Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµμάτων

Transcript

1 Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµμάτων Διάλεξη 3: DSP for Audio Δρ. Θωµμάς Ζαρούχας Επιστηµμονικός Συνεργάτης Μεταπτυχιακό Πρόγραµμµμα: Τεχνολογίες και Συστήµματα Ευρυζωνικών Εφαρµμογών και Υπηρεσιών 1

2 Περιεχόµενα Επισκόπηση Μέγεθος αγοράς Formats and Systems Εξέλιξη Ιστορία Μοντελοποίηση ανθρώπινης αντίληψης Ακουστική προσοµοίωση Ψηφιοποίηση Δειγµατοληψία Κβαντισµός

3 Επισκόπηση (Παραµορφώσεις σε ένα ψηφιακό ηχητικό σύστηµα) Τα ψηφιακά ηχητικά συστήµατα µπορούν να αλλοιώσουν τα ηχητικά σήµατα Τα πρώιµα συστήµατα δεν επιτύγχαναν τη θεωρητική απόδοση Παραµόρφωση κατά την µετατροπή και επεξεργασία Νέες ηχητικές τυποποιήσεις αντιµετωπίζουν αυτά τα προβλήµατα

4 Επισκόπηση (τυπικά συστήµατα)-1

5 Επισκόπηση (τυπικά συστήµατα)-2 Διαδεδοµένες συσκευές ήχου (CD-players, car audio, ) Φορητές Συσκευές (mp3 players, ipods) Υψηλής πιστότητας εξοπλισµός (DVD-Audio, SACD)

6 Επισκόπηση (τυπικά συστήµατα)-3 Επαγγελµατικές Εφαρµογές (στούντιο, επεξεργαστές, ) Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές (κάρτες ήχου, ηχεία, λογισµικό)

7 Επισκόπηση (Μέγεθος Αγοράς-2002) Παγκοσµίως υπάρχουν: Πάνω από CD-player Πάνω από CD s (Audio, CD-DA) Πάνω από φορητές συσκευές ( internet audio, 1999 ), που θα ξεπεράσουν τα το 2005 Ηχητικές εφαρµογές για Η/Υ καταλαµβάνουν ολοένα και σηµαντικότερο ποσοστό του συνολικού µεγέθους της αγοράς ηχητικών εφαρµογών, µε ετήσια αύξηση κατά 24%

8 Επισκόπηση (2014 ) Ηχητικές εφαρµογές για φορητές συσκευές... ολοκληρωµένη επαγγελµατική σουίτα mastering [Positive Grid] «Το Final Touch επιτρέπει στους μουσικούς, παραγωγούς και μηχανικούς το mastering ηχογραφήσεων με πρότυπα όπως maximizer, pre/post equalizer, mullband dynamics, stereo imaging, reverb»

9 Εξέλιξη ( ) 1960s Computer Music generation (various, e.g. Pierce) 1961 Digital Artificial Reverb (Schroeder & Logan) 1967 PCM prototype system (NHK) 1969 PCM Audio Recorder (Nippon Columbia) 1968 Binaural technology (Blauert) 1971 Digital delay line (Blesser & Lee) 1973 Time-delay Spectroscopy (TEF) (Heyser) 1975 Digital synthesis algorithms (various, e.g. Chowning) 1975 Audio DSP emulation (Blesser et al.) 1976 Adaptive Transform Coding (Zelinski & Noll) 1977 Prototypes of CD & DAT (Philips, Sony, Mitsubishi) 1977 Digital Loudspeaker measurements (Berman & Fincham) PCM / U-matic & VHS recorder (Sony) ch digital multitrack (3M) 1978 Hard-disk audio recording / editing (Stockham) 1979 Prototype digital mixing console (McNally)

10 Εξέλιξη ( ) 1981 CD-DA standard (industry) 1982 Adaptive loudspeaker equalisation (Mourjopoulos & Clarkson) 1983 PWM class-d amplifier (Attwood) 1984 DAT standard (industry ) 1985 Digital mixing console (Neve) Perceptual audio data reduction (Brandenburg, Johnston) 1991 Dolby AC-3 (Dolby) 1992 Mini Disc (Sony) 1993 MPEG -1 Standard (ISO) 1994 DVD proposals (industry) 1994 MPEG-2 (BC, LSF) Standard (ISO) 1995 DVD-Video standard (industry) 1997 MPEG 2 (AAC) Standard (ISO) 1997 SA-CD proposal (Sony) 1998 MPEG-4 Standard (ISO) 1999 DVD-Audio standard (industry)

