materi tentang perakitan dan perawatan audio mobilDeskripsi lengkap
Audio ProgrammingDescrição completa
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Caleidoscop AudioFull description
Universidad Católica Boliviana Ingeniería en Telecomunicaciones Telecomunicaciones Sistemas de telefonía fija Tel-222 LABORATORIO: AUDIO COMPANDING
1. OBJETIVO.•
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Realizar un programa en !T"!B #ue sea capaz de descomprimir un arc$ivo de audio %&ormato '!()* previamente comprimido de acuerdo a la le+ de compresión , Realizar un programa #ue sea capaz de comprimir + descomprimir un arc$ivo de audio %&ormato '!() a partir de la le+ a
2. MARCO TEORICO."a compresión se utiliza para reducir el error de cuantificación en la digitalización de la se.al analógica "a le+ , se usa en /orte !m0rica + 1apón + la le+ a en uropa u latino !m0rica
LEY A (A-LAW) s un sistema sistema de cuantificaci cuantificación ón logarítmic logarítmicaa de se.ales se.ales de audio* usado $a3itualmente $a3itualmente con finesde compresión en aplicaciones de voz $umana st4 estandarizada por la ITU-T %Secto rde rde /orm /ormal aliizaci zación ón de las las Telecom ecomun unic icac aciiones ones de la Uni Unión Inter nterna naci cion onal al de Telecomunicaciones) en5677l 5677 es un est4ndar usado principalmente en telefonía* para representar se.ales de audio con frecuencias de la voz $umana* mediante muestras comprimidas de una se.al de audio digital con una tasa de muestreo de 8999 muestras por segundo l codificador 5677 proporcionar4 un flujo de datos de :; <3i <3it=s =s l algo algori ritm tmoo "e+ "e+ ! 3asa 3asa su funcionami amiento en un proceso de comp ompresión + e>pansión llamad amadoo compansión o companding* con el cual* las las ampl amplit itud udes es de la se.a se.all de audi audioo pe#ue.as son e>pandidas + las amplitudes m4s elevadas son comprimidas "a le+ ! esta formada por 7? segmentos de recta %en realidad son 7: segmentos* pero como los tres segmentos centrales est4n alineados* se reducen a 7?) Cada uno de los 7: segmentos* est4 dividido en 7: intervalos iguales entre sí* pero distintos de unos segmentos a otros
s decir* cuando una se.al pasa a trav0s de un compander* el intervalo de las amplitudes pe#ue.as de entrada es representado en un intervalo m4s largo en la salida* + el intervalo de las amplitudes m4s elevadas pasa a ser representado en un intervalo m4s pe#ue.o en la salida
@or ejemplo* 0sta figura muestra #ue el rango de los valores de entrada %eje >) contenidos en el intervalo A-92*92 %amplitudes pe#ue.as) est4n representados en la salida %eje +) en el intervalo A-96*96* apro>imadamente s decir* $a+ una e>pansión @or otra parte* vemos #ue los valores de entrada contenidos en el intervalo A-7*-9: + A9:*7 son representados en la salida en los intervalos A-7* -9* + A9*7 "o #ue indica #ue se produjo una compresión "os efectos de aplicar un compresor a una se.al de amplitud varia3le se o3servan en las siguientes figurasD SE!" FRI5I/!"
SE!" CF@RIG!
Gigitalmente* todo este es#uema es e#uivalente a aplicar una cuantificación no uniforme %logarítmica) a la se.al original* donde tendremos pe#ue.os pasos de cuantificación para los valores pe#ue.os de amplitud + pasos de cuantificación grandes para los valores grandes de amplitud @ara recuperar la se.al en el destino tendremos #ue aplicar la función inversa Gado #ue la le+-! es un sistema de 3aja complejidad* no introduce retardo algorítmico pr4cticamente !dem4s* aun#ue no es adecuado para la transmisión por pa#uetes* si lo es parasistemas de transmisión TG %ultiple>ación por división de tiempo)Una de las principales aplicaciones de la le+-! es la reducción de ruido* pues
cuando se almacenan se.ales de audio en medios magn0ticos se a.ade un nivel de ruido a la se.al #ue puede resultar molesto al reproducir pasajes de 3aja intensidad Con el o3jetivo de evitar esto* se comprime la se.al de forma #ue se enfaticen las se.ales de 3aja amplitud antes de gra3ar la se.al + despu0s se e>pande al reproducirla de forma #ue se reduzca el nivel de las se.ales enfatizadas restaur4ndolas a sus valores originales !l aplicar esta reducción* el ruido #ue $a a.adido la gra3ación magn0tica se reducir4 tam3i0n "a aplicación m4s importante de compresión ! se da en el proceso de cuantificación cuando se #uiere llevar una se.al an4loga a una se.al digital n este caso $a3lamos de una cuantificación logarítmica por ser el lenguaje propio del sistema ! "as se.ales de voz pueden tener un rango din4mico superior a los :9 dB* por lo #ue