Система улучшенного кодирования AAC — КиберПедия 

История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Система улучшенного кодирования AAC

2019-09-04 192
Система улучшенного кодирования AAC 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Advanced Audio Coding (AAC) — формат аудиофайла с потерями. Изначально создавался как преемник MP3 с улучшенным качеством кодирования. Формат AAC вышел в свет в 1997 году как новая, седьмая часть семейства MPEG-2. Существует также формат AAC, известный как MPEG-4 Часть 3. По своей эффективности ААС вдвое превосходит Уровень II и в 1,4 раза Уровень III стандарта MPEG-2. Высококачественное воспроизведение звука достигается уже при скорости цифрового потока 96 кбит/с. В стандарте поддерживается широкий набор параметров и возможностей: частоты дискретизации от 8 до 96 кГц, моно- и стереосигналы, три профиля - основной (Main), упрощенный (LC - Low Complexity), масштабируемый (SSR - Scalable Sampling Rate). Одновременно может быть описано до 16 звуковых программ, состоящих из большого числа сигналов звука и данных. Как и самый сложный из предшествующих, Уровень III из MPEG-2, ААС использует все средства цифрового сжатия - полосное кодирование, неравномерное квантование, кодирование кодом Хаффмана, итерационные алгоритмы распределения бит, но улучшает алгоритм Уровня III во многих деталях и использует новые эффективные средства кодирования для улучшения качества звучания при очень низких скоростях.

Другие форматы

• MusePack — открытый формат для хранения цифрового звука. Musepack схож с форматами MP3, Vorbis, AAC, AC3, WMA, Opus, но не использует второе dct-преобразование повышающее эффективность на средних и низких битрейтах, отсутствие которого не мешает кодеку получить большее качество на битрейтах выше 180 кбит/с.

• PAC - Perceptive Audio Coding (перцептуальное аудио кодирование). Формат разрабатывается фирмой Celestial Technologies. Появилась, а затем исчезла пробная бета версия программы для работы с этим форматом. Это программа совмещала в себе енкодер, плеер, CD-риппер и каталогизатор дисков. Формат отличается хорошим качеством звука при низких битрейтах и высокой скоростью кодирования.

• Wav (Waveform Audio File Format) — формат файла-контейнера для хранения записи оцифрованного аудиопотока, подвид RIFF. Этот контейнер, как правило, используется для хранения несжатого звука в импульсно-кодовой модуляции. Однако контейнер не налагает каких-либо ограничений на используемый алгоритм кодирования.

• MOD — формат файлов, разработанный для создания, хранения и воспроизведения музыкальных композиций на ПК Amiga. Своё название получил от того, что стал первым форматом, хранящим свои фрагменты (например, семплы) в других файлах – принцип модульности. Файлы этого формата имеют, как правило, расширение.mod.

• RealAudio – стандарт на потоковое вещание и на формат медиафайлов, принадлежащий фирме «RealNetworksProductsandServices». Среди плюсов данного кодека — поддержка потокового вещания, очень быстрое декодирование.

Синтез звука и основы MIDI

Синтез звука

Синтез звука - процесс генерации звука, представленного в виде дискретного сигнала. Синтез преследует следующие цели: имитация различных естественных звуков или акустических музыкальных инструментов – имитационный синтез, и получение принципиально новых звуков, не встречающихся в природе – чистый синтез. Каждый из методов синтеза имеет свою математическую и алгоритмическую модель, что позволяет любой из них реализовать на компьютере. Однако, многие методы, будучи реализованы точно, требуют слишком большого объема вычислений, отчего их обычно реализуют с какой-либо степенью допущения. Существуют следующие основные методы синтеза звука:

• Аддитивный. Основан на утверждении Фурье о том, что любое периодическое колебание можно представить в виде суммы чистых тонов – синусоидальных колебаний с различными частотами и амплитудами. Для этого нужен набор из нескольких синусоидальных генераторов с независимым управлением, выходные сигналы которых суммируются для получения результирующего сигнала. На этом методе основан принцип создания звука в духовом органе.

