Μελέτη φαινομένων παραμόρφωσης κατά τη διαδικασία αλλαγής συχνότητας δειγματοληψίας σε τρία δημοφιλή προγράμματα επεξεργασίας ήχου.

Abstract

Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη και αξιολόγηση τριών προγραμμάτων ψηφιακής επεξεργασίας ήχου ως προς την αρμονική παραμόρφωση και το aliasing. Αρχικά παρουσιάζονται συνοπτικά τα ψηφιακά συστήματα επεξεργασίας ήχου, οι μέθοδοι μετατροπής αναλογικού σήματος σε ψηφιακό, καθώς και οι περιορισμοί που προκύπτουν από τη συχνότητα δειγματοληψίας. Στη συνέχεια γίνεται εκτενής αναφορά στη διαδικασία της δειγματοληψίας (sampling), καθώς επίσης και στις αναπροσαρμογές που γίνονται κατά την επεξεργασία ηχητικού υλικού στη συχνότητα δειγματοληψίας (upsampling και downsampling). Γίνεται αναφορά στους λόγους αλλαγής της συχνότητας δειγματοληψίας καθώς και στις παραμορφώσεις που παρουσιάζονται κατα τη διαδικασία αυτή (αρμονική παραμόρφωση και aliasing). Κατόπιν, στο πειραματικό μέρος, παρουσιάζονται τρία δημοφιλή προγράμματα ψηφιακής επεξεργασίας ηχου (wavelab, soundforge, audacity) και γίνεται διαδικασία αναπροσαρμογής συχνότητας δειγματοληψίας πειραματικού ηχητικού δείγματος. Στη συνέχεια, με κατάλληλα εργαλεία, μετριέται η αρμονική παραμόρφωση που προκύπτει στο ηχητικό δείγμα, καθώς και η παραμόρφωση aliasing. Τέλος παρουσιάζονται τα δεδομένα, αξιολογούνται οι αλγόριθμοι αναπροσαρμογής της συχνότητας δειγματοληψίας των τριών προγραμμάτων, καθώς επίσης παρουσιάζονται και λύσεις για την καλύτερη απόδοση των συγκεκριμένων αλγόριθμων.

The main purpose of this essay is the study and evaluation of the internal sample rate convertor algorithms of three digital audio workstation software packages in terms of harmonic distortion and aliasing distortion. At first are presented, digital audio processing systems, the analog to digital signal convertion methods, and limitations arising from the sampling frequency. Then there is an extensive reference to the sampling process, as well as the adjustments made when editing sampling frequency of audio material (upsampling and downsampling). Reference is made to the reasons to change the sampling frequency, and the deformations that occur during this process (harmonic distortion and aliasing distortion). Then, in the experimental part, three popular digital audio editing softwares are presented (Wavelab, Soundforge, Audacity), and is applied sampling frequency adjustment of experimental digital audio sample. Then, using appropriate tools, harmonic distortion and aliasing distortion occuring in the audio sample is measured. Finally the data from the measurments are presented, the algorithms of adjustment sampling frequency are evalueted, and also solutions for better performance of these algorithms are presented.