تحليل معلمات الصوت

1. سمعي
يشير إلى موجات صوتية بتردد بين 20 هرتز و 20 كيلوهرتز يمكن أن تسمعها آذان الإنسان.
إذا قمت بإضافة بطاقة صوت مقابلة للكمبيوتر ، وهو ما نطلق عليه غالبًا بطاقة الصوت ، فيمكننا تسجيل جميع الأصوات ، ويمكن تخزين الخصائص الصوتية للصوت ، مثل مستوى الصوت ، كملفات على القرص الصلب للكمبيوتر. على العكس من ذلك ، يمكننا أيضًا استخدام برنامج صوتي معين لتشغيل ملف الصوت المخزن لاستعادة الصوت المسجل مسبقًا.

2. تردد أخذ العينات
يشير إلى عدد عينات الصوت التي تم الحصول عليها في الثانية. الصوت هو في الواقع نوع من موجات الطاقة ، لذلك فهو يتميز أيضًا بخصائص التردد والسعة. يتوافق التردد مع محور الوقت ويتوافق السعة مع محور المستوى. الموجة سلسة بشكل لا نهائي ، ويمكن اعتبار الخيط مؤلفًا من عدد لا يحصى من النقاط. نظرًا لأن مساحة التخزين محدودة نسبيًا ، يجب أخذ عينات من نقاط السلسلة أثناء عملية التشفير الرقمي.
عملية أخذ العينات هي استخراج قيمة التردد لنقطة معينة. من الواضح أنه كلما تم استخراج المزيد من النقاط في ثانية واحدة ، يتم الحصول على مزيد من معلومات التردد. من أجل استعادة شكل الموجة ، كلما زاد تردد أخذ العينات ، كانت جودة الصوت أفضل. كلما كانت الاستعادة أكثر واقعية ، لكنها في نفس الوقت تشغل المزيد من الموارد. بسبب الدقة المحدودة للأذن البشرية ، لا يمكن تمييز التردد العالي جدًا. يتم استخدام تردد أخذ العينات البالغ 22050 بشكل شائع ، و 44100 هو بالفعل جودة صوت القرص المضغوط ، وأخذ العينات من أكثر من 48,000 أو 96,000 لم يعد مفيدًا للأذن البشرية. هذا مشابه لـ 24 إطارًا في الثانية في الأفلام. إذا كان جهاز ستريو ، يتم مضاعفة العينة ويتم مضاعفة الملف تقريبًا.
وفقًا لنظرية أخذ العينات Nyquist ، من أجل ضمان عدم تشويه الصوت ، يجب أن يكون تردد أخذ العينات حوالي 40 كيلو هرتز. لا نحتاج إلى معرفة كيفية ظهور هذه النظرية. نحتاج فقط إلى معرفة أن هذه النظرية تخبرنا أنه إذا أردنا تسجيل إشارة بدقة ، فيجب أن يكون تردد أخذ العينات لدينا أكبر من أو يساوي ضعف الحد الأقصى لتردد الإشارة الصوتية. تذكر ، إنه الحد الأقصى للتردد. .
في مجال الصوت الرقمي ، معدلات أخذ العينات شائعة الاستخدام هي:
  8000 هرتز - معدل أخذ العينات الذي يستخدمه الهاتف وهو كافٍ للكلام البشري
  معدل أخذ العينات 11025 هرتز المستخدم بواسطة الهاتف
  معدل أخذ العينات 22050 هرتز المستخدم للبث الإذاعي
  معدل أخذ العينات 32000 هرتز المستخدم بواسطة كاميرا الفيديو الرقمية miniDV ، DAT (وضع LP)
  قرص مضغوط صوتي 44100 هرتز ، شائع الاستخدام أيضًا في معدل أخذ عينات صوت MPEG-1 (VCD ، SVCD ، MP3)
  معدل أخذ العينات 47250 هرتز المستخدم بواسطة مسجلات PCM التجارية
  معدل أخذ العينات 48000 هرتز للصوت الرقمي المستخدم في miniDV والتلفزيون الرقمي وأقراص DVD و DAT والأفلام والصوت الاحترافي
  معدل أخذ العينات 50000 هرتز المستخدم بواسطة المسجلات الرقمية التجارية
  96000 هرتز أو 192000 هرتز - معدل أخذ العينات المستخدم لـ DVD-Audio وبعض مسارات الصوت LPCM DVD ومسارات صوتية BD-ROM (قرص Blu-ray) ومسارات صوتية HD-DVD (DVD عالي الدقة)

