오디오 신호 처리 초보자를위한 학습 로드맵

오디오 신호 처리를 배우고 싶습니다. 온라인과 학술 논문이 많이 있으며 주제의 기본 사항을 모두 생략 한 것 같습니다.

오디오 신호 처리를 성공적으로 배우기 위해 따라야 할 거친 로드맵을 알고 싶습니다.

신호 분석을 시작하기 전에 미적분이 첫 번째 단계라는 것을 읽었습니다.

오디오 신호 분석이 필요한 전체 지식의 일부일 뿐이라고 생각합니다. 다른 주제는 음악 이론, 오디오 엔지니어링 및 프로그래밍입니다.

이 분야에 대한 지식을 가진 사람들에게 오디오 신호를 분석하고 조작 / 생성하는 방법을 이해하기위한 가능한 단계를 제안하도록 요청할 수 있습니다.

Julius O. Smith III 교수의 물리적 오디오 신호 처리를 살펴 보는 것이 좋습니다 . 온라인으로 제공되거나 주문형 인쇄 서비스를 통해 구입할 수 있습니다.

특히, 책 시리즈 개요 의 설명 이 가치가있을 수 있습니다.

오디오가 기본적으로 무엇이고 오디오를 디지털로 표현하는 다양한 방법이 무엇인지 먼저 이해하지 않고 DFT / FFT / IIR / FIR 및 웨이블릿의 복잡성을 뛰어 넘는 포인트는 없다고 생각합니다.

일반적으로 오디오 란 무엇입니까 (물이나 기타 재료가 아닌 공기 중) :

• 오디오는 음압 파로 구성
• 그들은 공기의 압축과 희박을 유발합니다
• 이 파도는 근원지 점에서 바깥쪽으로 전파됩니다
• 파도가 서로 간섭하여 피크와 최저점을 유발할 수 있음
• 파도는 재료에 의해 흡수되고 반사 될 수 있습니다

오디오는 전기적으로 어떻게 표현됩니까?

• 음압 파를 전기 신호로 변환하는 마이크 및 프리 앰프
• 일반적으로이 신호에는 양의 전압과 음의 전압이 모두 있습니다 (예 : AC 전압)
• 마그네틱 테이프는 이러한 차이를 저장하므로 아날로그라는 용어를 저장합니다.
• 입력 신호의 강도가 시스템의 한계와 같을 때 포화가 발생합니다 (더 이상 전압 증가를 정확하게 표현할 수 없음)
• 클리핑은 입력 신호가 시스템이 표현할 수있는 것보다 높을 때 발생하므로 신호가 잘립니다 (또는 사지에 캡 핑됨)

오디오는 어떻게 디지털 방식으로 표현됩니까?

• 먼저 ADC를 사용하여 오디오를 샘플링해야합니다 (아날로그-디지털 변환기)
• 샘플링은 주기적으로 오디오 신호를 전기적으로 측정하는 것으로 구성됩니다
• 이 기간을 샘플 속도라고하며 표현할 수있는 최고 주파수를 결정합니다 (최신 한계)
• 나이키 스트 한계는 샘플링 속도 / 2입니다 (한계에 가까울수록 신호가 더 잘 표현되지 않음).
• 비트 범위는 노이즈 플로어를 결정합니다 (16 비트의 경우 -96dB, 8 비트의 경우 -48dB).
• 단일 16 비트 오디오 샘플은 -32768에서 32767 사이의 (서명 된) 값일 수 있습니다 (이는 아날로그 신호의 음과 양의 스윙을 모두 나타낼 수 있음)
• 바이트 당 8 비트 만 허용되므로 (컴퓨터 저장 측면에서) 16 비트 샘플은 2 바이트 이상으로 표시되어야합니다.
• 이러한 바이트가 저장되는 순서를 엔디안 유형 (큰 또는 작은)이라고합니다.
• 스테레오 샘플은 각 채널마다 별도의 샘플이 필요합니다. 하나는 왼쪽이고 다른 하나는 오른쪽입니다

디지털 오디오를 저장하는 데 사용되는 다른 방법 :

• PCM (pulse code modulated)은 오디오를 디지털 방식으로 저장하는 가장 일반적인 비 압축 방식입니다
• 사용 된 데이터의 양을 줄이기 위해 많은 압축이 존재하며 일부는 무손실, 일부는 손실
• WAV 파일은 압축되지 않으며 모노 또는 스테레오 일 수 있습니다 (인터리브 된 샘플)
• MP3 파일은 압축되고 손실되며 심리 음향을 사용하여 매우 높은 데이터 압축률을 달성합니다.
• 가장 낮은 비트 범위 (1 비트)도 사용법에 따라 유용 할 수 있습니다. 일반적으로 1 비트로 저장된 오디오를 재생하는 기프트 카드

디지털 영역에서 오디오에 익숙해지는 방법 :

• 더 많은 일을하세요! 대담과 같은 프로그램을 다운로드하고 다른 샘플 속도와 비트 범위를 사용하여 다른 오디오 파일을 만듭니다.
• 사인 / 삼각 / 정사각형 및 톱니 톤을 만들고 차이를 듣습니다.
• 8 비트 10KHz 파일과 16 비트 44.1KHz 파일 (CD 품질)과 같은 형식의 차이점을 배우십시오.
• 고역 통과 / 저역 통과 / 대역 통과 필터를 실험하고 차이점을 들어보십시오
• 클리핑이 오디오 신호에 미치는 영향을 이해하려면 신호를 채도 한계 이상으로 푸시하십시오.
• 소프트웨어에이 기능이있는 경우 신호에 봉투를 적용하십시오
• 비 고조파 왜곡과 고조파 왜곡의 차이가 있습니다.
• 스펙트로 그램 (FFT)을 사용하여 이러한 신호와 다른 신호에 익숙해 지도록하십시오.
• 차이를 보려면 선형 플롯과 로그 플롯을 모두 사용하십시오.
• 다운 샘플 및 업 샘플 신호 및 이것이 오디오에 어떤 영향을 미치는지 들으십시오
• 다른 디더링 방법을 사용하고 (비트 범위를 변환 할 때) 차이점을 들으십시오

이것은 디지털로 표현 된 오디오가 무엇인지, 그리고 DSP를 시도하기 전에 어떤 차이가 나는지에 대한 감각을 희망적으로 줄 것입니다. 예를 들어 8 비트 신호 대 16 비트 신호를 입력했거나 변환에서 잘못된 계산 오류로 인해 샘플 속도가 손상되었음을 인식 할 수 있으면 FFT 분석에 문제가 있다는 것을 항상 쉽게 알 수 있습니다.