Digitale Medien
JPEG-Bilder
JPEG ist ein kostenloser und offener Standard zum Speichern von digitalen Bildern, wie Sie es mit einer Digitalkamera machen würden. JPEG ist ein "verlustbehaftetes" Format, mit dem ein Bild angepasst werden kann. Dabei gehen einige Details verloren, es wird jedoch weniger Speicherplatz benötigt. JPEG war unglaublich erfolgreich und ermöglichte Computern, Telefonen, Druckern, Fernsehgeräten, E-Mails, Blogs usw., Bilddateien auszutauschen und sich gegenseitig zu verstehen. Einige allgemein bekannte Standardformate für das, was "ein Bild" ist, werden benötigt, und JPEG ist das am häufigsten verwendete.
JPEG steht für die Joint Photographic Expert Group, ein technisches Komitee, das den Standard entwarf. Ich bezweifle, dass es damals möglich war zu verstehen, wie weit verbreitet und kritisch dieses Format werden würde.
JPEG ist ein "verlustbehaftetes" Format, was bedeutet, dass die beim Speichern eines JPEGs beibehaltenen Ebenendetails einstellbar sind. Angenommen, die Qualitätsstufen liegen im Bereich q1, q2, .. q10, q10, was einer sehr geringen Komprimierung und einer hohen visuellen Qualität entspricht, und q1, was einer sehr aggressiven Komprimierung mit einer geringeren visuellen Qualität entspricht. In der Realität ist die Skalenterminologie systemübergreifend nicht genau, manchmal als 0-10 oder 1-100 beschrieben. Ein mit q10 gespeichertes Bild speichert das Maximum an Details, die resultierende Datei nimmt jedoch den größten Platz ein. Ein Bild kann mit einer niedrigeren Qualitätsstufe gespeichert werden, wodurch Details verloren gehen, jedoch weniger Platz beansprucht. Oder mit anderen Worten, q1 ist komprimierter und q10 ist weniger komprimiert. JPEG ist sehr intelligent in Bezug auf den Detailverlust, daher ist das Speichern in etwa in Q7 eine normale Sache, ohne nennenswerte Details zu verlieren.
Hier sind drei Versionen des flowers.jpg-Bildes
Hier ist das Bild, wie es ursprünglich aus meiner Kamera kam. Ich glaube, die Kamera verwendet intern etwa Q7. Dieses Image nimmt 48 KB ein.
Blumen bei q7
Hier ist das bei q5 gespeicherte Bild, das 29 KB belegt. Ich kann keine offensichtlichen Unterschiede zwischen dieser und der obigen Version feststellen, obwohl es einige winzige Unterschiede geben muss.
Blumen bei q5
Hier ist das gleiche Bild, das bei q1 gespeichert wurde und 14 KB belegt (ca. 4x weniger Bytes als die q7-Version). Wenn Sie weit hineinzoomen, können Sie die Ergebnisse der Komprimierung in dieser Version sehen:
Blumen bei Q1
Es gibt zwei Dinge, die Sie in JPEGs als Schuppendetail bemerken:
Blockartefakte - JPEG unterteilt das Bild in 8x8 Blöcke. Wenn die Komprimierung sehr hoch ist, können Sie die Blockgrenzen sehen. Sie können dies deutlich in der oberen linken Blume sehen, wenn Sie hineinzoomen. (Verwenden Sie in Firefox das Menü Ansicht-Zoom.) Das Erstaunlichste ist, dass diese Blöcke nicht wahrgenommen werden, wenn Sie das Bild normal betrachten.
Kantenartefakte / Rauschen - JEPG hat es schwer mit scharfen Kanten zwischen zwei Farben. In einer stärker komprimierten Version können zu beiden Seiten der harten Kante kleine Rauschflecken oder Verzerrungen auftreten. Schauen Sie sich den linken Rand der Blume an, der sich auf halber Höhe befindet, oder ganz oben links.