3. عدد بتات أخذ العينات
يُطلق على عدد بتات أخذ العينات أيضًا اسم حجم أخذ العينات أو عدد بتات التكميم. إنها معلمة تستخدم لقياس تذبذب الصوت ، أي دقة بطاقة الصوت أو يمكن فهمها على أنها دقة بطاقة الصوت التي تتم معالجتها بواسطة بطاقة الصوت. كلما زادت القيمة ، زادت الدقة ، وكلما كان الصوت المسجل وتشغيله أكثر واقعية. يشير بت بطاقة الصوت إلى الأرقام الثنائية لإشارة الصوت الرقمية التي تستخدمها بطاقة الصوت عند تجميع ملفات الصوت وتشغيلها. يعكس بت بطاقة الصوت بشكل موضوعي دقة وصف إشارة الصوت الرقمية لإشارة صوت الإدخال. بطاقات الصوت الشائعة هي بشكل أساسي 8 بت و 16 بت. في الوقت الحاضر ، جميع المنتجات السائدة في السوق هي بطاقات صوت 16 بت وما فوق.
يتم تسجيل سعة كل بيانات مأخوذة ، وتعتمد دقة أخذ العينات على عدد بتات أخذ العينات:
  1 بايت (أي 8 بت) يمكنه تسجيل 256 رقمًا فقط ، أي أنه لا يمكن تقسيم السعة إلا إلى 256 مستوى ؛
  2 بايت (أي 16 بت) يمكن أن تكون صغيرة مثل 65536 ، وهو بالفعل معيار CD ؛
  يمكن لـ 4 بايت (أي 32 بت) تقسيم السعة إلى 4294967296 مستويات ، وهو أمر غير ضروري حقًا.

4. عدد القنوات
هذا هو عدد القنوات الصوتية. تم تطوير أحادي واستريو مشترك (ثنائي القناة) الآن إلى أربعة قنوات صوتية (أربع قنوات) وقنوات 5.1.

(1) طريق واحد
Mono هو شكل بدائي نسبيًا من استنساخ الصوت ، وتستخدمه بطاقات الصوت المبكرة بشكل أكثر شيوعًا. لا يمكن إصدار الصوت الأحادي إلا باستخدام مكبر صوت واحد ، كما تتم معالجة بعضها في مكبري صوت لإخراج نفس قناة الصوت. عندما يتم تشغيل المعلومات أحادية الصوت من خلال مكبري صوت ، يمكننا أن نشعر بوضوح أن الصوت يأتي من مكبري صوت. من المستحيل تحديد الموقع المحدد لمصدر الصوت الذي ينتقل إلى آذاننا من منتصف السماعة.

(2) ستيريو
تحتوي القنوات بكلتا الأذنين على قناتين صوتيتين. المبدأ هو أنه عندما يسمع الناس صوتًا ، يمكنهم الحكم على الموقع المحدد لمصدر الصوت بناءً على اختلاف الطور بين الأذنين اليمنى واليسرى. يتم تخصيص الصوت لقناتين مستقلتين أثناء عملية التسجيل ، وذلك لتحقيق تأثير توطين صوتي جيد. هذه التقنية مفيدة بشكل خاص في تقدير الموسيقى. يمكن للمستمع أن يميز بوضوح الاتجاه الذي تأتي منه الآلات المختلفة ، مما يجعل الموسيقى أكثر إبداعًا وأقرب إلى التجربة في الموقع.

