ВВЕДЕНИЕ
Программы для работы с аудиоинформацией (звуком) позволяют записывать живой звук и преобразовывать его, изменяя тембр, улучшая качество звучания, добавляя эффекты. Современные программы-секвенсеры имеют возможность записи не только MIDI, но и звуковых дорожек. Однако для серьезной работы со звуковой информацией, как правило, требуется вызвать внешний аудиоредактор, то есть как раз программу для работы со звуком. В отличие от MIDI-секвенсеров, здесь качество программы определяется не только удобством и функциональностью интерфейса, не только наличием дополнительных утилит, но и собственно алгоритмами обработки. При одних и тех же условиях и параметрах на одном и том же звуковом материале разные программы могут дать совершенно непохожие результаты. Вообще говоря, звуковая информация - вещь «неуловимая»: порой незначительное изменение одного из многих параметров обработки может дать совершенно новый на слух результат..
Перспективы развития и использования цифрового аудио видятся авторам статьи очень широкими. Казалось бы, все, что можно было сделать в этой области, уже сделано. Однако это не так. Остается масса еще совсем незатронутых проблем.
В области синтеза звука также есть пространство для изучения. Способов синтеза звука сегодня существует несколько, однако ни один из них не дает возможности синтезировать звук, который нельзя было бы отличить от настоящего. Если, скажем, звуки рояля или тромбона еще более-менее поддаются реализации, до правдоподобного звучания саксофона или электрогитары добиться еще так и не смогли - существует масса нюансов звучания, которые почти невозможно воссоздать искусственно.
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ
Постановка задачи
Общие принципы
Цифровой звук - это способ представления электрического сигнала посредством дискретных численных значений его амплитуды.
Аудиоредактор, или волновой редактор — программа для редактирования звуковой информации в цифровом представлении (цифровой аудиозаписи). Аудиоредактор является основным программным компонентом цифровой рабочей станции.
Под обработкой звука следует понимать различные преобразования звуковой информации с целью изменения каких-то характеристик звучания. К обработке звука относятся способы создания различных звуковых эффектов, фильтрация, а также методы очистки звука от нежелательных шумов, изменения тембра и т.д. Все это огромное множество преобразований сводится, в конечном счете, к следующим основным типам:
Амплитудные преобразования. Выполняются над амплитудой сигнала и приводят к ее усилению/ослаблению или изменению по какому-либо закону на определенных участках сигнала.
. Частотные преобразования. Выполняются над частотными составляющими звука: сигнал представляется в виде спектра частот через определенные промежутки времени, производится обработка необходимых частотных составляющих, например, фильтрация, и обратное "сворачивание" сигнала из спектра в волну.
. Фазовые преобразования. Сдвиг фазы сигнала тем или иным способом; например, такие преобразования стерео сигнала, позволяют реализовать эффект вращения или "объёмности" звука.
Дискретизация - преобразование непрерывного информационного множества аналоговых сигналов в дискретное множество называетсядискретизацией.
Квантование - операция преобразования аналогового сигнала в дискретный сигнал.
История развития
Так, в 1877 году Томас Эдисон создал фонограф— прибор для механической записи и воспроизведения звука. А в 1888 году немец Э. Берлинер изобрёл граммофон — началась эра граммофонных пластинок, которые стали первыми массовыми носителями аудиоинформации.
Изучив законы электромагнетизма, человек поставил удачные опыты по преобразованию звуковых колебаний в электромагнитные и сохранению их. Так появилась магнитная лента, получившая широкое распространение в середине ХХ столетия.
Для того чтобы цифровая техника могла хранить, обрабатывать и воспроизводить звук, его преобразовывают в цифровой вид с помощью аналогово-цифрового преобразователя (АЦП), который превращает аналоговый сигнал в последовательность чисел. Это называетсяимпульсно-кодовой модуляцией (ИКП, или по-англйски PCM).
Первым устройством обработки звука был динамик Leslie, который применялся вместе с электрическим органом Хаммонда в 30-40-е года ХХ века и придавал ему «рычащее» звучание.
В 1967 техническим институтом исследований NHK представлен первый цифровой катушечный стереорекордер на 1-дюймовой видеоленте.