para conseguir una alta calidad de voz se de3en usar un elevado nHmero de niveles de reconstrucción Sin em3argo* interesa #ue la resolución del cuantificador sea ma+or en las partes de la se.al de menor amplitud #ue en las de ma+or amplitud @or tanto* en la cuantificación lineal se desperdician niveles de reconstrucción +* consecuentemente* anc$o de 3anda sto se puede mejorar incrementando la distancia entre los niveles de reconstrucción conforme aumenta la amplitud dela se.al Un m0todo sencillo para conseguir esto es $aciendo pasar la se.al por un compresor logarítmico antes de la cuantificación sta se.al comprimida puede ser cuantificada uniformemente ! la salida del sistema* la se.al pasa por un e>pansor* #ue realiza la función inversa al compresor ! esta t0cnica se le llama compresión ntonces* en los sistemas digitales de tratamiento de audio tendremos pe#ue.os pasos de cuantificación para los valores pe#ue.os de amplitud + pasos de cuantificación grandes para los valores grandes de amplitud l algoritmo !-la digital es un sistema de compresión con p0rdidas en comparación con la codificación lineal normal "a función de la le+ de compresión ! se e>presa comoD
Gonde ! es el par4metro de compresión n uropa donde es ampliamente usado* !J 866
LEY µ (µ-LAW) "a le+ de compresión , es un sistema mu+ parecido al !-la* aun#ue se usa ampliamente en /orte !m0rica + 1apón "as aplicaciones de este sistema son 34sicamente las mismas del !-la* es decir* cuantificación logarítmica + reducción de ruido para se.ales de audio "a función de la le+ de compresión , se e>presa comoD
"a letra K indica el factor de compresión usado /ormalmente K J 2LL Si K J 9 la entrada es igual a la salida Su funcionamiento es 34sicamente el mismo del algoritmo "e+ !* es decir* #ue se 3asa en la compansión %compresión=e>pansión) "as amplitudes de la se.al de audio pe#ue.as son e>pandidas + las amplitudes m4s elevadas son comprimidas Un ejemplo gr4fico de este proceso lo podemos o3servar en la figura
Cuando una se.al pasa a trav0s de un compander* el intervalo de las amplitudes pe#ue.as de entrada es representado en un intervalo m4s largo en la salida* + el intervalo de las amplitudes m4s elevadas pasa a ser representado en un intervalo m4s pe#ue.o en la salida sta figura muestra #ue el rango de los valores de entrada %eje >) contenidos en el intervalo A-92*92 %amplitudes pe#ue.as) est4n representados en la salida %eje +) en el intervalo A-9:*9:@odemos compro3ar #ue $a+ una e>pansión @or otra parte vemos #ue los valores de entrada contenidos en el intervalo A-7*-9*: + A9:*7 son representados en la salida en los intervalos A-9*-7 + A9*7 @odemos compro3ar #ue se produce una compresión @or lo tanto* la implementación del sistema consiste en aplicar a la se.al de entrada una función logarítmica + una vez procesada realizar una cuantificación uniforme s lo mismo #ue decir #ue el paso de cuantificación sigue una función del tipo logarítmico "a le+ u se utiliza en stados Unido + 1apón por#ue allí las tramas #ue se utilizan son de 7*LL3=s mientras #ue en uropa se utilizan tramas de 2 3=s* así #ue se utiliza la le+ !
LA CUANTIFICACIÓN NO LINEAL ES USADA COMO NOIRMA EN LAS REDES DE TELEFONIA "a cuantificación no uniforme %cuantificación no lineal) se aplica cuando se procesan se.ales no $omog0neas #ue se sa3e #ue van a ser m4s sensi3les en una determinada 3anda concreta de frecuencias n este caso* lo #ue se $ace es estudiar la propia entropía de la se.al + asignar niveles de cuantificación de manera no uniforme %utilizando un 3it rate varia3le)* de tal modo #ue se asigne un ma+or nHmero de niveles para a#uellos m4rgenes en #ue la amplitud cam3ia m4s r4pidamente %contienen ma+or densidad de información) Cuando durante la digitalización se $a usado una cuantificación no uniforme* se de3e utilizar el mismo circuito no lineal durante la decodificación* para poder recomponer la se.al de forma correcta
. ESPECIFICACIONES.Un registro de audio %mono)* $a sido comprimido usando la le+ , %con ,J 2LL) l audio comprimido $a sido muestreado + tratado* segHn la norma le+ , + almacenado en un arc$ivo de audio llamado MaudioulaavN l tra3ajo es recuperar la se.al original de audio* para lo cual se proceder4 de la siguiente maneraD a) Escriba un programa en MATLAB llamado proyecto_1.m que haga lo siguiente: b) Escriba un programa en MATLAB y nmbrelo e!pansor que sea capa" de e!pandir un archi#o de audio pre#iamente comprimido con la ley $. c) Escriba un programa en MATLAB que sea capa" de comprimir y e!pandir un archi#o de audio% con la ley A.
