A DIGITLIS HANG Mi a hang A hang

A DIGITÁLIS HANG

Mi a hang? A hang valamilyen rugalmas közegben terjedő rezgéshullám ami az élőlényekben hangérzetet kelt. A hang terjedési sebessége normál páratartalmú +15 o. C hőmérsékletű levegőben 340 m/s. A hangsebesség függ az átvivő közeg sűrűségétől és rugalmasságától. Jele: c; Mértékegysége: m/s A frekvencia egysége a Hertz (Hz) 1 Hz= 1 periódus /sec

A hang jellemzői Csillapodó rezgőmozgás Tiszta és összetett hang

A HANGÁTVITELI LÁNC ÁTALAKÍTÓ Elsődleges: mikrofon Másodlagos: analóg lemezjátszófej ERŐSÍTŐ Feszültség és/vagy teljesítmény növelése VISSZAALAKÍTÓ A hang hallhatóvá tétele Hangsugárzók: magnófejek - R-DAT hangfal foto-optikai- CDlejátszó hangdoboz hangoszlop ZAVARÓ JEL fejhallgató

JEL - ZAJ VISZONY Az átviteli csatornán a hasznos jel mellett megjelenő zavaró jel. A hasznos és a zavaró jel viszonyát JEL-ZAJ viszonynak nevezzük. OKA: az elektromos alkatrészek zajfeszültsége Hi. Fi jel zaj-viszony: 46 d. B

JEL - ZAJ VISZONY ÉRTELMEZÉSE A jel-zaj viszony egy műszaki kifejezés, és két teljesítmény hányadosát jelenti. A jel (információ) és a háttér zaj teljesítményének hányadosa: Mivel sok jelváltozás nagyon dinamikus, az egyes jelértékek széles tartományokba eshetnek, a jel/zaj meghatározásánál a logaritmikus decibelskálát használják. Decibelekben mérve, a jel-zaj viszony az amplitúdók hányadosának 10 -es alapú logaritmusának 20 -szorosa vagy a teljesítményarány logaritmusának 10 -szerese: ahol P az átlagos teljesítmény, A az amplitúdók négyzetes átlaga. A jeleket és a zajokat azonos sávszélességi rendszerben mérik.

DINAMIKA Valamely átviteli csatorna dinamikáján a kifogástalanul reprodukálható kimenőjel maximális értékének és a még zajmentesnek érzékelt kimenőjel maximális értékének a viszonyát értjük. A dinamikát felülről a maximális kivezérelhetőség, alulról pedig a rendszerzaj szabályozza.

Hangintenzitás A hang, mint fizikai inger erősségének jellemzői. Hangintenzitás Csendes beszéd: 10 W/m 2 -7 A hang terjedési irányára merőleges, 10 -4 W/m 2 egységnyi felületen, időegység alatt Kiabálás: áthaladó hangenergia értéke. Halk erdei zajok: 10 -9 W/m 2 Jele: I Mértékegysége: W/m 2 Intenzitási alapszint: -12 2 I = 10 W/ m 0 8 Zongora (max): 10 -2 Légó sziréna: 10 2 W/m 2 Lökhajtásos repülő: 105 W/m 2

AZ EMBERI FÜL HALLÁSÁTFOGÁSA Hallásküszöb: valamely adott frekvenciájú tiszta hang azon legkisebb nyomásértéke, amely egy normális hallású ember hallószervében a hang érzetét kelti. Fájdalomküszöb: egy adott frekvenciájú tiszta hang azon legnagyobb nyomásértéke, amelyet normális hallású ember még fájdalom nélkül el tud viselni.