• Разностный (Субтрактивный). В основу метода положена генерация звукового сигнала с богатым спектром с последующей фильтрацией. По этому принципу работает речевой аппарат человека. В качестве исходных сигналов обычно используются прямоугольный сигнал с переменной скважностью, пилообразный – прямой и обратный, также треугольный и различные виды шумов. Основным органом синтеза в этом методе служат управляемые фильтры: резонансный с изменяемым положением и шириной полосы пропускания и фильтр нижних частот с изменяемой частотой среза. Для каждого фильтра также регулируется добротность – крутизна подъема или спада на резонансной частоте.

• Частотно-модуляционный (FM-синтез). В основу положена взаимная модуляция по частоте между несколькими синусоидальными генераторами. Каждый из таких генераторов, снабженный собственными формирователем амплитудной огибающей, амплитудным и частотным вибрато, именуется оператором. Различные способы соединения нескольких операторов, когда сигналы с выходов одних управляют работой других, называются алгоритмами синтеза. Алгоритм может включать один или больше операторов, соединенных последовательно, параллельно, последовательно-параллельно, с обратными связями и в прочих сочетаниях – все это дает практически бесконечное множество возможных звуков. Практическое использование этого метода достаточно сложно из-за того, что большая часть звуков, получаемых с его помощью, представляет собой шумоподобные колебания, и достаточно лишь слегка изменить настройку одного из генераторов, чтобы чистый тембр превратился в шум. Однако метод дает широкие возможности по синтезу разного рода ударных звуков, а также – различных звуковых эффектов, недостижимых в других методах разумной сложности.

• Сэмплерный. В этом методе записывается реальное звучание, которое затем в нужный момент воспроизводится. Для получения звуков разной высоты воспроизведение ускоряется или замедляется. При неизменной скорости выборки применяется расчет промежуточных значений отсчетов – интерполяция. Чтобы тембр звука при сдвиге высоты не менялся слишком сильно, используется несколько записей звучания через определенные интервалы. Метод позволяет получить сколь угодно точное подобие звучания реального инструмента, однако для этого требуются достаточно большие объемы памяти. С другой стороны, запись звучит естественно только при тех же параметрах, при которых она была сделана – при попытке, например, придать ей другую амплитудную огибающую естественность резко падает. На самом деле этот метод нельзя с полным правом называть синтезом – это скорее метод записи-воспроизведения. Однако в современных синтезаторах на его основе воспроизводимый звук можно подвергать различной обработке – модуляции, фильтрованию, добавлению новых гармоник, звуковых эффектов, в результате чего звук может приобретать совершенно новый тембр, иногда совсем непохожий на первоначальный. По сути, получается комбинация трех основных методов синтеза, где в качестве основного сигнала используется исходное звучание.

• Таблично-волновой. Разновидность сэмплерного метода, когда записывается не все звучание целиком, а его отдельные фазы – атака, начальное затухание, средняя фаза и концевое затухание, что позволяет резко снизить объем памяти, требуемый для хранения сэмплов. Эти фазы записываются на различных частотах и при различных условиях, в результате чего получается семейство звучаний одного инструмента. При воспроизведении эти фазы нужным образом составляются, что дает возможность при относительно небольшом объеме самплов получить достаточно широкий спектр различных звучаний инструмента, а главное – заметно усилить выразительность звучания, выбирая, например, в зависимости от силы удара по клавише синтезатора не только нужную амплитудную огибающую, как делает любой синтезатор, но и нужную фазу атаки. Основная проблема этого метода – в сложности сопряжения различных фаз друг с другом, чтобы переходы не воспринимались на слух, и звучание было цельным и непрерывным. Поэтому синтезаторы этого класса достаточно редки и дороги.