صوتان هما الاستخدام الأكثر شيوعًا حاليًا. في الكاريوكي ، أحدهما لتشغيل الموسيقى والآخر لصوت المغني ؛ في VCD ، أحدهما يُدبلج باللغة الماندرين والآخر يُدبلج بالكانتونية.

(3) صوت محيط رباعي النغمات
يحدد المحيط رباعي القنوات أربع نقاط صوتية ، أمامي يسار ، أمامي يمين ، خلفي يسار ، ويمين خلفي ، ويحيط الجمهور بهذه النقاط الصوتية الأربع. في الوقت نفسه ، يوصى أيضًا بإضافة مضخم صوت لتحسين معالجة تشغيل الإشارات ذات التردد المنخفض (وهذا هو سبب انتشار أنظمة مكبرات الصوت ذات 4.1 قناة اليوم). بقدر ما يتعلق الأمر بالتأثير الكلي ، يمكن لنظام القنوات الأربع أن يجلب للمستمعين الصوت المحيطي من اتجاهات مختلفة متعددة ، ويمكنه الحصول على التجربة السمعية للتواجد في مجموعة متنوعة من البيئات المختلفة ، ومنح المستخدمين تجربة جديدة تمامًا. في الوقت الحاضر ، تم دمج تقنية القنوات الأربع على نطاق واسع في تصميم العديد من بطاقات الصوت المتوسطة إلى الراقية ، لتصبح الاتجاه السائد للتطوير المستقبلي.

(4) قناة
5.1 تم استخدام القنوات على نطاق واسع في العديد من المسارح التقليدية والمسارح المنزلية. تعتمد بعض تنسيقات ضغط تسجيل الصوت الأكثر شهرة ، مثل Dolby AC-3 (Dolby Digital) و DTS وما إلى ذلك ، على نظام الصوت 5.1. القناة ".1" هي قناة صبووفر مصممة خصيصًا يمكنها إنتاج مضخم صوت بمدى استجابة تردد من 20 إلى 120 هرتز. في الواقع ، يأتي نظام الصوت 5.1 من 4.1 محيطي ، والفرق هو أنه يضيف وحدة مركزية. هذه الوحدة المركزية مسؤولة عن نقل الإشارة الصوتية تحت 80 هرتز ، مما يساعد على تقوية الصوت البشري عند مشاهدة الفيلم ، وتركيز الحوار في منتصف مجال الصوت بأكمله لزيادة التأثير الكلي.
في الوقت الحالي ، قدم العديد من مشغلات الموسيقى عبر الإنترنت ، مثل QQ Music ، موسيقى 5.1 قناة للاستماع التجريبي والتنزيل.

5. الإطار
مفهوم الإطارات الصوتية ليس واضحًا مثل إطارات الفيديو. يمكن لجميع تنسيقات ترميز الفيديو تقريبًا التفكير في الإطار كصورة مشفرة. ومع ذلك ، يرتبط الإطار السمعي بتنسيق التشفير الذي يتم تنفيذه بواسطة كل معيار تشفير. لأنه إذا كان PCM (بيانات صوتية غير مشفرة) ، فإنه لا يحتاج إلى مفهوم الإطارات على الإطلاق ، ويمكن تشغيله وفقًا لمعدل أخذ العينات ودقة أخذ العينات. على سبيل المثال ، بالنسبة للصوت المزدوج مع معدل أخذ العينات 44.1 كيلو هرتز ودقة أخذ العينات 16 بت ، يمكنك حساب أن معدل البت هو 44100 * 16 * 2 بت في الثانية ، والبيانات الصوتية لكل ثانية ثابتة 44100 * 16 * 2 / 8 بايت.
إطار amr بسيط نسبيًا. تنص على أن كل 20 مللي ثانية من الصوت عبارة عن إطار ، وكل إطار صوتي مستقل. من الممكن استخدام خوارزميات ترميز مختلفة ومعلمات ترميز مختلفة.
يعد إطار mp3 أكثر تعقيدًا قليلاً ويحتوي على مزيد من المعلومات ، مثل معدل أخذ العينات ومعدل البت ومعلمات متنوعة.

