающее редактирование к waw-файлу, CoolEdit сохраняет копию того файла, который существовал до редактирования. Это делается для каждой выполненной вами операции редактирования. Вы можете «путешествовать» как назад, так и вперед по всей предыстории редактирования. Многократная функция Undo дает вам свободу при работе над волновыми формами. Вам не стоит переживать о том, что самый интересный результат творчества окажется безвозвратно утраченным. Однако за свободу приходится платить. В данном случае возможность многократной отмены операций достигается ценой затрат дисковой памяти. Правда, все автоматически созданные копии будут также автоматически и удалены с жёсткого диска, когда вы закроете файл или выйдете из программы. Но непосредственно в процессе работы с CoolEdit нужно иметь на диске много свободного места. Впрочем, вы можете ограничить максимальное число уровней Undo или вовсе выключить эту функцию, если есть проблемы с дисковым пространством. Во многих музыкальных редакторах, имеющих средства обработки аудиоданных, предусмотрены два варианта использования эффектов: применение эффекта в реальном времени и пересчет звуковых данных. Первый вариант удобнее, поскольку вы регулируете параметры эффекта и тут же слышите результат. Однако при этом требуется высокопроизводительный компьютер. Применение эффекта путём пересчета позволяет обрабатывать звуковые данные с помощью относительно слабого компьютера, но процесс обработки может продолжаться десятки минут. Поневоле не захочешь лишний раз вносить улучшения, пробовать что-нибудь новенькое. Оптимальная стратегия использования эффектов могла бы состоять в следующем. Сначала, включив циклический режим воспроизведения волновой формы, в реальном времени вы подбираете параметры эффекта, наилучшим образом соответствующие вашему замыслу, затем единственный раз пересчитываете волновую форму, применив к ней эффект с уже подобранными параметрами. Результаты работы оформляются в виде звуковых файлов, распечаток сигналограмм, а также результатов спектрального и статистического анализа свойств сигнала до и после обработки, выводов после проведения пробного прослушивания или субъективно-статистических экспертиз. |