A DIGITÁLIS JELLEMZŐI A digitális jel impulzusok sorozatából áll, szemben az analóg jel időben folytonos jellegével. ELŐNYEI: • A hőmérséklet és tápfeszültség ingadozásra érzéketlen; • Érzéketlenebb az átviteli csatorna zajai iránt; • Nagy jelátviteli sebesség; • Tetszőleges számú minőségromlás nélküli másolási lehetőség; • Nagyobb jel-zaj viszony és dinamikatartomány; • Nincs jeltorzulás

A DIGITÁLIS JELLEMZŐI HÁTRÁNYAI: • A digitális jel érzékeny az adatvesztésre – javító áramkörök használata • A jelfeldolgozást végző áramkörök bonyolultak

A SZÁMÍTÓGÉP HANGJA A számítógép részt vesz a hangok rögzítésében tárolásában előállításában. A digitalizálás minőségét két tényező határozza meg: • mintavételi frekvencia (minták száma másodpercenként) • minta mérete (a felbontás minősége) 8 bit 16 bit 256 65536 szintre bontja a hangot 1 V körüli analóg jelet 65535 részre azaz 0, 000015 V-ra bont fel!

A HANGDIGITALIZÁLÁS FOLYAMATA PCM (Pulse Code Modulation): az analóg jelet időben diszkrét impulzusok sorozatává alakítják. Az amplitúdóértékek információtartalmát binárisan kódolt kódszó-sorozatok hordozzák. Sávhatárolás Analóg jel Mintavétel Analóg digitális átalakítás Kódolás PCM jel 0 1 1 0 1

SÁVHATÁROLÁS • A sávhatárolás során a minta felbontását határozzuk meg. • A bejövő analóg jel feszültségét a függőleges tengelyen kell beskáláznunk. • 3 bites rendszer esetén az analóg jel feszültségét 23 azaz 8 részre bontjuk a függőleges tengelyen, • 16 bit esetén 216 azaz 65536 részre bontjuk a függőleges tengelyen. • Ezek lesznek a kvantálási lépcsők • Minél többfelé osztjuk az analóg jel feszültségét, annál pontosabban tudjuk rekonstruálni az A/D átalakítás során.

A DIGITÁLIS JELÁTALAKÍTÁS LÉPÉSEI MINTAVÉTELEZÉS Shanon-féle mintavételi tétel (1948) : A digitális jelsorozatból akkor lehet az eredeti jelet veszteség nélkül visszaállítani, ha a mintavételi frekvencia értéke fm legalább kétszerese az analóg jelben előforduló legnagyobb frekvencia fmax értékének f m = vagy > 2 f max Az emberi fül hallástartománya: 16 Hz -20. 000 Hz A Hi. Fi norma átviteli frekvenciája: 20 Hz- 20. 000 Hz 20. 000 X 2, 2 +100=44. 100 Hz (44, 1 KHz)

A/D ÁTALAKÍTÁS, KVANTÁLÁS Az amplitúdóminták bináris kódszavakhoz való hozzárendelését nevezzük kvantálásnak. A mintavétel során, az amplitúdóminták végtelen sok értéket vehetnek fel. Az A/D átalakító a még analóg jelet a kimenetén meghatározott számú decimális, majd bináris adattá alakítja át. Minél több a kvantumlépcső, annál hosszabbak a kódszavak, annál pontosabb lesz az analóg jel rekonstrukciója.

A DIGITALIZÁLÁS LÉPÉSEI 6 5 4 3 2 1 0 Decimális kód Bináris kód

DIGITÁLIS HANGFORMÁTUMOK. WAV: Windows alatti hangformátum. A mintavételi frekvencia 11025 Hz, 22050 Hz, 44100 Hz, a minta mérete 8 -16 bit . VOC: a Creative Labs. fejlesztette ki. DOS alatti hangformátum. . MP 3: MPEG Audio Layer 3, 12: 1 tömörítési ráta. MID: MIDI (Musical Instrument Digital Interface)hangformátum. MIDI -szekvenszer program és hangkártya segítségével lehet több csatornán hangot előállítani . AU: UNIX alatti hangformátum, 8 -16 bit-es

A hangkártyák felépítése Elülső csatornák kimenete Hátsó csatornák kimenete Center+mély csatornák kimenete Surround csatornák kimenete Mikrofon bemenet Vonalbemenet (Line in) Koaxiális S/PDIF In/Out