6. دورة
يتم استخدام عدد الإطارات المطلوبة للمعالجة الواحدة بواسطة جهاز صوت كوحدة للوصول إلى البيانات وتخزين البيانات الصوتية بواسطة جهاز الصوت.

7. وضع متشابك
طريقة تخزين الإشارات الصوتية الرقمية. يتم تخزين البيانات في أرتال مستمرة ، أي يتم تسجيل عينات القناة اليسرى وعينات القناة اليمنى للإطار 1 أولاً ، ثم يبدأ تسجيل الإطار 2.

8. وضع غير متشابك
أولاً ، قم بتسجيل عينات القناة اليسرى لجميع الإطارات في فترة ما ، ثم قم بتسجيل جميع عينات القناة اليمنى.

9. معدل البت
  يُطلق على معدل البت أيضًا معدل البت ، والذي يشير إلى مقدار البيانات التي يتم تشغيلها بواسطة الموسيقى في الثانية ، ويتم التعبير عن الوحدة بالبتات ، وهي بتات ثنائية. bps هو معدل البت. b هي بت (بت) ، s هي الثانية (الثانية) ، p هي كل (لكل) ، بايت واحد يساوي 8 بتات ثنائية. وهذا يعني أن حجم ملف أغنية مدتها 4 دقائق بسرعة 128 بت في الثانية يتم حسابه على هذا النحو (128/8) * 4 * 60 = 3840 كيلو بايت = 3.8 ميجابايت ، 1B (بايت) = 8b (بت) ، وعمومًا mp3 يكون مفيدًا في معدل حوالي 128 بت ، وهو أيضًا بحجم 3-4 BM.

  أعلى مستوى من الدقة في تطبيقات الكمبيوتر هو ترميز PCM ، والذي يستخدم على نطاق واسع لتخزين المواد وتقدير الموسيقى. يتم استخدامه في الأقراص المضغوطة وأقراص DVD وملفات WAV الشائعة لدينا. لذلك ، أصبح PCM ترميزًا غير ضياع وفقًا للاتفاقية ، لأن PCM يمثل أفضل مستوى دقة في الصوت الرقمي. هذا لا يعني أن PCM يمكنه ضمان الدقة المطلقة للإشارة. يمكن لـ PCM فقط تحقيق أكبر درجة من القرب اللامتناهي.

  يعد حساب معدل البت لدفق صوت PCM مهمة سهلة للغاية ، قيمة معدل أخذ العينات × قيمة حجم العينة × رقم القناة بت في الثانية. ملف WAV بمعدل أخذ العينات 44.1 كيلو هرتز ، وحجم أخذ العينات 16 بت ، وترميز PCM ثنائي القناة ، ومعدل بياناته 44.1 كيلو × 16 × 2 = 1411.2 كيلو بايت في الثانية. يستخدم قرص الصوت المضغوط الشائع الخاص بنا ترميز PCM ، ويمكن أن تحتوي سعة القرص المضغوط على 72 دقيقة فقط من معلومات الموسيقى.

  تتطلب الإشارة الصوتية المشفرة ثنائية القناة PCM مساحة 176.4 كيلوبايت في ثانية واحدة ، وحوالي 1 ميجا بايت في دقيقة واحدة. هذا غير مقبول لمعظم المستخدمين ، وخاصة أولئك الذين يحبون الاستماع إلى الموسيقى على الكمبيوتر. شغل القرص ، هناك طريقتان فقط ، فهرس الاختزال أو الضغط. لا يُنصح بتقليل مؤشر أخذ العينات ، لذلك طور الخبراء أنظمة ضغط متنوعة. الأكثر أصالة هي DPCM و ADPCM والأكثر شهرة هي MP10.34. لذلك ، فإن معدل الكود بعد ضغط البيانات أقل بكثير من الكود الأصلي.