In Anbetracht der Tatsache, dass die q1-Version etwa 4x weniger Bytes benötigt als die q7-Version, leistet JPEG gute Arbeit, um das grundlegende Erscheinungsbild der Szene beizubehalten, wenn weniger Speicherplatz benötigt wird.
فقط لأننا في موضوع الرقمية والتناظرية أريد فقط أن أريك لفترة وجيزة
بعض الأمثلة من الصور والصوت ومجرد الحديث عن الفيديو قليلا. هكذا فقط،
تسبب يمكنك أن ترى ذلك. هكذا ، كما قلت من قبل ، JPEG مثل ، الضائع الشهير
شكل. بالطبع ، لقد رأينا جميعًا هذه الصورة [يضحك]. الزهور الصفراء الشهيرة
صورة. إذن ما يحدث مع JPEG التي تعني خبير التصوير المشترك
المجموعة التي كانت اللجنة التي اجتمعت منذ سنوات للتو لوضع معيار جيد
يجب أن يكون التنسيق لتخزين صورة مضغوطة وما هو مضحك لأن
أنا متأكد من أن اللجنة كانت تماما مثل المياه الخلفية المتربة كاملة في ذلك الوقت و
بعد تحول JPEG ليكون مثل حجر رشيد أليس كذلك؟ كل هاتف ، كل
الكمبيوتر ... إنه يستخدم بشكل دائم مثلهم ، ولا يمكن أن يتصوروا أبدًا
مدى انتشار ذلك ، كان هذا العمل في نهاية المطاف يجري. لذلك أود أن أذكر JPEG هو حر
وفتح القياسية. لذلك أي شخص ، لا يلزم الحصول على إذن لاستخدامه ،
لديها تلك الجودة من المعايير التي إذا كانت واحدة ، إذا كانت الكاميرا الرقمية بتنسيق الصور
بتنسيق JPEG في هذا التنسيق ، فهو يتعلق بالبايتات بحيث يقوم بتنسيق البايتات
بتنسيق JPEG ، يمكنه الوثوق في أنه يمكن تسليم تلك البيانات إلى مستعرض ويب أو
الهاتف أو أي نوع من الأجهزة هناك ومصممي تلك الأجهزة لديها
اقرأ أيضًا معيار JPEG ومن ثم يعرفون كيف ينبغي ترتيب البايتة وهكذا
أن صورتي تأخذ في المكان. يعمل في كل مكان وهذا هو الكلاسيكي
الاستفادة من المعايير. لذلك ، عندما يكون J ، عندما يتم تسجيل صورة في JPEG ، هناك
هذا المقبض. كيف مضغوط يجب أن تكون الصورة. وأريد منك أن تفكر في هذا
لأنني سأطلق عليه رقم Q ، ورقم الجودة ، وسأذهب إليه
تخيل ، يتراوح من واحد إلى عشرة. لذلك ، دعنا نقول عندما يتم تعيين رقم Q في عشرة.
يحدث أقل قدر من التخلص من البيانات وبالتالي فإن الجودة ستكون هي
أعلى وكمية المساحة التي تشغلها ستكون الأكبر.
Just since we're on the topic of digital and analog I want to just briefly show you
some examples of images and sound and just talk about video a little bit. Just so,
cause you can see it. So, as I say before, JPEG is like the, the famous lossy
format. So of course, We've all seen this image [laugh]. The famous yellow flowers
image. So what happens with JPEG which stands for a Joint Photographic Expert
Group which was a committee that met years ago to just set up a standard for well what
should be the format for storing a compressed image and what's funny because
I'm sure that committee was just like a complete dusty back water at the time and
yet JPEG has turned out to be like the Rosetta Stone right? Every phone, every
computer... It's just being used constantly like they, they could never have imagined
how wide spread that, that work was going to end up being. So I should mention JPEG is a free
and open standard. So anyone is, no permission is required to use it and it,
it has that quality of standards that if one, if my digital camera formats images
as JPEGs in that format which is just, it's about bytes so it formats the bytes
as JPEG that it can confident that, that data can be handed to a web browser or a
phone or any sort of a hardware out there and the designers of that hardware have
also read the JPEG standard and so they know how the byte should be arrange and so
that my image taking for in place. Works everywhere and so that's the, the classic
advantage of standards. So, when a J, when an image is recorded in JPEG, there is
this knob. Of how compressed should the image be. And I want you to think of this
as, I'm going to call it the Q number, the quality number and I'm just going to
imagine, it ranges from one to ten. So, let's say when the Q number is set at ten.
