مبانی صدای دیجیتال

صفحه 1:
انی صدای دیجیتال مبانى قسمت اول 

صفحه 2:
اهداف ‎ae‏ شناخت ماهیت صدا ‏ع ديجيتال كردن ‏ع* روشهاى مختلف كد كردن صدا + کاربردها 

صفحه 3:
ماهیت صدا ع تغیبرات فشار منتشره در یک محیط الاستیک (مثل هوا ) بینی سر SET om FUT 

صفحه 4:
ماهیت صدا ع جزء امواج طولی و دارای خاصیتهای انعکاس ( ‎(Bouncing‏ ‏انکسار ) تغییر زاویه هنگامی که یک واسطه با چگالی متفاوت وارد می شود) و خميدكى و يرش ) خميدكى حول يكك مانع) ع ويزكى هاى يكك صوت : 7 دامنه ( برحب 0۳۴) ۲ فرکانس (زیر و بم 21601 ‎timbre) jb ©‏ Amplitude Time 

صفحه 5:
ر اصوات را شنويم ؟ 3 ع گوش از سه بخش نشکیل شده است : ‎al‏ گوش داخلی 7 گوش میانی ‎a‏ كوش خارجى 

صفحه 6:
ساختار گوش انسان ع گوش خارجی 17 لاله و كانال كوش + كوش ميانى ‎wf‏ طبلك كوش را به كوش داخلى متصل ميكند ۳ تقویت صوت ع گوش داخلی 7 حلزون گوش ۳ به ارتعاش در آوردن و تحریکك کردن سلولهای شنوایی 

صفحه 7:
چطور اصوات را شنو بم ؟ انسان می تواند فررکانس های بازه ۲۰ تا ۲۰ کیلو هرتز را بشنود ع ‎bug ott Uys clio‏ حنجره در بازه صفر تا حدود ۴ کیلوهرتز است #* توانایی تشخیص اصواتی با اختلاف ۱.۵ هرتز را دارد + ابن توانابى با افزایش سن کاهش می یابد (مهم برای طراحی 7 در سن ۵۰ سالگی حداکثر ۱۴ کیلو هرتز و در سن ۷۰سالگی حداکثر ۱۰ کیلو هرتز 

صفحه 8:
16 if 12 Threshold in Quiet 8 8 15 Frequency (kHz) 40 20 4d eB 

صفحه 9:
* دامنه صداهای رایج بر دانشگاه صنعتی اصفهان - درس يس 0 اا ‎Rustle ofleaves 3‏ ‎Very quietroom 20‏ ‎‘Average room 4‏ ‎Conversation 9‏ 70 معدو | 0 ماقم نما ‎Train through station 30‏ ‎Rveter 100‏ ۳1 تا ‎Thresholdof pain 10‏ ‎Damage tocar drum 160‏ [| 

صفحه 10:
ذخبره و بازنوازی صوت ع تبدیل یک موج آنال وگ به دیجیتال جهت ذخیره و دستکاری ‎(Sampling) oT‏ 4 تبدیل موج دیجیتال به آنال وگ برای نواخت مجدد ع نمونه بردارى ممكن است توسط خود 202 يا يكك سخت افزار كمكى انجام شود 

صفحه 11:
ذخیره و بازنوازی صوت binary binary voltage numbers numbers voltage Sound Source 

صفحه 12:
Time (a) {b) (۵) :نمونه برداری سیگنال آنالو گک در بعد زمان (0) :نمونه برداری سیگنال آنال وگ در بعد دامنه Amplitude 

صفحه 13:
پارامترهای مهم در ديجيتال كردن ‎(Sampling Rate) ojo, 4 .5¢5 .‏ ۲ نحوه کوانتیزاسیون ۳ نحوه کد کردن داده ها 

صفحه 14:
تئوری نایکوییست ع هر سیگنال تشکیل شده از مجموع تعدادی منحنی های سینوسی 5 x fundamental 

