Vetitë themelore të zërit, audio në multimedia

Hyrje

Tingulli, si dukuri fizike, paraqitet kur vjen te çrregullimi i gjendjes stacionare të grimcave të ndonjë mediumi elastik. Këto ndryshime të pozitës së grimcave, të përcjella me ndryshimet gjegjëse të presionit, dendësisë, etj. quhen në përgjithësi oscilime akustike. Këto paraqiten në vendin ku ka ardhur deri te çrregullimi i gjendjes stacionare (vendi i burimit të tingullit) dhe nga aty përhapen me shpejtësi të fundme në formë të valëve akustike. Mediumi ku përhapen valët akustike mund të jetë i gaztë, i lëngët ose i ngurtë. Te gazrat dhe lëngjet paraqiten vetëm valet gjatësore (longitudinale), ndërsa në materiale të ngurta paraqiten edhe valët transversale .Duke pasur parasysh se tingulli është ai që e ndiejmë me shqisën e dëgjimit, shpjegimi I dukurisë dhe i përhapjes së valëve akustike do të bëhet në medium të gaztë, pra në ajër. Distanca në mes të dy maksimumeve (ose minimumeve) të njëpasnjëshme paraqet gjatësinë valore (l). Numri i këtyre ndryshimeve periodike në një vend në njësi të kohës paraqet frekuencën e tingullit (f), ndërsa vlera reciproke e frekuencës paraqet periodën (T). Intensiteti i tingullit, i cili në këtë rast është paraqitur perms presionit, bie me rritjen e distancës nga burimi, por vlera mesatare e presionit mbetet e pandryshuar dhe ai është presioni i përhershëm atmosferik ose statik (ps). Për intensitetin e zërit është vlerësues presioni akustik (p).

Audio sinjali analog

Zëri është valë kontinuale e cila udhëton nëpër ajër. Audio sinjali nga mikrofoni, si edhe video sinjali nga kamera, janë sinjale kontinuale që quhen sinjale analoge. Sinjal analog është çdo sinjal kontinual në kohë ku ndonjë parametër i ndryshueshëm me kohën paraqet ndonjë madhësi tjetër të ndryshueshme me kohën. Sinjali analog shfrytëzon ndonjë veti të mediumit për ta përcjellë informacionin e sinjalit. Në elektrikë madhësia që përdoret më së shpeshti është tensioni, pastaj pasojnë frekuenca, rryma dhe ngarkesa. Çdo informacion mund të përcjelljet nga një sinjal analog, zakonisht sinjali është përgjigja e matur e ndryshimit të dukurisë fizike, si zëri,drita, temperatura, pozicioni ose presioni dhe merret me ndihmën e ndonjë shndërruesi. Për shembull, te incizimi i zërit, fluktuacionet në presionin e ajrit, ngacmojnë membranën e mikrofonit, e kjo shkakton fluktuacionet gjegjëse në tensionin ose rrymën e qarkut elektrik. Për rrymën ose tensionin thyhet se janë “analog” pasi që sinjali analog ka rezolucion teorik të pakufizuar, ai gjithmonë do të ketë rezolucion më të lartë se cilido sistem digjital ku rezolucioni është në hapa diskret.Te sistemet digjitale jo vetëm që degradimet mund të detektohen, por gjithashtu ato edhe mund të korrigjohen. E meta kryesore e sinjaleve analoge është prania e zhurmës - variacionit të rastit, që ka çdo sistem. Me kopjimin dhe rikopjimin, transmetimin në distanca të gjata, këto variacione të rastit bëhen dominante. Efektet e zhurmës bëjnë që humbjet dhe distorzione I sinjalit të bëhen të pa kompenzueshme, pasi që duke amplifikuar sinjalin për rimëkëmbjen e pjesëve të dobësuara të sinjalit, gjithashtu edhe zhurma amplifikohet. Edhe nëse rezolucioni I sinjalit analog është më i lartë se i ndonjë sinjali të krahasueshëm digjital, në shumë raste, diferenca shuhet për shkak të pranisë së madhe të zhurmës.

