Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 11: Χαρακτηριστικά Ψηφιακού Ήχου. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Σχετικά έγγραφα
Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 2: Εισαγωγικά θέματα Ψηφιοποίησης. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 12: Συμπίεση Ψηφιακού Ήχου. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 3: Εισαγωγικά θέματα Συμπίεσης. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 7: Συμπίεση Εικόνας κατά JPEG. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 1: Εισαγωγικά Θέματα Πολυμέσων. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ, 2007 ΘΡ. ΤΣΙΑΤΣΟΣ

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 8: Συμπίεση Εικόνας κατά JPEG Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 15: Συμπίεση Ψηφιακού Βίντεο. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Συστήματα Επικοινωνιών

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 4: Ήχος Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 4: Θεωρία Χρώματος. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 6: Συμπίεση Ψηφιακής Εικόνας. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Ραδιοτηλεοπτικά Συστήματα Ενότητα 5: Ψηφιοποίηση και συμπίεση σημάτων ήχου

Συστήματα Επικοινωνιών

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 8: Αρχές κωδικοποίησης Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Ψηφιακός ήχος και κινούμενα γραφικά

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 14: Εισαγωγικά Θέματα Βίντεο. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Ήχος. Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 04-1

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 10: Κωδικοποίηση ήχου Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Πληροφορική Εφαρμογές Πολυμέσων

Ραδιοτηλεοπτικά Συστήματα Ενότητα 3: Θεωρία Ψηφιοποίησης

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 5: Ψηφιακή Μετάδοση Αναλογικών Σημάτων. Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Διαδικασία Ψηφιοποίησης (1/2)

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα 3: Ψηφιοποίηση της Πληροφορίας. Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

19/3/2007 Πολυµέσα και Συµπίεση εδοµένων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ. Ενότητα 6: Κωδικοποίηση & Συμπίεση Εικόνας

Νέες Τεχνολογίες και Καλλιτεχνική Δημιουργία

Ήχος και φωνή. Τεχνολογία Πολυµέσων 04-1

Πληροφορική Εφαρμογές Πολυμέσων

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 16: Διαμορφώσεις και Πρότυπα Ψηφιακού Βίντεο. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 5: Χαρακτηριστικά Ψηφιακής Εικόνας. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

Ακουστική)και)Ψυχοακουστική

Ημιτονοειδή σήματα Σ.Χ.

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. 6 ο Μάθημα. Λεωνίδας Αλεξόπουλος Λέκτορας ΕΜΠ. url:

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 11: Κωδικοποίηση εικόνων: JPEG Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Θέματα Συστημάτων Πολυμέσων. Ενότητα # 8: MPEG Διδάσκων: Γεώργιος Πολύζος Τμήμα: Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Επιστήμη των Υπολογιστών

Συστήματα Πολυμέσων Ενότητα 7: Ψηφιοποίηση και ψηφιακή επεξεργασία σήματος.

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Τι είναι σήμα; Παραδείγματα: Σήμα ομιλίας. Σήμα εικόνας. Σεισμικά σήματα. Ιατρικά σήματα

Συστήματα Επικοινωνιών

Αρχές κωδικοποίησης. Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 08-1

Αλληλεπίδραση με εφαρμογές ήχου

Εφαρμογές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών

Μοντελοποίηση Λογικών Κυκλωμάτων

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα 8: Pool Table. Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Ιστορία της μετάφρασης

Ψηφιακές Επικοινωνίες

Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµμάτων

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 6: Ψηφιακή Διαμόρφωση. Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Τεράστιες ανάγκες σε αποθηκευτικό χώρο

Μάθημα: Ακουστική και Ψυχοακουστική

Πληροφοριακά Συστήματα & Περιβάλλον Ασκήσεις

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα 2: Επεξεργασία Ήχου - Audacity. Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Φυσική για Μηχανικούς

Έννοιες φυσικών επιστημών Ι και αναπαραστάσεις Ενότητα 12: Ο ήχος, τα ηχητικά φαινόμενα και οι σχετικές ιδέες των μαθητών

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

Διδακτική της Πληροφορικής

Εφαρμογές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ Η/Υ

Φυσική για Μηχανικούς

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Σχεδίαση με Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

Πολυμεσικές Εφαρμογές

Υλοποίηση σταδίων κωδικοποίησης ηχητικών σημάτων στο προγραμματιστικό περιβάλλον Matlab