The least amount of throwing out data happens so the quality is going to be the
highest And the amount of space that takes up is going to be the biggest.
حسناً
إذا قمت بتحويله إلى Q10 ، فسيكون مثل ، كما تعلم ، البعض ، كما تعلمون ، لدى الأجانب
هبطت وأنت تحب التقاط الصورة. أنت تعرف ، مثل ، واو أنا حقا
لا ترغب في الحصول على أي عمليات فوضى لذلك سأقوم بالتسجيل بأعلى البيانات لكنها ستفعل ذلك
تأخذ أكبر قدر من الفضاء. لذلك عادة ، على الكاميرا الرقمية الخاصة بك ، أنت
لن ، لا أحد يستخدم Q10. المقايضات رهيبة. لذلك وضع نموذجي
قد يكون شيء أشبه ما سأقوم بالاتصال به Q5 أو Q6
في منتصف النطاق حيث تقوم JPEG بإخراج القليل من البيانات لكنها موجودة
دقيق إلى حد بعيد. مثل MP3 على الطريق ، وعندما أقول رمي البيانات ، شعرت
ستكون عصبية بعض الشيء ولكنها مدروسة ومصممة بشكل جيد
وبالتالي فإن البيانات التي يزيلها غير محسوس. وبالتالي فإن الأصل ، لذلك فقط في العملية القياسية
مع الكاميرا الرقمية ، من المحتمل أن تقوم بتسجيل الصور في Q5. او او
شئ مثل هذا. هذا يعني أنه إذا قمت بتحريره في وقت لاحق وحفظه في بعض
أعلى الإعداد ، من غير المجدي لأنها سجلت في Q5 وبالتالي فإن أيا كانت الخسارة هناك
لقد حدث بالفعل هذا ، وهذا ما تم تسجيله. في بعض الأحيان الكاميرات
سيكون لديك ما يطلق عليه تنسيق خام لمثل استخدامات من الصعب إرضاءه حقا. لذلك الخام
يعني الشكل. لا ، ضياع الضغط فقط قم بتسجيل جميع وحدات البايت للصورة
لم يمسها ، كما تعلمون ، وبعد ذلك كل جهاز الكمبيوتر الخاص بي وتحريره و ، و futz
مع ذلك لاحقا. حسنًا ، إذن هذه هي صورة الزهور الأصلية الخاصة بنا ، وسوف نسميها
Q5. لذا ، فإن ما فعلته هو أن أقول إن إصداراتها المتتالية من الصورة تحولت إلى مقبض Q
أقل وأقل. لذلك ، يمكنك أن ترى كيف هي JPEG ، فوضى جودة JPEG الفاسدة
حتى الصورة والشيء الرئيسي الذي أريدك أن تتذكره. بلى. اريد ان اريك
هذه التحف ، هو JPEG يقوم بعمل جيد حقا. من الصعب جدا رؤية
الأشياء التي يتم تقديمها. المصطلح الخاص بعمليات الفوضى المرئية الصغيرة
في بعض الأحيان تسمى القطع الأثرية حيث عليك ، في بعض الأحيان ،
سترى القطع الأثرية للضغط أو صورة ، يتم رفض مقبض الباب حتى الآن
التي يمكنك أن تبدأ في معرفة أين JPEG يرمي البيانات. لذلك هناك ، لذلك أعتقد أنني
أريد أن أقول ، لذلك على الرغم من أنني سأتحدث عن القطع الأثرية ، إلا أنني لا أريدك أن تمشي
بعيدا هنا مع بعض الشعور بعدم الارتياح حيث توجد بياناتي ، كما هو الحال بالنسبة للجزء الأكبر
هذا يعمل بشكل رائع. أنا فقط أريدك أن ترى كيف يعمل. حسنا ، هذا Q5. دعونا
ترى ، أنا آسف ، أوه ، أنا آسف. هذه هي الطريقة التي تأخذ بها الكاميرا. أنا آسف ، هذه الإرادة ،
سوف نسمي هذا Q7. في الواقع لم يتم توثيقها من الكاميرا ولكن أعتقد Q7
هو ، هو شخصية نموذجية. حسناً ، أنا هنا أعيد حفظها ويستغرق هذا 48 سنة
كيلو بايت ، مضغوط. لذلك ، أنا هنا حفظه كـ Q5. لذلك ، رفضت المقبض الآن
يستغرق 29 كيلو بايت بحيث تم توفير حوالي 20 أو 30 بالمائة أقل
الفضاء وأنا أنظر بين هذين ، وأنا ، أنا فقط لا أستطيع أن أرى أي فرق. مثل،
مثل ذلك حفظ 20 في المئة ولكن مثل أنا لا أعرف ، لا أستطيع رؤيته. لذلك أنا ، وأظل
تحويل العصب. انا ذاهب لتحويل المقبض أقل. حسنا حتى هنا ، التفت