11 Εξέλιξη (1967) Πρωτότυπο σύστηµα PCM εγγραφής Nippon Columbia (2-ch, N=13-bit, fs=47.25 KHz)

12 Εξέλιξη (Μηχανισµοί) Οι ιστορικές εξελίξεις βασίστηκαν: Ψηφιακά ηλεκτρονικά, Η/Υ, τεχνολογίες δικτύων Θεωρία και αλγόριθµοι ψηφιακής επεξεργασίας σήµατος Κατανόηση και µοντελοποίηση ανθρώπινης αντίληψης

13 Μετάδοση ηχητικού σήµατος στο διαδίκτυο

14 Εξέλιξη (Ψηφιακή επεξεργασία σήµατος) Signal conditioning (averaging) Filter bank signal analysis FFT Homomorphic filtering (cepstrum) Linear prediction Adaptive filtering Digital filter design Channel error correction One-bit modulation Time - frequency analysis Multirate processing Pattern recognition Statistical signal analysis & processing Perceptual coding Warped frequency scale DSP,.

15 Εξέλιξη (υλοποίηση ψηφιακής επεξεργασίας ήχου) Ακριβείς και διεξοδικές τροποποιήσεις των ηχητικών σηµάτων Οι DSP αλγόριθµοι υλοποιούνται σε: Υλικό (π.χ. χρησιµοποιώντας DSP επεξεργαστές ) ή Λογισµικό (π.χ., C, C++) Περίπου µέχρι το 1995, ξεµέναµε από ταχύτητα Σήµερα, ξεµένουµε από αλγόριθµους

16 Εξέλιξη (µοντελοποιώντας την ανθρώπινη αντίληψη: επικάλυψη) Οι αντιληπτικές µέθοδοι συµπίεσης ήχου χρησιµοποιούν: κωδικοποίηση στο πεδίο της συχνότητας αντιληπτικά µοντέλα (επικάλυψη) δυναµική ανάθεση bit Ο θόρυβος κβαντοποίησης µορφοποιείται δυναµικά κι έτσι επικαλύπτεται από το φάσµα του σήµατος Υψηλή ποιότητα σε λιγότερο από 1 bit/δείγµα (φωνή) και 2 bit/δείγµα (µουσική)

17 Εξέλιξη (µοντελοποιώντας την ανθρώπινη αντίληψη: επικάλυψη) Συµπίεση ηχητικών δεδοµένων Αυθεντικό (1.41 Mbit/s) 96Kbit/s 64Kbit/s 48Kbit/s Φάσµα ηχητικού σήµατος και Κατώφλι επικάλυψης Συµπίεση θορύβου Θορυβώδης οµιλία (SNR: -5dB) Επεξεργασµένη οµιλία

18 Εξέλιξη (ακουστική προσοµοίωση) Αρχαίος ελληνικός ναός (Ναός του Διός, Ολυµπία) Αρχαίο ελληνικό θέατρο (Θέατρο Επιδαύρου) Αίθουσα συναυλιών/συνεδρίων

19 Είδη σηµάτων Αναλογικό σήμα (α) Διακριτού πλάτους (β) Διακριτού χρόνου (γ) Ψηφιακό σήμα (δ)

20 Ψηφιοποίηση του ήχου Μετατροπή αναλογικών σημάτων σε μορφή κατάλληλη για επεξεργασία από Η/Υ Τα σήματα εκφράζουν την κατάσταση ενός συστήματος μεταφέροντας μεταβολές φυσικών μεγεθών Συνήθως αφορούν μεταβολές ηλεκτρικής τάσης που δημιουργούνται από αισθητήρα (μικρόφωνο) Πηγή ήχου αισθητήρας κάρτα ήχου Η/Υ Ηχητικό κύμα ηλεκτρικό σήμα Μετατροπή A/D ψηφιακή επεξεργασία

21 Βιβλιογραφία...