Первым кодировщиком в формат MP3 стала программа L3Enc, выпущенная летом 1994 года.
Adobe приобрела последнюю, не-shareware версию (Cool Edit Pro v2.1) у Syntrillium Software в мае 2003 года. Позже она была переименована в Adobe Audition.
С момента появления FL Studio для нее было выпущено 10 крупных обновлений; в марте 2011 года увидела свет FL Studio 10
Способов синтеза звука сегодня существует несколько, однако ни один из них не дает возможности синтезировать звук, который нельзя было бы отличить от настоящего. Но до правдоподобного звучания саксофона или электрогитары добиться еще так и не смогли.
Таким образом, можно смело сказать, что в области обработки, создания и синтеза звука и музыки еще очень далеко до того решающего слова, которое поставит точку на развитии этой отрасли человеческой деятельности.
Современные цели и задачи
Обработка звука обычно направлена на получение новых звуков из уже существующих (например, голос робота), либо придание им дополнительных качеств или устранение существующих (например, добавление эффекта хора, удаление шума или щелчков).
Сегодня анализ звука и речи применяется во многих областях человеческой деятельности. Это биометрия, судебная экспертиза, медицина, обучение, конструкторская деятельность, научные исследования и другие. Голос человека можно использовать как пропуск в системах с ограничением доступа. При производстве судебной экспертизы материалов звукозаписи часто нужно провести идентификацию личности, то есть ответить на вопрос – принадлежит ли голос на двух фонограммах одному и тому же человеку? Можно определять эмоциональное состояние человека (уровень стресса) по параметрам устной речи. Этот способ имеет то преимущество, что человеку не нужно подсоединять датчики. Речевое сопровождение обучающих программ позволяет сделать процесс восприятия учебного материала более полным.
Способы решения
Программное обеспечение было подобрано для обработки аудио:
«Sound Forge Pro 10» - цифровой аудиоредактор позволяет создавать и редактировать звуковые файлы быстро и с высокой точностью, «Audacity» - многоплатформенный аудиоредактор звуковых файлов импортирующий и экспортирующий файлы форматов WAV, MP3 Vorbis, FLAC, «Adobe Audition CS6» - аудиоредактор поддерживающий практически все звуковые форматы файлов, входит в пакет Adobe Creative Suite, «FL Studio 10 Signature Bundle» - цифровая звуковая рабочая станция для написания музыки.
Эти программы являются наиболее актуальными.
К примеру рассмотрим требования программы «Sound Forge Pro 10»:
· Microsoft® Windows® XP (SP2 или более поздней версии), Windows Vista® (SP2 или более поздней версии), или Windows 7
· Процессор 1 GHz
· 350 Мб свободного места для установки
· 512 MB оперативной памяти (рекомендовано 1 ГБ)
· Windows-совместимая звуковая карта
· DVD-ROM привод (для установки)
· Поддержка пишущего CD-привода (для записи CD)
· Microsoft DirectX® 9.0c или более поздней версии
· Microsoft.NET Framework 2.0
Нужно отметить, что программы для обработки аудио очень требовательны к звуковой карте поэтому нужно внимательно подойти к ее выбору.
Еще рассмотрим требования программы «FL Studio 10 Signature Bundle»:
· 2 ГГц AMD или Intel
· Windows 7, Vista, XP и 2000 (32-и 64-разрядные)
· 1 ГБ ОЗУ (рекомендуется)
· 1 ГБ свободного дискового пространства
· Звуковая карта с DirectSound. ASIO/ASIO2 требуется для записи звука.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Постановка задачи, выбор аппаратного и программного обеспечения по прайс-листу
Для класса по обработке аудио, исходя из современных условий и задач, было подобранно 2 типа ПК – Рабочая станция и Сервер. Конфигурация приведена в таблицах 1,2.
