Обробка зображень лабораторна №5 Марков Богдан

Вивчення представлення звуку

Для зберігання, обробки та відтворення звуку комп'ютеру необхідно перетворити неперервний сигнал у дискретний. Ця операція називається дискретизацією. Головним її параметром є частота дискретизації, яка визначає кількість сигналів за секунду при перетворенні неперервного сигналу в дискретний. Вимірюється в герцах. Найпопулярніші частоти дискретизації: 44100 Гц (покриває весь діапазон приблизного середнього людського слуху, від 20 Гц до 22 КГц) та 48000 Гц. Із цим параметром пов'язаний ще один термнін — частота Найквіста, що дорівнює половині частоти дискретизації та визначає максимальну частоту цифрового сигналу (виходячи за цей поріг може виникнути деформація сигналу).

Цифрові формати збереження аудіо-даних, що використовують PCM (імпульсно-кодову модуляцію) мають ще однин важливий параметр — розрядність (bit depth), який визначає ширину діапазону можливих значень кожного семпла аудіо-файлу, а саме кількість бітів, що його визначають. Більша глибина, звичайно, збільшує розмір файлу, але є показником більшого доступного динамічного діапазону. Параметр, що визначає кількість біт, яка передається на одиницю часу називається бітрейтом (bitrate) і буває статичним (CBR), “плаваючим” (VBR), або усереденим (ABR)

Формати для зберігання звуку поділяються на три основних класи: нестисненні формати (можуть мати найбільший розмір у порівнянні із стисненними, але є найбільш подібними до оригінального звуку при записі), стисненні без втрат (lossless, полягають у можливості відтворення нестисненного сигналу без спотворень), стисенні із втратами (lossy, унеможливлюють відтворення оригінального сигналу внаслідок специіальних алгоритмів стиснення, але, зазвичай, мають найменший розмір).

Формати без стиснення

• CD-Audio (Compact Disc Digital Audio) — частота дискретизації 44.1 КГц, розрядність 16 біт, двоканальний.
• WAV (Waveform Audio Format) — можлива частота дискретизації 11.025 - 192.0 КГц, можлива розрядність 8 - 32 біт, число каналів від одного до шести.
• AIFF (Audio Interchange File Format) — можлива частота дискретизації 11.025 - 192.0 КГц, можлива розрядність 8 - 32 біт, число каналів від одного до шести. Використовується переважно із продукцією Apple.

Формати із стисненням без втрат

• FLAC (Free Lossless Audio Codec ) — частота дискретизації 1Гц - 655.350 КГц, можлива розрядність 4 - 32, число каналів від одного до восьми, відкритий та багатоплатформний.
• APE (Monkey's Audio) — частота дискретизації 8 - 96 КГц, можлива розрядність 16, або 24, двоканальний, відкритий.
• ALAC (Apple Lossless Audio Codec) — частота дискретизації 44.1 - 192 КГц, можлива розрядність 16, або 24, підтримка до шести каналів. Основне призначення формату в сумісністності із сервісами Apple, які не підтримуюсь FLAC.

Формати із стисненням з втратами

• MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3) — частота дискретизації до 48 КГц, розрядність 16 бітна, двоканальний, бітрейт обмежений діапазоном 8 — 320 кбіт/c.
• OGG (Ogg Vorbis) — частота дискретизації до 192 КГц, розрядність до 32 біт, число каналів до 255, багатоплатформений та більш гнучкий в налаштуванні.
• AAC (Advanced Audio Coding) — частота дискретизації до 192 КГц, число каналів до 48, на останій час є менш популярним форматом у порівнянні із mp3 та ogg.

3 улюблені музикальні композиції в некомпресованому форматі

Disturbed - Down of the sickness
Denzel Curry - Sumo
Kanye West - Mercy

Порівняння якості звуку в отриманих файлах

Назва композиції	Виконавець	Формат композиції	Бітрейд	Довжина композиції	Розмір композиції (Мб)
Mercy	Kanye West	MP3	некомпресований формат	00:02:42	31,7
			128		2,88
			192		4,31
			320		7,19
Sumo	Denzel Curry		некомпресований формат	00:03:45	33,9
			128		3,08
			192		4,61
			320		7,69
Disturbed	Down with the Sickness		некомпресований формат	00:04:38	43,1
			128		3,91
			192		5,87
			320		9,78