صفحه 15:
تئوری نایکو بیست (8)یکک ف رکانس سیگنال ۸ ۲ ۸ (0)نمونه برداری دقيقا روی ۱۱/۸ فركانس » یک سیگنال ثابت را توليد مى كند 007 (6): نمونه برداری با۱.۵ برابر هر ااا سیکل ۰ یک فرکانس آلیاسی دریافتی را تولید می کند 15 

صفحه 16:
16 تئوری ناییکویستک: اگر یک سیگنالدارای باند محدود داشته باشد.مثلا داراى يكك فرکانس پایین ,گو فرکانس بالا یگ از مولفه های فررکانسی در سیگنال.در این صورت نرخ نمونه برداری باید حداقل ۲( - ج]) باشد. ‎a‏ چون بازیابی ف رکانس های بالا تر از فركانس نایکوییست غیرممکن است؛ اغلب سیستم ها دارای فیلتر آنتی آلباسینگ هستند که محتوای فرکانس را در ورودی نمونه بردار در محدوده يا پایین تر از ف رکانس ناییکوییست محدود می کند. ‏رابطه بين فركانس نمونه برداری » فر کانس واقعی و فرکانس آلیاس مطابق زیر است: ‎> ‎sampling ‎=f, ‎‘sampling Fires ‎1 ‎alias ‎for f, ‏> مس ‎> 2 ۷ fine ‎ 

صفحه 17:
انتخاب نرخ نمونه برداری برای صدا ۳ انسانها حداکثر ف رکانسهای نزدیک به ۲۰۰۰۰ هرتز را می شنوند !1 سرعت نمونه برداری مناسب ۴۰ کیلو نمونه در انیه است ۳ سرعت نمونه برداری در عمل ۴۴۱۰۰ نمونه در ثانیه است 7 مشکل ۸۵11851110 رخ نخواهد داد ## اتتخاب نرخ نمونه برداری به کاربرد نیز بستگی دارد(برای ‎AG‏ ‏به بزح مود در 3 ‎yar et‏ 72 

صفحه 18:
دن( کگسسته سازی در جهت دامنه) Amplitude 

صفحه 19:
دن ع با افزایش تعداد بیت دقت بالاتری خواهیم داشت 17 ۸بیت : ۲۵۶ مقدار ممکن 17 ۱۶ بیت : ۶۵۵۳۶ مقدار ممکن ع مشكل کوانتیزه کردن 7 با ۸بیت بسیاری از سطوح برای دامنه سیگنال قابل بیان نخواهد بود © تولید نویز 

صفحه 20:
قالب های نمونه برداری + قالب های بسیار پر کاربرد ‎LULS acl i. 1% »CD Quality :44.1 kHz ©‏ ۴ ۷۲۷۴۴۱۰۰ ۵۲-۶۰ ۷۲۳5/۳۲[ ‎oA sMedium Quality :22kHz ©‏ ‎=F wee A yLOW Quality:11kHz ©‏ 9% ‎KB/min‏ cA Telephone Quality 8kHz © 

صفحه 21:
21 ع غير خطى 1 فواصل متغير 1 افزايش فواصل در دامنه هاى بالا لا نگاشت لگاریتمی دن 

صفحه 22:
نسبت سيكنال به نويز * نسبت بزرگی سیگنال واقعی به سیگنال نویز (*5[1) نامیده می شود - یک واحد اندازه گیری کیفیت سیگنال است ‎SNR +‏ معمولا در واحد دسی بل(012) اندازه گیری می شود. ‎۳ 5 SNR =10log,, 2 =20log,, ‏سک‎ ‎noise noise 