Таблица 1 «Рабочая станция»
| Модель устройства | Краткое описание | Цена (грн) | Магазин | |
| Процессор | CPU s1155 Intel Core i3 | CPU s1155 Intel Core i3-3240 Box (BX80637I33240) (3.40GHz, Ivy Bridge, 2 ядра, HT, GPU: HD 2500 (650MHz), L3: 3MB, 22nm, 55W) | 977 | "МикроЛайн" |
| Материнская плата | MB s1155 ASUS | MB s1155 ASUS P8H77-M LE, Intel H77, 2xDDR3 DIMM, 1xPCI-E x16, HDA, 7.1, Ethernet: 1000 Мбит/с, DVI, HDMI, USB 3.0, mATX | 630 | "МикроЛайн" |
| Оперативная память | RAM DDR3-1333 8GB | RAM DDR3-1333 8GB (2x4GB) PC3-10600 GeIL Enhance Corsa, CL9 (9-9-9-24), box (GEC38GB1333C9DC) | 650 | "МикроЛайн" |
| Видеоадаптер | VGA GAINWARD GeForce GT610 | VGA GAINWARD GeForce GT610 1GB 64bit GDDR3 (810/1070) D-SUB/DVI/HDMI (4260183362647) | 302 | "МикроЛайн" |
| Жеский диск | HDD 3.5" | HDD 3.5" 2.0TB 7200rpm SATAIII 64MB Seagate Barracuda 7200.14 (ST2000DM001) | 746 | "МикроЛайн" |
| Продолжение таблицы 1 «Рабочая станция» | ||||
| Корпус | ZALMAN Z5 Plus | ZALMAN Z5 Plus (Black) Steel/Plastic, ATX, mATX, Midi-Tower, без БП, 3xUSB, 205x460x490 мм | 416 | "МикроЛайн" |
| Блок питания | CHIEFTEC CTG-650C | БП 650W (CHIEFTEC) Retail <CTG-650C> ATX 2.3, Active PFC, Full Range, 80Plus, Fan 120mm; Ток: 5V 22A, 3.3V 22A, 12V1 30A, 12V2 30A; Разъёмы: 20+4pin ATX, 8pin+4pin CPU, 2х6+2pin PCIe, 6xSATA, 4xMolex, 2xFDD; | 562 | "КомТек" |
| Монитор | LCD 19" LG | LCD 19" LG 19EN33S-B, TN, LED, 16:9, 1366x768, 5 000 000:1, 200 кд/м2, 5мс, 90/65, VGA, черный | 778 | "МикроЛайн" |
| Мышь | A4 Tech | Mouse A4 Tech N-708X-1 V-Track USB Black | 56 | "КомТек" |
| Клавиатура | A4 Tech | Key A4 Tech KB-750 Black USB | 60 | "КомТек" |
| Звуковая карта | ASUS XONAR DGX | ASUS XONAR DGX <90YA00KN-M0UC00> | 221 | "КомТек" |
| Наушники | Defender HN-818 | Гарнитура Defender HN-818, стерео, с регулятором громкости | 153 | "МикроЛайн" |
Таблица 1.1 «Программное обеспечение»
| Наименование | Кр. Описание | Цена (грн) | Магазин | ||
| ОС | Microsoft Windows 7 Professional | SP1, 64-bit, Russian, DVD, OEM (FQC-04673) | 1 279 | "МикроЛайн" | |
| Антивирус | KASPERSKY AntiVirus 2013 | (2 ПК/1 год), DVD, BOX (KL1149LUBFS/KL1149LBB) | 253 | "МикроЛайн" | |
| Продолжение таблицы 1.1 | |||||
| Архиватор | WinRAR | Архиватор файлов в форматы RAR и ZIP для 32/64-разрядных OC Windows | 302 | "Softlist" | |
| Звуковые редакторы | Sound Forge Pro 10 | Цифровой аудиоредактор | 4 139 | "Softkey" | |
| Audacity | Многоплатформенный аудиоредактор звуковых файлов | Бесплатно | http://audacity.sourceforge.net/download/ | ||
| Adobe Audition CS6 | Аудиоредактор поддерживающий практически все звуковые форматы файлов | 3 175 | "Allsoft" | ||
| FL Studio 10 Signature Bundle | Цифровая звуковая рабочая станция для написания музыки | 2 391 | "Allsoft" | ||
Общая сумма рабочей станции и ПО составляет 17090 грн