انتقل إلى Q1 ، وهو أدنى مستوى ممكن. والآن يستغرق الأمر أربعة عشر
كيلو بايت ، وهذا هو حوالي 3X أو 4X ، وهذا هو ضغط هائل ، أليس كذلك؟ انا اعني،
يتم تقليله بعامل من ثلاثة أو أربعة ، مقدار البايتات التي يأخذها هذا
فوق. لذلك إذا ألقيت نظرة سريعة على هذا ، أعتقد أنه لا يزال يبدو جيدًا ، لكن ماذا سأفعل
تفعل أنا ذاهب للتكبير والتكبير ، يمكنك أن ترى في الواقع الآثار وما
سأفعل هنا ، واسمحوا لي أن أصلح الأنوار قليلاً هنا. حسنًا ،
Right, so
if I turn it up to Q10, it's like, you know, some, you know, aliens have
landed and you're like taking the picture. You know, like, wow I really
don't want to have any mess ups so I'll, I'll record with highest data but it will
take the biggest amount of space. So normally, on your digital camera, You
would never, no one uses Q10. The trade offs are terrible. So a typical setting
would be maybe something more like what I'm going to call Q5 or Q6 kind of the
middle of the range where JPEG throws out a little bit of the data but it's
imperceptible. Like MP3 the way, and when I say throw out data, I felt like
it's going to make a little bit nervous but it is well studied and well designed
so the data it removes is imperceptible. So the origin, so just in standard operation
with your digital camera it's probably recording the images at Q5. Or, or
something like that. That means that if you edit it later and save it at some
higher setting, it's pointless because it recorded at Q5 so the whatever lossy is in there
has already happened that's, that was what's recorded. Sometimes the cameras
will have what it's called a raw format for like really picky uses. So the raw
format means. No, lossy compression Just record all the bytes for the image
untouched and, you know, and then all my computer and edit it and, and futz
with it later. Okay, so this is our original flowers image, we'll call that
Q5. So, what I did is I say its successive versions of the image turning the Q knob
lower and lower. So, you could see how it is the JPEG, the lossy JPEG quality messes
up the image And the main thing I want you to remember. Yeah. I want to show you
these artifacts, is the JPEG does a really good job. It is very hard to see the
things that are introduced. The term for the little visual mess ups that are
introduced are sometimes are called artifacts where you'll, sometimes you'll,
you'll see compression artifacts or an image, the knob is being turn down so far
that you can begin to see where JPEG is throwing out data. So there, so I guess I
want to say, so although I'm going to talk about artifacts, I don't want you to walk
away here with some uneasy feeling where's my data, like for the most part
this works great. I just want you to see how it works. Alright, so that's Q5. Let's
see, I'm sorry, oh, I'm sorry. This is how my camera takes it. I'm sorry, this will,