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 12: Κωδικοποίηση βίντεο: H.26x Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα 6: Keyframes και Transitions. Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Εφαρμογές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 17: Πρωτόκολλα μετάδοσης Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Περιεχόµενα. ΕΠΛ 422: Συστήµατα Πολυµέσων. Μέθοδοι συµπίεσης ηχητικών. Βιβλιογραφία. Κωδικοποίηση µε βάση την αντίληψη.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 3

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Matlab. 1. Δημήτρης Πέρρος ΑΜ: Alexey Bukreyev ΑΜ:0910. Επιβλέπων καθηγητής: Μιχαήλ Παρασκευάς. Εκπονήθηκε από τους:

Η ψηφιακή τεχνολογία στην ερευνητική δραστηριότητα Θέματα κουίζ. Υψηλάντης Γεώργιος, Βαβούρας Θεόδωρος Τμήμα Ιταλικής Γλώσσας & Φιλολογίας

2. ΨΗΦΙΟΠΟΙΗΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα 6: Υπερκείμενο - Υπερμέσα. Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

Θέματα Συστημάτων Πολυμέσων. Ενότητα #3: Ιδιότητες μέσων Διδάσκων: Γεώργιος K. Πολύζος Τμήμα: Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Επιστήμη των Υπολογιστών

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

Μάθημα: Ακουστική και Ψυχοακουστική

Τεχνολογίες & Εφαρμογές Πληροφορικής Ενότητα 1: Εισαγωγικό Μάθημα

Διαφωτισμός και διαμόρφωση των πολιτικών ιδεολογιών στην Ελλάδα

Ήχος: Εισαγωγή, Βασικές τεχνικές συµπίεσης ήχου (PCM, ADPCM)

Τίτλος Μαθήματος: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

Στατιστική Επιχειρήσεων

Διάλεξη 8. Η Φυσική της Μουσικής Τ.Ε.Ι. Ιονίων Νήσων. Αντιληπτό ύψος καθαρού τόνου Απόλυτο ύψος

Transcript:

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Συστήματα Πολυμέσων Ενότητα 11: Χαρακτηριστικά Ψηφιακού Ήχου Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

Περιεχόμενα ενότητας 1. Η Φυσική Του Ήχου 2. Ψηφιοποίηση Ήχου 3. Μέθοδοι Κωδικοποίησης Ήχου 4

Σκοποί ενότητας Περιγραφή βασικών εννοιών για τον ήχο και την ψηφιοποίησή του. 5

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Η φυσική του ήχου

Η Φυσική Του Ήχου Ήχος Δόνηση των μορίων ενός μέσου Διάδοση ακουστικού κύματος στο μέσο όπου συμβαίνει η δόνηση. Μεταβολές πίεσης (πυκνώματα και αραιώματα) που μεταδίδονται με μια ορισμένη ταχύτητα Συχνότητα (pitch) Δονήσεις (κύκλοι)/sec [Hz] Ανθρώπινη ακοή 20 20000 Hz Ένταση Ισχύς της δόνησης Καθορίζεται από το πλάτος της δόνησης 7

Η Φυσική Του Ήχου Ακουστ(ικ)ότητα Audibility Μεγαλύτερη ευαισθησία στην περιοχή 1-4 khz Threshold of Audibility 8

«Λογαριθμική» Ακοή Η ανθρώπινη ακοή είναι «λογαριθμική» & όχι γραμμική Η υποκειμενική αίσθηση μεταξύ των εντάσεων δύο ήχων δεν εξαρτάται από την απόλυτη τιμή της διαφοράς τους αλλά από το λόγο τους Πχ. αύξηση της έντασης από 2 4 μwatt/m 2 είναι το ίδιο με την αύξηση από 5 10 μwatt/m 2 9

Μονάδα decibel (db) (1/2) Το decibel είναι «σχετική» μονάδα καθώς συγκρίνει το μετρούμενο μέγεθος (Ρ) με μία στάθμη αναφοράς (P o ) Ορίζεται ως 10 log (P/ P o ) σε db P η στάθμη της έντασης του ηχητικού σήματος που μετράμε P o τιμή αναφοράς, που για ακουστικά σήματα θεωρείται η ένταση ήχου που μπορεί να ακουστεί οριακά από τον άνθρωπο ( 10-16 Watt/m 2 ) Αν P<P o τότε προκύπτει αρνητική κλίμακα decibel Αν P= P o τότε προκύπτουν db Διπλασιασμός της ισχύος P=2 P o σημαίνει αύξηση κατά 3 db 10