22 Μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό Γιατί; Ο Η/Υ δεν µπορεί να διαχειριστεί αναλογικά σήµατα. Η µνήµη του υπολογιστή είναι πεπερασµένη Το αναλογικό έχει άπειρες πιθανές τιµές πλάτους σε ένα εύρος, και ορίζεται σε άπειρες χρονικές στιγµές. Πως; Μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό µε δύο λειτουργίες: n n Δειγµατοληψία Κβαντισµός

23 Δοµή συστηµάτων-1 Τα ψηφιακά ηχητικά συστήµατα χρησιµοποιούν Α/Ψ (ADC) και Ψ/Α (DAC) µετατροπείς Αναλογικό σήµα Α/Ψ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ (ADC) ΚΥΡΙΩΣ ΣΥΣΤΗΜΑ επεξεργαστής, µνήµη, οδηγός, λογισµικό, κλπ. Ψ/Α ΜΕΤΑΡΟΠΕΑΣ (DAC) Αναλογικό σήµα ηχογράφηση Ψηφιακό διασυνδετικό, δίκτυα υπολογιστών, κλπ. Σφάλµατα (παραµορφώσεις) εισάγονται κατά τη µετατροπή και κατά την επεξεργασία αναπαραγωγή

24 Δοµή συστηµάτων-2 x(t) Χαµηλόδιαβατό Φίλτρο & Βαθµίδα Sample/Hold Α/Ψ Μετατροπέας Ψηφιακή Επεξεργασία Σήµατος Ψ/Α Μετατροπέας Φίλτρο Εξοµάλυνσης x(t) x α (t) x[n] 0 t n T 2T... 6T... 10T... t=nt Περιοδική δειγµατοληψία σήµατος x a (t) x a (n T s ) f s = 1 Τ x[n] = x a (n T s ) s

25 Διαμόρφωση σήματος συνεχούς χρόνους από ακολουθία κρουστικών

26 Βασικοί τύποι φίλτρων- 1

27 Βασικοί τύποι φίλτρων- 2

28 Τυπική απόκριση φίλτρου εξομάλυνσης f s = ( 1+ 2 SNR/S ) f c

29 Η ψηφιακή ηχητική αλυσίδα-1 Σήµα εισόδου Πλάτος (V) Χρόνος (sec)

30 Η ψηφιακή ηχητική αλυσίδα-2 Δειγµατοληψία - Κβαντισµός Πλάτος (V) 3 V 2 V 1 V 0 V -1 V -2 V -3 V Αριθµός δειγµάτων (Ν)

31 Η ψηφιακή ηχητική αλυσίδα-3 Κωδικοποίηση - αποθήκευση Πλάτος (V) 3 V 2 V 1 V 0 V -1 V -2 V -3 V Αριθµός δειγµάτων (Ν) Bit προσήµου Αρνητικό πρόσηµο

32 Η ψηφιακή ηχητική αλυσίδα-4 Αναπαραγωγή σήµα εξόδου Πλάτος (V) 3 V 2 V 1 V 0 V -1 V -2 V -3 V Αριθµός δειγµάτων (Ν)

33 Δειγµατοληψία A/D Μετατροπέας Διαβάζει τιµές πλάτους του σήµατος σε συγκεκριµένες χρονικές στιγµές. Απορρίπτει τιµές πλάτους ενδιάµεσων χρονικών στιγµών. Το χρονικό διάστηµα T s καθορίζεται από τη συχνότητα δειγµατοληψίας f s.

34 Θεώρηµα Δειγµατοληψίας Άσκηση Έστω αναλογικό σήμα για το οποίο η μέγιστη φασματική συνιστώσα είναι 8kHz. Να προτείνετε κατάλληλη συχνότητα δειγματοληψίας για την μετατροπή του συγκεκριμένου σήματος σε ψηφιακό.