Общая сумма 15 рабочих станций и ПО составляет 94804 грн
Таблица 2 «Сервер»
| Модель устройства | Краткое описание | Цена (грн) | Магазин | |
| Процессор | CPU s1155 Intel Celeron G1630 | CPU s1155 Intel Celeron G1630 Box (BX80637G1630) (2.80GHz, Ivy Bridge, 2 ядра, GPU: Intel HD (650-1050MHz), L3: 2MB, 22nm, 55W, DDR3-1333) | 453 | "МикроЛайн" |
| Продолжение таблицы 2 «Сервер» | ||||
| Материнская плата | MB s1155 ASUS P8H77-M PRO | MB s1155 ASUS P8H77-M PRO, Intel H77, DDR3 DIMM, 1 x PCIe 3.0, 2xSATA3, 4xSATA2, RAID 0/1/0+1/5/10, 1х1Gb Lan, SB 7.1, mATX, BOX | 807 | "МикроЛайн" |
| Оперативная память | RAM 4Gb DDR3-1600MHz | RAM 4Gb DDR3-1600MHz ECC REG (Kingston) <KVR16R11D8/4> | 400 | "КомТек" |
| Видеоадаптер | VGA GAINWARD GeForce GT610 | VGA GAINWARD GeForce GT610 1GB 64bit GDDR3 (810/1070) D-SUB/DVI/HDMI (4260183362647) | 302 | "МикроЛайн" |
| Жесткий диск | HDD 3.5" | HDD 3.5" 2.0TB 5400-7200rpm SATAIII 64MB WD NASware Red (WD20EFRX) 24/7, для NAS, TLER (надёжный RAID) | 888 | "МикроЛайн" |
| Жесткий диск | HDD 3.5" | HDD 3.5" 2.0TB 5400-7200rpm SATAIII 64MB WD NASware Red (WD20EFRX) 24/7, для NAS, TLER (надёжный RAID) | 888 | "МикроЛайн" |
| CD/DVD Привод | DVD-RW LITE-ON | DVD-RW LITE-ON iHAS124-04 SATA Black | 128 | "КомТек" |
| Корпус без БП | ZALMAN Z5 Plus | ZALMAN Z5 Plus (Black) Steel/Plastic, ATX, mATX, Midi-Tower, без БП, 3xUSB, 205x460x490 мм | 416 | "МикроЛайн" |
| Продолжение таблицы 2 | ||||
| Блок питания | CHIEFTEC CTG-650C | 650W (CHIEFTEC) Retail <CTG-650C> ATX 2.3, Active PFC, Full Range, 80Plus, Fan 120mm; Ток: 5V 22A, 3.3V 22A, 12V1 30A, 12V2 30A; Разъёмы: 20+4pin ATX, 8pin+4pin CPU, 2х6+2pin PCIe, 6xSATA, 4xMolex, 2xFDD; | 562 | "МикроЛайн" |
| Монитор | LCD 19" | LCD 19" LG 19EN33S-B, TN, LED, 16:9, 1366x768, 5 000 000:1, 200 кд/м2, 5мс, 90/65, VGA, черный | 778 | "КомТек" |
| Клавиатура + Мышь | Key+Mouse Logitech | Key+Mouse Logitech MK120 <920-002561> | 144 | "КомТек" |
| ИБП | UPS APC | UPS APC BX650CI-RS | 754 | "КомТек" |
Таблица 2.1 «Программное обеспечение»
| Наименование | Краткое описание | Цена (грн) | Магазин | |
| ОС | Microsoft Windows Server Enterprise 2008 | R2, SP1, 64-bit, Russian, 1-8CPU, 10 Clt, DVD, OEM (P72-04478) | 20 025 | Микролайн |
| Антивирус | KASPERSKY AntiVirus 2013 | (2 ПК/1 год), DVD, BOX (KL1149LUBFS/KL1149LBB) | 253 | "МикроЛайн" |
| Архиватор | WinRAR | Архиватор файлов в форматы RAR и ZIP для 32/64-разрядных OC Windows | 302 | "Softlist" |
| Резервное копирование | Handy Backup | Программа позволяющая осуществлять резервное копирование, восстановление и синхронизацию данных | 135 | "Softkey" |
Общая Сервера и Программного обеспечения составляет 27235 грн
2.2 Расшифровка характеристик выбранных комплектующих
Рабочая станция
Таблица 3 Процессор
| Наличие | Описание |
| s1155 | Процессорный разъем (Socket 1155) |