we'll call this Q7. It's actually not documented from my camera but I think Q7
is, is a typical figure. Alright, so here, I re-saved and this one takes 48
kilobytes, compressed. So, here I saved it as Q5. So, I turned the knob down and now
it takes 29 kilobytes so that was saving about what, twenty or 30 percent less
space and I look between these two and I, I, I just cannot see any difference. Like,
like it saved twenty percent but like I don't know, I can't see it. So I, I keep
turning the nerve. I'm going to turn the knob lower. Okay so here, I turned the
knob down to Q1, the absolute lowest possible. And now it takes up fourteen
kilobytes so that's about 3X or 4X, that is an enormous compression, right? I mean,
it's reduced by a factor of three or four, the amount of bytes that this is taking
up. So if you just glance at this I think it still looks okay But, what I'm going to
do is I'm going to zoom in And zoomed in, you can actually see the effects And what
I'm going to do here, let me fix the lights a little bit here. All right So,
سأقوم بالتكبير على هذا الشيء في الواقع أقرب ما يمكن للمتصفح الخاص بي القيام به
وضع كل المجهر حتى يمكننا أن نرى ما هي القطع الأثرية على ما يرام. لهذا السبب،
هذا هو ، هذا هو Q5 واحد وهذا أمر جيد جدا. إذن ها هي Q1 ، أنا لا
تعرف ما إذا كان بإمكان الرجال ، هل تستطيعون رؤية المربعات الصغيرة في الصورة؟ أنا يمكن أن
العثور على قسم مع قصيرة. أوه ، هناك نذهب. لذلك ، أنظر هنا على الشاشة
ورقة الشجر. لذلك إذا نظرت بعناية ، يمكنك أن ترى حقًا الطريقة التي تعمل بها JPEG ،
يقوم بتجميع كتل الصورة في ثمانية بواسطة ثمانية كتل بكسل حتى 64
بكسل في وقت ونوع من الصفقات مع تلك كمجموعة ويفعل بعض من
ضغط من تلك المجموعة وهكذا ، إذا نظرت إلى هذه الصورة بعناية فائقة ، يمكنك ذلك
في الواقع نرى هذا النوع من نمط الشطرنج الذي سيحدث بسبب
بسبب الكتل. لذلك ، هذا هو أحد القطع الفنية JPEG ، التي قد تراها.
شيء آخر يمكنك أن ترى هنا على حافة زهرة ، انظر أن هناك الأصفر و
ثم هناك أبيض وترى كيف أن مثل هذا الزغب ينطلق من الآخر
جانب في منطقة ربما يجب أن تكون سوداء أو رمادية داكنة. لذلك هذا هو
قطعة أثرية بتنسيق JPEG كلاسيكي وما يحدث هو وجود JPEG في وقت عصيب
حدود ، حدود حادة حقا بين لون واحد وآخر وحتى هنا ،
ما حدث هو الأصفر لديه مزيج من هذا النوع من الثلج بدس أ
قليلا في الجانب الآخر. الآن ، من أجل رؤية هذه الأداة ، اضطررت إلى الدوران
المقبض على طول الطريق إلى واحد ومن ثم التكبير بقدر ما نستطيع ولكن ، أنا
بالتأكيد لا ترى هذا. في الحياة الحقيقية ، أرى هذه القطع الأثرية في بعض الأحيان مرة واحدة
حيث أنا ، ربما حيث أرى أكثر في الواقع في ترميز الفيديو. اذا انت
اختر من أي وقت مضى في أفلام DVD في بعض الأحيان إذا كنت ترى أن هناك بعض مواد الفيديو ولكن بعد ذلك
لقد وضعوا أحرفًا مثل العنوان لمثل التي أنتجها أو أخرجها أو أيًا كان. ال،
الحروف تظهر بالضبط هذه الحالة من لون حاد جدا مع حاد
تقسيم الخط ثم بعض الألوان العاملة وراء ذلك. وهكذا الضغط
لأقراص الفيديو الرقمية في الواقع يعاني من نفس قطعة أثرية ، وهذا يمكن أن يكون خارج