35 Κβαντισµός-Κωδικοποίηση Κβαντιστής Μη-γραµµικό & µη-αντιστρέψιµο σύστηµα Μετατρέπει συνεχείς τιµές πλάτους σε διακριτές. Πεπερασµένο πλήθος σταθµών. Οι στάθµες κωδικοποιούνται σε δυαδικές ακολουθίες Μια δυαδική ακολουθία µήκους N bits µπορεί να κωδικοποιήσει 2 N στάθµες. Για Ν=16 είναι 2 16 =65536 στάθµες Απόδοση κβαντιστή n SQNR=6xN (db)

36 Κβαντισµός (θεωρία 1) Ο κβαντισµός είναι µια µορφή αριθµητικού θορύβου e(n) στο αναπαριστώµενο σήµα, π.χ.: s(n) = s d (n) + e(n) έξοδος s(n) s 001 m s m Βήµα κβαντισµού Δ είσοδος s d (n)

37 Μοντελοποίηση θορύβου κβαντισµού

38 Κβαντισµός (θεωρία 2) s(nt s )=Q[s d (nt s )] Q[s d (nt s )]=Δ s (nt ) d s Δ S m Δ = N 1 1 Όπου : S m η µέγιστη τιµή του σήµατος, N (bit) το µήκος της δυαδικής λέξης για όλες τις δυνατές στάθµες Δ βήµα κβαντισµού ή τιµή του Ελάχιστα Σηµαντικού Ψηφίου (LSB)

39 σ 2 e = Δ2 12 = S 2 m 1 2 2N 2 12 Κβαντισµός (θεωρία 3) Μετά από υπολογισµούς, η ισχύς του θορύβου κβαντισµού δίδεται από: Για ηµιτονοειδή είσοδο (πλάτους s m ), η ισχύς δίδεται από: σ 2 s = S 2 m 2 Οπότε το SNR του συστήµατος ισούται µε: 2 σ s SNR = 10log 10 = 6.02N (db) 2 σ e

40 Κβαντισµός (πρακτικά ζητήµατα 1) Κάθε bit του κβαντιστή αυξάνει περίπου κατά 6 db το SNR Ακρίβεια κβαντισµού N (bit) SNR συστήµατος (db) , ,24

41 Κβαντισµός (πρακτικά ζητήµατα 2) Θεωρητικά, N = 16 bit θα ήταν αρκετά Η ανάλυση ισχύει µόνο για ηµιτονοειδή σήµατα που καλύπτουν όλο το εύρος της δυναµικής περιοχής Τα σήµατα ήχου στη φύση είναι συνεχώς µεταβαλλόµενες συναρτήσεις πλάτους-χρόνου Στην πράξη το SNR µπορεί να είναι κατά 25 db χειρότερο από το θεωρητικό Τα φαινόµενα κβαντισµού για µικρά πλάτη σήµατος εµφανίζουν ισχυρές µη γραµµικότητες

42 Κβαντισµός (πρακτικά ζητήµατα 3) Τυπικό φάσµα για 0 db-fs, ηµίτονο 1 KHz, κβαντισµένο κατά N= 8 bit και κατά N = 16 bit N = 8 bit Πλάτος (db-fs) N = 16 bit Συχνότητα (KHz)

43 Κβαντισµός (πρακτικά ζητήµατα 4) Ο θόρυβος κβαντισµού δεν είναι λευκός. Ο κβαντισµός είναι µη γραµµική λειτουργία. Η µη γραµµικότητα αυξάνεται ανάλογα µε τη µείωση της ευκρίνειας κβαντισµού και / ή µε τη στάθµη του σήµατος. Τότε, ο θόρυβος αποκτά παρόµοια χαρακτηριστικά µε το σήµα (άσχηµο ηχητικό αποτέλεσµα)

44 Πλάτος Κβαντισµός (πρακτικά ζητήµατα 5) Ηµίτονο & κβαντισµένη εκδοχή Σφάλµα κβαντισµού Χρόνος

45 Θόρυβος Κβαντισμού

46 Θόρυβος Κβαντισμού

47 Κβαντισµός (dither 1) Το dither, είναι µια µικρή ποσότητα ελεγχόµενου θορύβου. Προστίθεται κατά τη διάρκεια της Α/Ψ µετατροπής, ή (ιδανικά) και κατά τη διάρκεια των αριθµητικών πράξεων που γίνονται στα ψηφιακά δεδοµένα. Αποσυσχετίζει το θόρυβο κβαντισµού από το σήµα, µορφοποιώντας τον σε λευκό θόρυβο, ή του δίνει κατάλληλη φασµατική µορφή.