Μονάδα decibel (db) (2/2) db 10 Διαφορά στον ήχο έντασης Διαφορά κατά 3 db 5 10 φορές περισσότερη ισχύς δίνει +10dB 0 Διπλάσια ισχύς δίνει +3dB 5 10 15 Ίδια ισχύς δίνει 0 db διαφορά P 2 Διαφορά κατά 1 db -5 Η μισή ισχύ δίνει -3dB P 2 Ισχύς P 1-10 Το ένα δέκατο της ισχύος δίνει -10dB P 2 11

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Ψηφιοποίηση Ήχου

Ψηφιοποίηση Του Ήχου (1/2) Δειγματοληψία Κβαντοποίηση Κωδικοποίηση Αναλογικό σήμα Ψηφιακό σήμα με χαμηλή συχνότητα Ψηφιακό σήμα με υψηλή συχνότητα δειγματοληψίας 13

Ψηφιοποίηση Του Ήχου (2/2) 14

Μέγεθος αρχείου Μέγεθος Αρχείου (bits)= Συχνότητα Δειγματοληψίας (Hz) x Μέγεθος δείγματος (bits) x Διάρκεια (sec) Μέγεθος Αρχείου = [44.100 (Hz) x 16 (bits) x 1 (sec)] = 88.200 byte για μονοφωνικό Ή το διπλάσιο 176.4ΚΒ για στερεοφωνικό 15

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ PCM μ-law & A-Law PCM DPCM ADPCM Μέθοδοι Κωδικοποίησης Ήχου

PCM (Pulse Code Modulation - παλμοκωδική διαμόρφωση) Αποθηκεύει ένα προς ένα τα δείγματα σε ψηφιακή μορφή Γραμμική (ομοιόμορφη) κωδικοποίηση το πλήθος των σταθμών κβάντωσης κατανέμεται εξίσου σε όλο το εύρος του πεδίου τιμών του σήματος Δεν περιλαμβάνει συμπίεση 4-bit κωδικοποίηση ημιτονοειδούς σήματος [3] 17

DPCM (Differential Pulse Code Modulation διαφορική παλμοκωδική κωδικοποίηση) Κωδικοποιεί τη διαφορά μεταξύ της πραγματικής τιμής του δείγματος και της προβλεπόμενης τιμής του δείγματος (predicted value) Η πρόβλεψη βασίζεται στις τιμές των προηγούμενων δειγμάτων Η βασική ιδέα της DPCM (κωδικοποίηση της διαφοράς) είναι εφαρμόσιμη γιατί τα περισσότερα ηχητικά σήματα παρουσιάζουν σημαντικό βαθμό συσχέτισης (correlation) μεταξύ διαδοχικών δειγμάτων Η DPCM εκμεταλλεύεται τον πλεονασμό στις τιμές των δειγμάτων και κωδικοποιεί με μικρότερο bit rate (4 bit / sample). 18

μu-law PCM και Α-Law PCM Λογαριθμική αντιστοίχιση Αντιστοιχεί περισσότερες στάθμες κβάντωσης στις χαμηλές συχνότητες και λιγότερες στις υψηλές. Στις χαμηλές συχνότητες περιέχεται το μεγαλύτερο ποσοστό της πληροφορίας που γίνεται αντιληπτή από το ανθρώπινο αυτί. Με λογαριθμική κωδικοποίηση μu-law 8-bit κωδικοποιείται το ίδιο δυναμικό εύρος ήχου όπως με 14- bit γραμμική PCM 19

Αναφορές [1] Havaldar, P., & Medioni, G. G. (2009). Multimedia Systems: Algorithms, Standards, and Industry Practices. CengageBrain. com. [2] Δημητριάδης, Σ., Τριανταφύλλου, Ε., & Πομπόρτσης, Α. (2003). Τεχνολογία Πολυμέσων: Θεωρία και Πράξη. Θεσσαλονίκη: Εκδόσεις Τζιόλα. [3] Wikipedia contributors. Pulse-code modulation. [Online]. Available (2013, August 29): http://en.wikipedia.org/wiki/pcm 20

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Τέλος Ενότητας