Digjitalizimi në përgjithësi

Sistemi digjital shfrytëzon vlerat diskrete (zakonisht tensionet elektrike), që paraqesin numra ose simbole jo numerike, si shkronjat ose ikonat, për futje, procesim, transmetim, ruajtje ose paraqitje të madhësive në vend të spektrit kontinuale të vlerave si në rastin e sistemit analog. Pra dallimi në mes të “digjital” dhe “analog” i referohet metodës së futjes, përpunimit (procesimit), bartjes, ruajtjes ose punës së brendshme të vetë qarkut. Mikrofonat dhe video kamerat, siç u tha më lartë, krijojnë sinjale analoge (tensione me vlera kontinuale), të cilat nuk janë të përshtatshme për përpunim në kompjuter, prandaj ato duhet të digjitalizohen (të shndërrohen në një varg numrash). Digjitalizimi i sinjalit analog bëhet më procesin emostrimit (sampling), kur dimensioni i kohës ndahet në pjesë diskrete (boshti horizontal), dhe atë të kuantizimit, kur madhësia e sinjalit ndahet në pjesë diskrete (boshti vertikal).

Teorema e Nyquist-it

Teorema e Nyquist-Shannon-it për mostrimin është njëra ndër teoramet themelore në fushën e teorisë së informacionit, në veçanti në telekomunikacion dhe procesim të sinjalit. zakonisht kjo teoremë quhet Teorema e Shannon-it për mostrim ose thjesht teorema e mostrimit. Mostrimi është procesi i konvertimit të sinjalit kontinual në kohë ose hapësirë, në një sekuencë diskrete të kohës ose hapësirës. Teorema thotë:

“Rekonstruksioni i saktë i një sinjali kontinual kohor me brez themelor nga nga mostrat e tij është i mundur nëse sinjali ka brez të kufizuar dhe frekuenca e mostrimit është më e madhe se dyfishi i brezit frekuencore të sinjalit.” Pra teorema e mostrimit definon shpejtësinë e mostrimit ose frekuencën e mostrimit. Shpejtësia mostrimit definon numrin e mostrave për një sekondë (ose për njësi tjetër) të nxjerra nga sinjali kontinual për të formuar sinjalin diskret. Për sinjalet në domenin kohor, kjo shpejtësi mund të matet në Hz. Vlera reciproke e frekuencë së mostrimit është perioda e mostrimit ose intervali I mostrimit, që paraqet kohën në mes të dy mostrave. Koncepti i frekuencës së mostrimit te përdoret mostruesit (samplers), pajisje në të cilat merren mostrat periodikisht.Frekuenca e mostrimit zakonisht shënohet fs. Sinjalet digjitale praktike zakonisht paraqiten me 8-bit (256 nivele) 16- bit (65 536 nivele), 32-bit (4,3 miliardë nivele) e kështu me rrallë. Burimet e zhurmës në sistemet multimediale janë me prejardhje të ndryshme, por te sistemet digjitale një pjesë domethënëse e këtyre zhurmave i takon procesit të kuantizimit dhe kjo është e pashmangshme gjatë digjitalizimit të sinjalit analog.

Audio formatet tipike

Për punë në hapësirën multimediale audio sinjalet duhet të formatizohen në audio fajlla të standardizuar, përndryshe nuk do të ishin kompatibil. Formatet e audio fajllave kanë prapashtesat .au (Unix), .aiff (MAC, SGI), .wav (PC, DEC) për sistem gjegjëse.Audiofajllat kanë formate të mëdha, dhe si të tillë e vështirësojnë përpunimin, ruajtjen, transmetimin dhe editimin. Prandaj paraqitet nevoja e komprimimit të tyre për ta zvogëluar kërkesën për hapësirë të memories. Sot ekzistojnë metoda të ndryshme tëkomprimimit të audio fajllave. Një metodë e thjeshtë dhe që përdoret shumë për kompresimin e audio sinjaleve është Adaptive Delta Pulse Code. Modulation (ADPCM). Me anë të kësaj metode, duke u bazuar nëmostrat e kaluara, bëhet parashikimi i mostrave të ardhshme dhe enkodohet diferenca në mes të vlerës aktuale dhe vlerës së parashikuar.