48 Προσθήκη dither Βελτιώσεις-Μειονέκτηµα αλλάζει την µορφή του σφάλµατος κβαντισµού και το καθιστά ανεξάρτητο από το σήµα εισόδου αφαιρεί κάθε είδους αρµονικής παραµόρφωσης η οποία εµφανίζεται κατά την µετατροπή σηµάτων πολύ µικρού πλάτους, δίνοντας στον θόρυβο κβαντισµού χαρακτηριστικά όµοια µε τα χαρακτηριστικά λευκού θορύβου βελτιώνει τη διακριτική ικανότητα του κβαντιστή, αυξάνοντας κατά υποκειµενικό (κι όχι ποσοτικό) τρόπο τη δυναµική του περιοχή. Το µειονέκτηµα της εφαρµογής του dither είναι η µείωση του λόγου σήµατος προς θόρυβο του κβαντιστή, η οποία αυξάνει µε την αύξηση του πλάτους του dither.

49 Κβαντισµός (dither 2) Dither s d [n] + Κβαντιστής s[n] Πρόσθεση dither στο σήµα πριν από την είσοδο του κβαντιστή

50 Κβαντισµός (dither 3) Οι διάφορες κατηγορίες dither δηµιουργούνται µε κριτήριο τη συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας (Probability Density Function, PDF) του θορύβου dither, αλλά και του φασµατικού τους περιεχοµένου. Στα ψηφιακά συστήµατα χρησιµοποιούνται γεννήτριες dither οµοιόµορφης κατανοµής (Rectangular PDF, RPDF) πλάτους 1LSB p-p και η τριγωνική κατανοµή (Triangular PDF, TPDF) πλάτους 2LSB p-p, Τυπικές µορφές συναρτήσεων πυκνότητας πιθανότητας θορύβου dither (α) Τετραγωνική PDF πλάτους 1LSB p-p (β) Τριγωνική PDF πλάτους 2LSB p-p.

51 Μέθοδοι υλοποίησης κατανοµών θορύβου dither Κβαντισµός (dither 4)

52 Κβαντισµός (Noise Shaping 1) Είναι χρήσιµο να κατανεµηθεί ο θόρυβος κβαντισµού σε υψηλότερες συχνότητες (µικρή ευαισθησία του αυτιού) Μπορεί να εφαρµοστεί σε όλα τα στάδια κβαντισµού (µε το dither), αλλά πρακτικά είναι χρησιµότερο κατά τη διάρκεια της υπερδειγµατοληψίας

53 Κβαντισµός (Noise Shaping 2) dither X(z) V(z) Kβαντιστής Y(z) E(z) Η(z) Ε(z)=Y(z)-V(z) V(z)=X(z)-H(z)*E(z) Διάταξη Noise-Shaping Υ(z)=X(z)-H(z)*E(z)+E(z)=X(z)+[1-H(z)]*E(z)

54 Κβαντισµός (Noise Shaping 3) Πλάτος (db-fs) Συχνότητα (khz) Φάσµα εξόδου κβαντιστή µε είσοδο ηµίτονο πλάτους 0dB-FS, συχνότητας 1kHz και χρήση Noise-Shaping τεχνικής µε φίλτρο 3ης τάξης

55 Υπερδειγµατοληψία (θεωρία 1) Η υπερδειγµατοληψία αυξάνει το f s, κατά R φορές (παράγοντας υπερδειγµατοληψίας) Αρχικά χρησιµοποιήθηκε για να βελτιώσει την απόδοση των DACs και των ADCs Μπορεί να χρησιµοποιηθεί σε διάφορα στάδια της επεξεργασίας ήχου

56 Υπερδειγµατοληψία (θεωρία 2) Με την υπερδειγµατοληψία µπορεί να επιτευχθεί: (α) µείωση των παραµορφώσεων που οφείλονται σε φίλτρα (β) µείωση του θορύβου κβαντισµού (γ) µείωση της ευκρίνειας κβαντισµού (αριθµού bit) (δ) φθηνή και απλή κατασκευή των µετατροπέων f S =Rf S à f max =Rf max