صفحه 23:
* علاوه بر هر نویزی که ممکن است در سیگنال آنال وگ اصلی وجود داشته باشد » یک خطای اضافه وجود دارد که نتیجه ای از کوانتایز شدن است . 3 ولتاژ ها حقیقتا از ۰ تا ۱هستند , اما ما فقط ۸ تا بیت برای ذخیره مقادیر داریم ؛ ب بهتر است که ما به اجبار همه مقادیر پیوسته ولتاژ را در ۲۵۶ مقدار مختلف بگیریم . 0 این خطای گرد کردن(13011۳001) را معرفی می کند . در واقع نویز هم نیست ‏ با وجود. نویز کوانتایز شده نامیده می شود ) خطای کوتنتایز) 23 

صفحه 24:
انتایز شده به سیگنال ‎(SQNR)‏ * کیفیت کوانتایز شدن توسط نسبت سیگنال نویز کوانتایز شده ‎(SQNR)‏ بیان می شود (۵)نویز کوانتایزشده: تفاوت بین مقدار واقعی سیگنال آنال وگک» برای یک نمونه خاص و نزدیک ترین مقدار فاصله کوانتایز شده (0)بنابراین خطا می تواند به اندازه نصف فاصله باشد. 

صفحه 25:
(©)براى يكك كوانتايز صحيح |« بيت هر نمونه » ‎٩60118‏ می تواند به ساد گی بیان شود ‎١‏ 8-1 i 2 Y signal SONR = 20108, 4 signa _ 201080 quan _noise = 20x Nx log2= 6.02 N(dB) ‏توه‎ ‏اكر ولتاز سيكنال در بازه [-1/11233 + ,12283/آ] باشد آنكاه 1712236 را به‎ 1 ‏نسبت مى دهيم‎ 200-1- gi Vmax- y 28-1 = 1 (= 28-1) ‏نسبت پیک سیگنال به نویز است (960[۳3 ۳: پیک سیگنال و پیک‎ Gide 1 ‏نويز)‎ 25 

صفحه 26:
(0) محدوده دینامیکی نسبت بیشترین تا کمترین مقدار مطلق سیگنال است : وزور/رور ۷ بیشترین مقدار مطلق ۷0۵ به 1 - 2*71 نگاشت می شود .کمترین مقدار مطلق 8 با ۱ نگاشت می شود . رر ۷ کوچکترین ولتاژ مثبتی است که با نویز پوشیده نمی شود . 26 

صفحه 27:
pst ‏ع قالب خطی: فاصله سطوح کوانتایز مساوی‎ ‏کوانتایز غیر یکسان(010-1101801700 (): سطوح کوانتایز غیر‎ * مساوی و به گونه ای انتخاب می شود که حساسیت گوش مطابقت داشته باشد. قانون وبر: ‏ عدلستا؟/عسسستوه » ‎AResponse‏ dr = k(1/s) ds با پاسخ 7 ومحرک 5 27 

صفحه 28:
۱ * : :با حل معادله فوق ‎r=kins+C‏ ‏:به عبارت دیگر ‎r= kIn(s/s,)‏ ‎Sy‏ رین سطح محرکی‌که موجمولکنش‌می‌شود : قانونی برای صوت وجود دارد که رمزگزاری 12-1277 نامیده می شود( یا 12-1878 ). قانون مشابهی که 4-1817 نامیده می شود در سیستم تلفنی اروپا استفاده می گردد. 28 

صفحه 29:
۰: r= ‏اگم بدا‎ |S} <1 1001+ ۸( S, 5 A-law 1 itso ‏و هه‎ otherwise ‏اه ى) م‎ || [s,| A sgn(s) 1 ind wind | ase <1 

صفحه 30:
30 كوانتايز غير خطى ۳ 100 = سملتي = = Adaw: A =87.6 “08 -~06 -04 02 0 02 04 06 08 sls ۳ تبدیل غیر خطی سیگنال های صوت 

صفحه 31:
بلاک دیاگرام کوانتایز غیر خطی سيكنال اصلی تابع یر خطی . بو بو >— ‎ol‏ 2 > | کوانتایز خطی ‎eek‏ ‏س تلع > :