| Intel | Фирма производитель |
| Core i3-3240 | Серия |
| BE Box | Наличие куллера в комплекте |
| 3.40GHz | Тактовая частота 3.40Ггц |
| Ivy Bridge | Наименование ядра |
| 2 ядра | Количество ядер 2 |
| HT | Не поддерживается разгон |
| GPU: HD 2500 (650MHz) | Интегрированный видеоадаптер |
| L3: 3MB | Объем кэша 3МБ |
| 22nm | Техпроцесс 22нм |
| 55W | Типичное тепловыделение |
Таблица 4 Материнская плата
| Наличие | Описание |
| s1155 | Процессорный разъем (Socket 1155) |
| Продолжение Таблицы 4 | |
| ASUS | Фирма производитель |
| P8H77-M LE | Модель |
| Intel H77 | Чипсет |
| 2xDDR3 DIMM | 2 разъема под память DDR3 |
| 1xPCI-E x16 | Слоты расширения |
| HDA 7.1 | Наличие звуковая карта |
| Ethernet: 1000 Мбит/с | Встроенный сетевой адаптер |
| DVI | Цифровой выход |
| HDMI | Цифровой разъем для подключения TV |
| USB 3.0 | разъем USB версии 3.0 |
| mATX | Форм-фактор |
Таблица 5 Оперативная память
| Наличие | Описание |
| DDR3 | Память DDR третьего поколения |
| 1333MHz | Частота памяти |
| 8GB (2x4GB) | Объём памяти 8Гб (2х4Гб) |
| PC3-10600 | Эффективная пропускная способность |
| GeIL Enhance Corsa | Фирма производитель |
| CL9 (9-9-9-24) | Схема таймингов памяти |
| box | Подается в коробке |
Таблица 6 Видеоадаптер
| Наличие | Описание |
| GAINWARD | Фирма производитель |
| PCI-Express x16 2.х | Интерфейс |
| GeForce GT610 | Графический чип |
| 1GB | Объем памяти 1Гб |
| 64bit | Разрядность шины памяти |
| GDDR3 | Тип памяти |
| Частота ядра 810 МГц | |
| Частота памяти 1070 МГц | |
| D-SUB | Аналоговый выход (DVI) |
| DVI | Цифровой выход |
| HDMI | Цифровой разъем для подключения TV |
Таблица 7 Жесткий диск
| Наличие | Описание |
| 3.5" HDD | Форм-фактор 3.5" |
| 2Tb | Объем памяти 2Тб |
| Seagate | Фирма производитель |
| Barracuda 7200.14 | Линейка |
| SATA-III | Последовательный интерфейс 3 поколения |
| 64 Mb | Объем буфера |
| 7200rpm | Скорость вращения шпинделя 7200 об/мин |
Таблица 8 Корпус
| Наличие | Описание |
| ZALMAN | Фирма производитель |
| Z5 Plus | Модель корпуса |
| Black | Цвет черный |
| Steel/Plastic | Материал корпуса сталь/пластмасса |
| ATX, mATX | Форм-фактор |
| Midi-Tower | Тип корпуса |
| без БП | Блок питания отсутствует |
| 3xUSB | 3 разъем на лицевой панели |
| 205x460x490 мм | Габариты (ШхВхГ) |
Таблица 9 Блок питания
| Наличие | Описание |
| CHIEFTEC | Фирма производитель |
| CTG-650C | Модель |
| Retail | Кабель питания в комплекте, коробка |
| 650W | Мощность 650Вт |
| ATX 2.3 | Форм-фактор |
| Active PFC | Активный модуль питания |
| Full Range | |
| 80Plus | Допустимый нагрев |
| Продолжение таблицы 9 | |
| Fan 120mm | Вентилятор 120мм |
| 5V 22A, 3.3V 22A, 12V1 30A, 12V2 30A | Максимальная нагрузка |
| 20+4pin ATX | Коннектор питания мат.платы |
| 8pin+4pin CPU | Коннектор питания процессора |
| 2х6+2pin PCIe | Коннектор питания видеокарт |
| 6xSATA | 6 Разъемов питания SATA |
| 4xMolex | 4 разъема для подключения Molex |
| 2xFDD | 2 разъема для подключения FDD |
Таблица 10 Монитор
| Наличие | Описание |
| 19'' | Размер дисплея |
| LG | Фирма производитель |
| 19EN33S-B | Код производителя |
| TN | Тип матрицы |
| LED | Тип подсветки |
| 16:9 | Отношение сторон |
| 1366x768 | Максимальное разрешение дисплея |
| 5 000 000:1 | Контрастность дисплея |
| 200 кд/м2, 5мс | Яркость дисплея |
| 90x65 | горизонтальный/ вертикальный Угол обзора |
| VGA | Интерфейс |
| Черный | Цвет черный |
Таблица 11 Звуковая карта
| Наличие | Описание |
| ASUS | Фирма производитель |
| XONAR DGX | Модель |
Сервер
Таблица 12 Процессор
| Наличие | Описание |
| s1155 | Процессорный разъем (Socket 1155) |
| Intel | Фирма производитель |
| Celeron G1630 | Серия |
| Box | Наличие куллера в комплекте |
| 2.80GHz | Тактовая частота 3.40Ггц |
| Ivy Bridge | Наименование ядра |
| 2 ядра | Количество ядер 2 |
| HT | Не поддерживается разгон |
| GPU: Intel HD (650-1050MHz) | Интегрированный видеоадаптер |
| L3: 2MB | Объем кэша 2МБ |
| 22nm | Техпроцесс 22нм |
| 55W | Типичное тепловыделение |
Таблица 13 Материнская плата
| Наличие | Описание |
| s1155 | Процессорный разъем (Socket 1155) |
| ASUS | Фирма производитель |
| P8H77-M PRO | Модель |
| Intel H77 | Чипсет |
| DDR3 DIMM | 1 разъем под память DDR3 |
| 1 x PCIe 3.0, 2xSATA3, 4xSATA2 | Слоты расширения |
| RAID 0/1/0+1/5/10 | Контроллер RAID |
| 1х1Gb Lan | Встроенный сетевой адаптер 1Гб |
| SB 7.1 | Наличие звуковая карта |
| mATX | Форм-фактор |
| BOX | Подается в коробке |
Таблица 14 Оперативная память
| Наличие | Описание |
| DDR3 | Память DDR третьего поколения |
| 1600MHz | Частота памяти |
| 4GB | Объём памяти 4Гб |
| ECC | Наличие поддержки ECC |
| REG | Буферизованная (Register) |
| Kingston | Фирма производитель |
Таблица 15 Жесткий диск
| Наличие | Описание |
| 3.5" | Форм-фактор |
| 2.0TB | Объем памяти 2Тб |
| 5400-7200rpm | Скорость вращения шпинделя 5400-7200 об/мин |
| SATAIII | Последовательный интерфейс 3 поколения |
| 64MB | Объем буфера |
| WD (Western Digital) | Фирма производитель |
| NASware Red | Серия |
Таблица 16 CD/DVD Оптические приводы
| Наличие | Описание |
| DVD-RW LITE-ON | Тип дискового накопителя |
| iHAS124-04 | Код производителя |
| SATA | Интерфейс |
| Black | Цвет черный |
Таблица 17 ИБП (источник бесперебойного питания)
| Наличие | Описание |
| APC (American Power Conversion) | Фирма производитель |
| BX650CI-RS | Код производителя |
| 390 Вт/650 VA | Максимальная выходная мощность |
| 230V | Номинальное выходное напряжение |
| Продолжение таблицы 17 | |
| 47-63Hz | Выходная частота (синхронизированная с электросетью) |
| 140-300V | Диапазон входного напряжения при работе от сети |
| 200x115x257 мм | Габариты (ВхШхГ) |
| 6,2 кг | Вес |