57 Υπερδειγµατοληψία (θεωρία 3) Π(t) Υπερδειγµατοληψία στο πεδίο του χρόνου T=1/fs T=1/2fs t

58 Block διάγραµµα συστήµατος Α/Ψ µετατροπέα

59 Κβαντισµός (συµπεράσµατα) Πρακτικά η απόδοση ηχητικών συστηµάτων που χρησιµοποιούν κβαντισµό 16-bit είναι κατά πολύ χειρότερη από τη θεωρητική Το dither βελτιώνει την απόδοση στην πράξη. - Πρέπει να εφαρµόζεται σε κάθε αριθµητικό υπολογισµό στα ψηφιακά ηχητικά δεδοµένα Οριστική λύση αποτελεί η αύξηση της ανάλυσης σε 24- bit (DVD-Audio format)

60 Κβαντισµός και δειγµατοληψία περισσότερα συµπεράσµατα Παρόλο που θεωρητικά η συχνότητα δειγµατοληψίας και η ανάλυση κβαντισµού του CD-DA, ήταν ικανοποιητικές, η απόδοση στην πράξη είναι λιγότερο αποδεκτή Ο υποβιβασµός της ποιότητας οφείλεται στα φίλτρα anti-aliasing & ανασύνθεσης και στο θόρυβο κβαντισµού Αυτά τα προβλήµατα επιλύθηκαν από το DVD-Audio και το SA-CD Η υπερδειγµατοληψία και οι τεχνικές Noise Shaping µπορούν επίσης να περιορίσουν τα προβλήµατα ποιότητας σε ψηφιακά ηχητικά δεδοµένα του CD-DA

61 Δειγµατοληψία-κβαντισµός ήχου Μέγιστη ακουστή συχνότητα f 0 =20 KHz Ελάχιστη συχνότητα δειγµατοληψίας 40 KHz δείγµατα/δευτερόλεπτο CD-DA δειγµατοληψία 44.1 khz Ακολουθίες 16 bits δηλαδή 2 16 =65536 στάθµες Στερεοφωνικός ήχος διάρκειας 1 δευτερολέπτου Απαιτούµενη Μνήµη 2(κανάλια) (δείγµατα/δευτερόλεπτο) 1 (δευτερόλεπτο) 16 (bits / δείγµα)= bits Format CD-DA f s = 44.1 khz N=16 bits

62 Ρυθµός Παροχής Δεδοµένων-Χωρητικότητα Ρυθµός παροχής δεδοµένων (bitrate) I (bits / sec) = c f s (samples / sec) N (bits / sample) Χωρητικότητα C (bits) = I (bits / sec) t (sec) = c f s (samples / sec) N (bits / sample) t (sec)

63 Λογισµικό ψηφιακής επεξεργασίας ήχου - 1

64 Λογισµικό ψηφιακής επεξεργασίας ήχου - 2 Αλλαγή έντασης, συχνότητας, χροιάς Ψηφιακά φίλτρα Πολυκάναλικός ήχος Μίξη καναλιών ήχων Ενσωμάτωση εφέ Ισοστάθμιση Μεταβολή και έλεγχο δυναμικής περιοχής Μονάδες προσθήκης καθυστέρησης Μονάδες αντήχησης Μονάδες κωδικοποίησης ηχητικών δεδομένων Μονάδες 3D Audio Μονάδες τροποποίησης ακουστικού ειδώλου

65 Λογισµικό ψηφιακής επεξεργασίας ήχου - 3 Headphones 3D Ενισχυμένη ηχητική εικόνα

66 Λογισµικό ψηφιακής επεξεργασίας ήχου 4 Ισοστάθµιση

67 Κάρτες ήχου Εργαλείο ψηφιοποίησης Ανακατασκευή Χρήση- επεξεργασία αρχείων MIDI (Musical Instrument Digital Interface) Παραµετρική περιγραφή ηχητικών δεδοµένων Πρωτοκολλο επικοινωνίας για την ανταλλαγή δεδοµένων µεταξύ µουσικών οργάνων και Η/Υ

