Geum.ru


Система обработки аудиоинформации. Подсистема фильтрации и обработки сигнала

Дипломная работа - Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование



?татов работы системы.

  1. Описание системы программного обеспечения

Для реализации и функционирования проекта необходимо общесистемное программное обеспечение ОС Windows XP, в основе которой лежит ядро, характеризуемое 32-разрядной вычислительной архитектурой и полностью защищенной моделью памяти, что обеспечивает надежную вычислительную среду.

Разработка системы обработки аудиоинформации и ее подсистем будет вестись с использованием сред для разработки приложений Borland Delphi 7 и Microsoft Visual C++ 2003. Эти среды разработки включают в себя высокопроизводительный 32-битный компилятор, что позволяет оптимизировать создаваемый код, а также обширный набор средств, которые повышают производительность труда программистов и сокращают продолжительность цикла разработки. Многофункциональные интегрированные среды разработки включают компилятор, удовлетворяющий стандарта ANSI/ISO, встроенный дизайнер форм, богатый набор средств для работы с компонентами, менеджер проектов и отладчик. Удобство разработки и эффективность созданных в данных средах разработки программ делают их оптимальным выбором для построения исследовательской системы, какой является система обработки аудиоинформации.

  1. РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ И ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛА
  1. Описание постановки задачи обработки и фильтрации звукового сигнала
  1. Характеристика задачи

При разработке подсистемы обработки и фильтрации звукового сигнала требуется выполнить следующие задачи:

  1. изучение структуры звуковых файлов различных форматов и реализация возможностей чтения этих форматов для последующей обработки;
  2. разработка алгоритмов, позволяющих преобразовывать исходный звуковой сигнал iелью изменения характеристик звучания;
  3. программная реализация алгоритмов, позволяющих преобразовывать исходный звуковой сигнал iелью изменения характеристик звучания.

Автоматизация процесса обработки и фильтрации звукового сигнала подразумевает реализацию в подсистеме определенных средств и функций. Следует выделить функциональных особенностей, которыми должна обладать подсистема:

  1. возможность открытия и анализа файлов форматов Microsoft Wave, MP3 и Electronic Music;
  2. отображение структуры звукового сигнала, записанного в файле, в графическом виде с возможностью изменения масштаба;
  3. обеспечение возможности основных операций редактирования: выделение части сигнала, ее удаление, копирование и вставку. Обеспечение возможности вставки звукового сигнала из другого файла;
  4. возможность изменения основных параметров цифрового звука: частоты дискретизации, битрейта, числа каналов;
  5. изменение темпа (скорости) звукового сигнала, уровня громкости, обращение звукового сигнала;
  6. применение звуковых эффектов к сигналу с указанием необходимых для них параметров.

Перечислим реализуемые звуковые эффекты с указанием их параметров:

эффект эха: реализация повторения звукового сигнала с помощью временных преобразований таким образом, чтобы человеческое ухо воспринимало полученный сигнал как эхо (параметры: количество откликов, время между откликами, громкость отклика относительно предыдущего);

эффект реверберации: придание звучанию объемности, характерной для большого зала, где каждый звук порождает соответствующий, медленно угасающий отзвук; отличается тем, что на входной сигнал накладывается задержанный во времени выходной сигнал, а не задержанная копия входного (параметры: количество отражений, задержка отраженного сигнала, громкость отражения относительно предыдущего);

эффекты возрастающей и затухающей громкости: плавное увеличение громкости от нулевого уровня в начале фрагмента до максимального в конце и наоборот соответственно (параметр: величина громкости в процентах от текущей).

Полученный измененный звуковой сигнал поступает в подсистему кодирования данных для уменьшения занимаемого им размера.

  1. Вхоная информация

Входной информацией для подсистемы является цифровой звуковой сигнал, записанный в звуковом файле определенного формата. Формат входного звукового файла представлен в табл.2.1.

Файл этого формата содержит заголовок, описывающий общие параметры файла, и один или более фрагментов, каждый из которых представляет собой волновую форму или вспомогательную информацию.

Таблица 2.1

Структура звукового файла формата Microsoft RIFF/WAVE

СМЕЩЕНИЕ ОТ НАЧАЛА ФАЙЛАДЛИНАОПИСАНИЕ04ИДЕНТИФИКАТОР ФОРМАТА ( RIFF )44ДЛИНА БЛОКА ДАННЫХ ( ДЛИНА ФАЙЛА БЕЗ ЭТОГО ЗАГОЛОВКА)84ИДЕНТИФИКАТОР БЛОКА ЗВУКОВЫХ ДАННЫХ ( WAVE )124ИДЕНТИФИКАТОР ПОДБЛОКА ЗАГОЛОВКА (fmt_)164ДЛИНА ПОДБЛОКА ЗАГОЛОВКА202ТИП ФОРМАТА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ222ЧИСЛО КАНАЛОВ ( 1 - МОНО, 2 СТЕРЕО )242/4ЧАСТОТА ДИСКРЕТИЗАЦИИ, ГЦ26/282/4СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ, БАЙТ/С

(ЧИСЛО КАНАЛОВ х ЧАСТОТА ДИСКРЕТИЗАЦИИ х РАЗРЯДНОСТЬ В БАЙТАХ)28/322ВЫРАВНИВАНИЕ БЛОКА ДАННЫХ (ЧИСЛО КАНАЛОВ х РАЗРЯДНОСТЬ)30/342РАЗРЯДНОСТЬ - ЧИСЛО БИТ НА ОДИН ОТСЧЕТ ( 8, 16 )32/364ИДЕНТИФИКАТОР ПОДБЛОКА ДАННЫХ ( DATA)36/404ДЛИНА ЗВУКОВЫХ ДАННЫХ40/44ЗВУКОВЫЕ ДАННЫЕ (0..255 ПРИ 8 БИТ И -32768..32767 ПРИ 16 БИТ)

  1. Выходная информация

Выходной информацией для данной задачи является измененный звуковой сигнал, записанный в файле, структура которого аналогична описанной в п.2.1.2.

  1. Математическая постановка задачи

Спектр один из важнейших инструментов анализа и обработки звука. Фр