!. PROGRAMACION.a) ESCRIBA UN PROGRAMA EN MATLAB LLAMADO PROYECTO_1.M QUE HAGA LO SIGUIENTE:
Programa1 d !" # $om%r&m&do.' n la imagen de pantalla podemos ver #ue leemos el arc$ivo de audio de nuestro programa en la siguiente línea lo reproducimos + el resto de líneas del programa son para graficarlo
Gra(&$a 1 d !" # $om%r&m&do.' Se puede ver la gr4fica de nuestro audio comprimido con la amplitud de 7 en nuestra se.al + los ejes correctamente eti#uetados* en el eje > el tiempo + en 0l + la amplitud ) ESCRIBA UN PROGRAMA EN MATLAB Y N*MBRELO E+PANSOR QUE SEA CAPA, DE E+PANDIR UN ARCHI-O DE AUDIO PRE-IAMENTE COMPRIMIDO CON LA LEY #.
Programa d !" # d/$om%r&m&do.' n la imagen de pantalla podemos ver #ue reproducimos el arc$ivo de audio de nuestro programa + la se.al la e>pandimos + el comando &subplot N para graficar varias muestras en una sola ventana
Gra(&$a d !" # d/$om%r&m&do.' Se puede ver la gr4fica de nuestro audio comprimido luego est4 la del audio descomprimido + por ultimo est4n las se.ales de los audios comparados* en el eje > el tiempo + en 0l + la amplitud
Programa0 d !" # d/$om%r&m&do.' n la imagen de pantalla podemos ver la función de descompresión de nuestro arc$ivo
Programa9 d !" A.' n la imagen de pantalla podemos ver arc$ivo de !udio sin modificación "e+ ! + la lectura del arc$ivo
Gra(&$a 0 d !" A .' Se puede ver la gr4fica de nuestro audio sin ninguna alteración* en el eje > el tiempo + en 0l + la amplitud
Programa $om%r&m&r d !" A.' n la imagen de pantalla podemos ver arc$ivo de !udio comprimido con ayuda de este código sin modificación "e+ ! + la lectura del arc$ivo
Programa; (2$&<2 d $om%r/&<2 d !" A.' n la imagen de pantalla podemos ver arc$ivo de !udio + la función para comprimirla
Gra(&$a 9 $om%r/&<2 d !" A.' Se puede ver la gr4fica de nuestro audio comprimida con a+uda de los códigos anteriores tanto la función como el código mismo de compresión* en el eje > el tiempo + en 0l + la amplitud
Programa= (2$&<2 d d/$om%r/&<2 d !" A.' n la imagen de pantalla podemos ver arc$ivo de !udio + el código para descomprimir el arc$ivo
Programa> (2$&<2 d d/$om%r/&<2 d !" A.' n la imagen de pantalla podemos ver arc$ivo de !udio + la función para descomprimirla
Gra(&$a d/$om%r/&<2 d !" A.' Se puede ver la gr4fica de nuestro audio comprimida con a+uda de los códigos anteriores tanto la función como el código mismo de descompresión* en el eje > el tiempo + en el + la amplitud
Gra(&$a ; $om%ara$&<2 d !" A.' Se puede ver la gr4fica de nuestro audio comprimida el descomprimido + por Hltimo la resta o diferencia de am3os* en el eje > el tiempo + en 0l + la amplitud CONCLUSIONES.' Se lograron los o3jetivos #ue nos propusimos al crear un código en !T"!B #ue sea capaz de descomprimir un arc$ivo de audio dado anteriormente de misma manera logramos reproducir en primera instancia logramos comprimir un audio + de igual manera logramos descomprimirlo sin pro3lemas !l comprimir se pudo ver #ue el audio pierde nitidez + de esa manera la gr4fica del audio comprimido tiene ma+ores picos + de esta manera es m4s espesa !l descomprimir un arc$ivo de audio se #uitaran cada uno de los segmentos de la graficas so3rantes dejando tan solo información en nuestra gr4fica BIBLIOGRA?@A 6%:/.&&%d&a.org&&L"_A 6%:/.&&%d&a.org&&Ca2&(&$a$&C0B02_!ogar C0ADm&$aFCa2&(&$a$&.C0.B02_!ogar. C0.ADm&$a 6%:/.&&%d&a.org&&ITU' 6%:/.&&%d&a.org&&G.=11 6%:/.&&%d&a.org&&Com%a2d&2g 6%:$r/.gr./a!m2o/!&/m"$a2.6m 6%:/.&&%d&a.org&&L"_M 6%:.7o&%(oro.$om$od$$od$'g=11''!".%6% •