68 Κάρτες ήχου Δυνατότητα στερεοφωνικής εγγραφής (2 κανάλια) A/D και D/A μετατροπείς Επεξεργαστής ψηφιακών σημάτων Συνθέτης - μνήμη PCI σύνδεση με τη μητρική πλακέτα

69 Ψηφιακά ηχητικά συστήµατα (βασικά 1) Χρησιµοποιούνται για: ηχογράφηση / αναπαραγωγή, επεξεργασία, κωδικοποίηση, κλπ Λειτουργούν σε πραγµατικό χρόνο ή σε µη πραγµατικό χρόνο. Υλοποιούνται σε υλικό ή λογισµικό

70 Ψηφιακά ηχητικά συστήµατα (βασικά 2) Τυπικό DSP σύστηµα ήχου υλοποιηµένο σε υλικό αναλογικός ήχος L R ψηφιακός ήχος Α/Ψ δεδοµένα S/PDIF ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ & AES/EBU ΑΠΟΚΩΔΙΚΟ- ΠΟΙΗΤΕΣ ΕΙΣΟΔΟΣ ΚΥΡΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ DSP ENGINE ROMS / RAMS ΕΞΟΔΟΣ Ψ/Α S/PDIF & AES/EBU ΚΩΔΙΚΟΠΟΙ- ΗΤΕΣ αναλογικός ήχος L R ψηφιακός ήχος χρήστης PC ρολόι ΕΠΑΝΑΧΡΟΝΙΣΜΟΣ INTΕRFACE ΟΘΟΝΗ ΠΛΗΚΤΡΟΛ. REMOTE ρολόι έλεγχος ΕΛΕΓΧΟΣ µp ROMS / RAMS ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑ

71 Ψηφιακά ηχητικά συστήµατα (βασικά 3) Ο υπολογιστής ως ηχοσύστηµα ψηφιακός ΗΧΟΣ αναλογικός ήχος ήχος MIDI (ΚΑΡΤΑ ΗΧΟΥ) (ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ) S/PDIF CODEC Ψ/Α Α/Ψ SYNTH CHIP MIDI CHIP ΥΛΙΚΟ ΜΙΞΗ ΗΧΟΥ ΕΠΕΞΕΡΓ. ΗΧΟΥ MIDI SEQ. ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ MAIN PC ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ PC ENGINE ΣΥΜΠΙΕΣΗ ΗΧΗΤΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ INTERFACE ΚΑΡΤΑ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΟΘΟΝΗ ΠΟΝΤΙΚΙ ΠΛΗΚΤΡΟΛ. ΔΙΚΤΥΑ ΚΑΡΤΑ ΔΙΚΤΥΟΥ χρήστης δίκτυο έλεγχος δεδοµένα ήχος (αναλογικός) MIDI ΣΚΛΗΡΟΣ ΔΙΣΚΟΣ CD-ROM, DVD-ROM, CD-R/RW ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΕΓΓΡΑΦΗΣ CD ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ

72 Ψηφιακά ηχητικά συστήµατα (βασικά 4) Απεικόνιση ηχητικών δεδοµένων σε υπολογιστή ΚΑΡΤΑ ΗΧΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΗΧΟΥ ΣΚΛΗΡΟΣ ΔΙΣΚΟΣ αναλογικός ήχος ΕΝΙΣΧΥ- ΤΕΣ Α/Ψ Ψ/Α BUFFERS 16 bit ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ (π.χ. Windows) 32 bit (64 bit) ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ ±V max Κανονικοποίηση: / V max (Int) 10 (Int) Hex

73 Ψηφιακή διασύνδεση για µεταφορά ηχητικών δεδοµένων Η αµιγώς ψηφιακή επικοινωνία και µεταφορά ψηφιακών ηχητικών δεδοµένων πραγµατοποιείται µέσω διασυνδετικών συστηµάτων. Τα συνηθέστερα είναι: S/PDIF (στερεοφωνική διασύνδεση για οικιακές κυρίως συσκευές) Sony Philips Digital Interface Format AES/EBU (στερεοφωνική διασύνδεση για επαγγελµατικές κυρίως συσκευές) MADI (πολυκαναλική διασύνδεση για επαγγελµατικές συσκευές) Multichannel Audio Digital Interface

74 Ευχαριστώ! Web: