IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Звук – это то, что мы слышим ежесекундно в нашей жизни. Звук совершенно по-разному может воздействовать на человека: например, успокаивать, радовать, пугать, раздражать и т.п. Проще говоря, звуковая информация - вещь «неуловимая», но очень важная для человека.

Компьютерный синтез звука – это процесс генерации звука, представленного в виде дискретного сигнала. В области компьютерного синтеза звука существует ещё много пространства для изучения. Мало какой метод синтеза звуковых волн дает возможность синтезировать звук так, чтоб его нельзя было отличить от настоящего. Существует безумное множество нюансов звучания, которые невозможно искусственно воссоздать.

Компьютерный звук в основном бывает двух типов:

• цифровой звук – это точная цифровая копия введённых извне звуков, аналог фотографии;

• синтезированный звук – это музыка в формате MIDI. Компьютер воспроизводит нужную нам мелодию и, плюс, синтезирует её с помощью звуковой карты. Это идеальная технология для компьютерных композиторов, так как с легкостью можно изменять любые параметры созданной мелодии, добавлять, заменять, удалять инструменты, изменять стиль и темп композиции. Недостаток в MIDI: невозможно записать голос; качественное звучание возможно только на отличной звуковой карте.

Характеристики звука

Звук – это упругие колебания и волны, распространяющиеся в газообразных, жидких и твердых веществах. Процесс синтеза звука, в основном, преследует две цели:

-имитация различных естественных звуков (звук шагов, шум ветра и дождя, пение птиц и т.п.), а также акустических музыкальных инструментов (имитационный синтез);

-получение принципиально новых звуков, не встречающихся в природе (чистый синтез).

Обработка звука обычно направлена на получение новых звуков из уже существующих (к примеру, «голос робота»), либо придание им дополнительных качеств или устранение существующих.

Громкость звука - определяется амплитудой сигнала. Чем выше амплитуда звуковой волны, тем громче сигнал. Громкость звука измеряется децибеллах и обозначается дБ.

Тембр - это спектральная окраска звука. Другими словами это состав спектра. Спектр — это совокупность простых гармонических волн, на которые можно разложить звуковую волну.

Гармоники – дополнительные тона, частоты которых дополняют основной (самый низкий) тон. При щипке скрипичной струны или ударе в барабан, струна или кожа начинают вибрировать, издавая соответствующий звук. Самый громкий звук (тон) является основным. Более слабые звуки, соответствующие второстепенными колебаниями, тоже звучат в это время. Вместе эти звуки образуют гармонический звукоряд.

Огибающая – это линия, описывающая изменения такого параметра звука, как громкость, во времени.

RMS (Rated Maximum Sinusoidal) - максимальная (предельная) синусоидальная мощность – это мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение одного часа с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения.

Пик – фактор, который показывает, насколько ниже следует установить уровень сигнала в треке передачи по сравнению с уровнем ограничения сигнала в канале, чтобы не возникли перегрузки и нелинейные искажения.

Оцифровка звука — технология преобразования аналогового звукового сигнала в цифровой вид. Заключается в осуществлении замеров амплитуды сигнала с определенным временным шагом и последующей записи полученных значений в численном виде.

Цифровое представление звука – это сигнал, представленный дискретными численными значениями его амплитуды. То есть такой сигнал записывается в виде чисел, а считывается он компьютерной техникой.

Квантование - в информатике разбиение диапазона значений непрерывной или дискретной величины на конечное число интервалов. Квантование часто используется при обработке сигналов, в том числе при сжатии звука и изображений. Не следует путать квантование с дискретизацией. При дискретизации изменяющаяся во времени величина (сигнал) замеряется с заданной частотой, таким образом, дискретизация разбивает сигнал по временной составляющей. Квантование же приводит сигнал к заданным значениям, то есть, разбивает по уровню сигнала.

Импульсно-кодовая модуляция - это способ кодирования аналоговых сигналов, при котором их передача выполняется в виде серии коротких импульсов.

Гранулярный шум, вносимый на этапе оцифровки - возникающий при квантовании сигнала по уровню из-за округления амплитуды до ближайшего дискретного значения. В отличие от простого широкополосного шума, вносимого ошибками квантования, гранулярный шум представляет собой гармонические искажения сигнала, наиболее заметные в верхней части спектра.

Дизеринг — при обработке цифровых сигналов представляет собой подмешивание в первичный сигнал псевдослучайного шума со специально подобранным спектром. Применяется при обработке цифрового звука, видео и графической информации для уменьшения негативного эффекта от квантования.

Заключение

Целью исследования темы «Компьютерный синтез звука» было более изучение основной терминологии и процессов в этой области. Обработка звука, зависит от того, какие именно цели вы преследуете. Следовательно, она может быть разноплановой: начиная от подавления шумов, наложения звуковых фильтров, и заканчивая выведением определенных частот на передний план. В итоге возможно получить огромное количество совершенно разных вариаций одного и того же звукового фрагмента.

Так же в результате исследования было выяснено, что компьютерный синтез звука не самая развитая область. Остается ещё множество незатронутых проблем, хотя сначала может показаться, что уже абсолютно всё сделано.