• Метод физического моделирования. Состоит в моделировании физических процессов, определяющих звучание реального инструмента на основе его заданных параметров. В связи с крайней сложностью точного моделирования даже простых инструментов и огромным объемом вычислений метод пока развивается медленно, на уровне студийных и экспериментальных образцов синтезаторов. Ожидается, что с момента своего достаточного развития он заменит известные методы синтеза звучаний акустических инструментов, оставив им только задачу синтеза не встречающихся в природе тембров.

• WaveGuide. Технология синтеза, активно разрабатываемая в Стэнфордском Университете и применяемая уже в нескольких промышленных моделях электронных роялей. Представляет собой разновидность физического моделирования, при которой моделируется распространение колебаний, представленных дискретными отсчетами, по струне (одномерное моделирование) и по резонансным поверхностям (двумерное моделирование) или в объемном резонаторе (трёхмерное). При этом появляется возможность моделировать также нелинейные эффекты, например, удар молоточка и касание струны демпфером, а также взаимную связь струн и связь горизонтальной и вертикальной мод.

MIDI

MIDI (Musical Instrument Digital Interface – цифровой интерфейс музыкальных инструментов) — стандарт цифровой звукозаписи на формат обмена данными между электронными музыкальными инструментами. Интерфейс позволяет единообразно кодировать в цифровой форме такие данные как нажатие клавиш, настройку громкости и других акустических параметров, выбор тембра, темпа, тональности и др., с точной привязкой во времени. В системе кодировок присутствует множество свободных команд, которые производители, программисты и пользователи могут использовать по своему усмотрению. Поэтому интерфейс MIDI позволяет, помимо исполнения музыки, синхронизировать управление другим оборудованием, например, осветительным, пиротехническим и т. п. Последовательность MIDI-команд может быть записана на любой цифровой носитель в виде файла, передана по любым каналам связи. Воспроизводящее устройство или программа называется синтезатором MIDI и фактически является автоматическим музыкальным инструментом. Каждый инстpумент имеет тpи pазъема: вход, выход и повтоpитель входного сигнала, что позволяет объединить в сеть пpактически любое количество инстpументов. Способ пеpедачи - токовая петля (5 мА). Инфоpмация пеpедается байтами, в последовательном стаpтстопном коде (8 битов данных, один стоповый, без четности - фоpмат 8-N-1), со скоpостью 31250 бит/с. Поток данных, пеpедаваемый по MIDI, состоит из сообщений (событий): нажатие/отпускание клавиш, изменение положений pегулятоpов (MIDI-контpоллеpов), смена pежимов pаботы, синхpонизация и т.д. Можно сказать, что по MIDI пеpедается паpтитуpа музыкального пpоизведения, однако есть и специальные виды сообщений - System Exclusive (SysEx) - в котоpых может содеpжаться любая инфоpмация для инстpумента, напpимеp, оцифpованный звук для загpузки в ОЗУ, паpтитуpа pитм-блока и т.п. Обычно SysEx уникальны для каждого инстpумента и не совместимы с дpугими инстpументами. Большинство сообщений содеpжит в себе номеp канала от 1 до 16 - это чаще всего условный номеp инстpумента в сети, для котоpого они пpедназначены. Однако один инстpумент может "отзываться" и по нескольким каналам - именно так и pаботают звуковые каpты и многие внешние модули синтеза. Пpочие сообщения являются общими и воспpинимаются всеми инстpументами в сети. В сообщениях о нажатиях/отпусканиях клавиш пеpедается номеp ноты - число в диапазоне от 0 до 127. Пpи записи MIDI-потока в файл (.mid,.rmi), он офоpмляется в один из тpех стандаpтных фоpматов:

0 - обычный MIDI-поток

1 - несколько паpаллельных потоков (доpожек)

2 - несколько независимых последовательных потоков

Разбиение на доpожки удобно для выделения паpтий отдельных инстpументов - популяpные MIDI-секвенсоpы фоpмиpуют файлы именно фоpмата 1.


Поделиться с друзьями:

Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.021 с.