Система обработки аудиоинформации. Подсистема фильтрации и обработки сигнала - Дипломная работа

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ АУДИОИНФОРМАЦИИ ……14 1.1. Основные требования к системе …………………………………..…20 1.3.1. Требования к программному обеспечению 22 1.4. Описание постановки задачи обработки и фильтрации звукового сигнала ……………………………………………………………………….25 2.1.1. Описание алгоритма изменения громкости звука ………………....45 2.5.1. Описание алгоритма создания эффекта возрастающей громкости ……………………………………………………………………………...48 2.6.1. Описание алгоритма создания эффекта затухающей громкости ……………………………………………………………………………..51 2.7.1. Математическое описание алгоритма обращения сигнала 54 2.8.5. Описание подпрограммы «Reverberation» ………………………..57 2.9.1. ЭВМ - электронно-вычислительная машина. Звуковые колебания, а также вообще все колебания, как известно из физики, характеризуются амплитудой (интенсивностью), частотой и фазой. В соответствии с теорией математика Фурье, звуковую волну можно представить в виде спектра входящих в нее частот. Процесс дискретизации - это процесс получения значений величин преобразуемого сигнала в определенные промежутки времени. Обработка позволяет внести необходимые изменения в исходный звуковой файл: редактирование его структуры, основных параметров, позволяет применить различные эффекты к файлу. Характеристика функциональной структуры системы Функциональная схема системы приведена на рис. 1.1. Обработка аудиофайлов состоит из следующих этапов: 1) ввод звуковых сигналов в подсистему обработки и фильтрации сигнала, результатом работы которой является измененный звуковой сигнал, записанный в файле и статистические данные, полученные при анализе звукового сигнала; 2) ввод отредактированного звукового сигнала в подсистему кодирования данных, результатом которой является файл со сжатым звуковым сигналом. Особенности системы и условия ее эксплуатации Система обработки аудиоинформации предназначена для работы с цифровыми звуковыми сигналами, записанными в файлах одного из следующих форматов: Microsoft Wave, MP3, Electronic Music. Платформами для разработки выбраны среды для разработки приложений Borland Delphi 7 (подсистема обработки и филбтрации сигнала) и Microsoft Visual C 2003 (подсистема кодирования данных). Также желательно наличие следующих периферийных технических средств: микрофон или другое записывающее устройство для получения исходных звуковых сигналов для их последующей обработки в системе, а также устройства вывода звуковых сигналов (колонки) для прослушивания полученных звуковых сигналов и оценки результатов работы системы. 1.4.2. Таблица 2.1 Структура звукового файла формата Microsoft RIFF/WAVE СМЕЩЕНИЕ ОТ НАЧАЛА ФАЙЛА ДЛИНА ОПИСАНИЕ 0 4 ИДЕНТИФИКАТОР ФОРМАТА ( RIFF ) 4 4 ДЛИНА БЛОКА ДАННЫХ ( ДЛИНА ФАЙЛА БЕЗ ЭТОГО ЗАГОЛОВКА) 8 4 ИДЕНТИФИКАТОР БЛОКА ЗВУКОВЫХ ДАННЫХ ( WAVE‘ ) 12 4 ИДЕНТИФИКАТОР ПОДБЛОКА ЗАГОЛОВКА (‘fmt_‘) 16 4 ДЛИНА ПОДБЛОКА ЗАГОЛОВКА 20 2 ТИП ФОРМАТА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ 22 2 ЧИСЛО КАНАЛОВ ( 1 - МОНО, 2 - СТЕРЕО ) 24 2/4 ЧАСТОТА ДИСКРЕТИЗАЦИИ, ГЦ 26/28 2/4 СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ, БАЙТ/С (ЧИСЛО КАНАЛОВ х ЧАСТОТА ДИСКРЕТИЗАЦИИ х РАЗРЯДНОСТЬ В БАЙТАХ) 28/32 2 ВЫРАВНИВАНИЕ БЛОКА ДАННЫХ (ЧИСЛО КАНАЛОВ х РАЗРЯДНОСТЬ) 30/34 2 РАЗРЯДНОСТЬ - ЧИСЛО БИТ НА ОДИН ОТСЧЕТ ( 8, 16 ) 32/36 4 ИДЕНТИФИКАТОР ПОДБЛОКА ДАННЫХ ( ‘DATA) 36/40 4 ДЛИНА ЗВУКОВЫХ ДАННЫХ 40/44 ЗВУКОВЫЕ ДАННЫЕ (0..255 ПРИ 8 БИТ И -32768..32767 ПРИ 16 БИТ) 2.1.3. Исходный сигнал Рис.2.2 Эффект реверберации T - время между отражениями; h1 - громкость исходного звукового сигнала; h2 - громкость отраженного сигнала. Рис. 2.3 В данном случае h1=h2, то есть громкость отраженного сигнала равна громкости исходного сигнала. Если i?(AudioData.nBlockAlign/AudioData.nChannels),то переход к п.2 иначе к п.5; 5. Таблица 2.3 Входные данные подпрограммы «Reverberation» Имена переменных Тип Описание AudioData TAudioData Передаваемая исходная совокуп-ность значений амплитуд и времен Start Cardinal Стартовая позиция, с которой необходимо начать обработку Count Cardinal Количество позиций, которые необходимо обработать относи-тельно стартовой Number Cardinal Количество отражений Delay Cardinal Время между отражениями Volume Real Громкость отражения относитель-но предыдущего Выходные данные подпрограммы: AudioData - измененная совокупность значений амплитуд и времен с эффектом реверберации. 2.9.4. Описание информации TempAudio: TAudioData; - получаемая совокупность значений амплитуд и времен.