البعد لمشاهدة الفيلم الخاص بك. هل يمكن أن تتوقف عن الفيلم وترتفع إلى
الشاشة وانظر بعناية وقد ترى نفس النوع من القطع الأثرية كآخر
الوقت ، مكان آخر حيث يتم استخدام هذا النوع من الضغط في كابل الفيديو و
وخاصة في الفيديو الفضائية. هذا هو ، الفضائيات حيث لديهم مثل
قنوات زيليون. حسنًا ، كيف يتم تركيب جميع هذه القنوات على
هذا الطبق واحد والطريقة التي يتم تركيبها عليها ثقيلة
ضغط. إنهم يأخذون دفق الفيديو وهم يحبون ، حسناً ، إذا استطعنا
اضغط عليه هذا كثيرًا ، يمكننا أن نلائم مئات القنوات. قف. ولكن إذا قلبنا المقبض
أسفل درجة أخرى ، ثم يمكننا وضعها في 150 قناة. وهكذا كان الاتجاه
تمامًا مثل إيرادات الإعلانات ، وحتى تتمكن من الإعلان كثيرًا
القنوات. كان الاتجاه ، في تجربتي ، يضغطونه
إلى حد كبير حتى يتمكنوا من الحصول على الكثير من القنوات. لذلك ، لذلك ، يستخدم ما يصل أقل
بايت بحيث يمكن أن تناسب معظم القنوات. حسنًا ، دعني أعد الأنوار احتياطيًا
هنا قليلا. حسنا جدا التكبير هنا مرة أخرى. حسنا هناك نذهب. حسنا ، هناك
كان لدينا ، وهذا هو ، كان هذا ، الأكثر ضغطا. حسناً ، لقد تحدثت
حول هذه الرياضيات قبل حيث يمكنك العمل على عدد البايتات التي
يجب أن تأخذ الصورة. هذه الصورة هي ، إنها ، حوالي 400 × 300 لذلك دعونا
أقول أن 360،000 أنا آسف ، وهذا يقول 120،000 بكسل صورة الزهور بذلك
أنت فقط مضاعفة العرض من الارتفاع. أعتقد أنني فعلت الرياضيات لهذا من قبل. وبالتالي
كل بكسل يأخذ ثلاث بايت ، اتضح حتى الرقم الأحمر ، والرقم الأخضر و
الرقم الأزرق يأخذ كل بايت بايت واحد لكل بكسل ، أي ثلاثة بايت لكل بكسل ، ثلاثة
الأرقام لكل بكسل بحيث تتضاعف فقط. لذلك يجب أن عدد البايتات لصورة واحدة
أن يكون شيء مثل أو لتلك الصورة يجب أن يكون شيء مثل 360،000 بايت. لكن اذا
تذهب على محرك أقراص فلاش وتلقي نظرة على صورة لديك أو تنظر إليها
الصورة ، هذا واحد يأخذ 48 كيلو بايت. إذن ما هو أقل من ذلك بقليل
عامل عشرة. لذلك ، لماذا يستغرق أقل بكثير بايت؟ الحياة السياسية في فرنسا ، حسنا؟ جزئيا بواسطة
أن تكون ضائعًا ولكن جزئيًا من خلال كونها ذكية حول كيفية ترتيب البيانات ، JPEG
يسبب صورك بسذاجة تعتقد أن البايتات قد تشغل مساحة أقل.
I'm going to zoom in on this thing really as close as my browser can go so sort of
putting all the microscope so that we can see what the artifacts are Okay. So that,
that was the, that's the Q5 one so that's pretty good. So here's the Q1 one, I don't
know if you guys can, can you guys see the little squares in the image? I may can
find a section with a short bit. Oh, there we go. So, look over here at the screen
leaf. So if you look carefully, you can see really the way JPEG works is it takes,
it groups the blocks of the image into eight by eight blocks of pixels so 64
pixels at a time and it kind of deals with those as a group and does some of the
compression by that group And so, if you, you look at this image very carefully, you can
actually see the sort of checkerboard pattern that's coming about because of the
because of the blocks. So, that is one JPEG artifact, that you might see.
Another thing which you can see here at the edge of flower, See there's yellow and
then there's white and you see how there's kind of like this fuzz coming off the other
side in an area that probably should be just black or dark gray. So that is a
classic JPEG artifact And what's happening is the JPEG has a hard time with
boundaries, really sharp boundaries between one color and another And so here,
what happened is the yellow has kind of blend over into this kind of snow poking a
little bit into the other side. Now, in order to see this artifact, I had to turn
the knob all the way down to one and then zoom in as far as we could But, I
definitely do see this. In real life, I see this artifacts sometimes One time
where I, probably where I see the most is actually in video encoding. So, if you
ever select in DVD movies sometimes if you see there's some video material but then
they've put letters like the titling for like produced by, directed by or whatever. The,
the letters present exactly this case of a very sharp color with a sharp
dividing line and then some working color behind it. And so the compression
for DVDs actually suffers from the same artifact and so this can be out of
dimension to your movie watching. You could stop the movie and go up to the
screen and look carefully and you might see the same kind of artifact so another
time, another place where this kind of compression is used is in Cable video and
especially in satellite video. So that's, the satellite TV where they have like a
zillion channels. Well, how is it that they're fitting all those channels on to
that one dish and the way that they're fitting it on there is with heavy
compression. They're taking the video stream and they're like, well, if we can
press it this much, we can fit a hundred channels. Whoa. But if we turn the knob
down another notch, then we can fit in a 150 channels. And so the tendency has been
just like advertising revenue works and just so you can advertise a lot of
channels. The tendency has been, in my experience that they compress it
pretty heavily so they can have a lot of channels. So, so, it uses up fewer
bytes so it can fit the most channels. All right Let me turn the lights back up
here a little bit. Okay so zooming back out here. Okay there we go. Okay, there
was our, that was, that was the, the most compressed one. All right, So I've talked
about this math before where you could work out the number of bytes that an
image should take up. So that image it's a, it's a, it's about 400 x 300 so let's
say that's 360,000 I'm sorry, that's 120,000 pixels say the flowers image so
you just multiple the width by the height. I think I did the math for this before. So
each pixel takes three bytes, it turns out so the red number, the green number and
the blue number each takes one byte so per pixel, that's three bytes per pixel, three
numbers per pixel so you just multiply. So the number of bytes for one image should
be something like or for that image should be something like 360,000 bytes. But if
you go on your flash drive and you look at an image you have or you look at this
image, this one takes 48 kilobytes. So what is that about it's a little less than
a factor of ten. So, why does it take up so much less bytes? Jpeg, all right? Partly by
being lossy but partly just by being smart about how it arranges the data, JPEG
causes your images as naively you think bytes could take up a lot less space.
وبالتالي،
هذا ، وهذا يحدث فقط في كل وقت. حسناً ، لقد تحدثت بالفعل
حول هذا ، لذلك سأذكر فقط التنسيقات الأخرى. A GIF و PNG ، تلك هي JPEG
هو الأمثل حقا للكاميرات الرقمية لصور الأشياء في العالم الحقيقي
التي لديها نوع من الملمس والأجزاء التي هي في التركيز والأجزاء التي هي خارج
التركيز. لذلك ، كل تلك الصفات من الصور الحقيقية التي يتم تنظيم Jpeg مصممة لها
هذه الحالة. يتم تحسين التنسيقات GIF و PNG أكثر إذا كنت تعتقد أن مثل الشعارات ،
كنت أفكر مثل سيمبسون ، شيء من هذا القبيل هو شيء مرسوم. انها
حصلت على هذه المناطق الكمال من اللون مع نوع من الحدود المثالية بينهما ،
انها الأمثل لهذه القضية. ولكن في الواقع ، يمكنك استخدام PNG لضغط و
تخزين أي شيء. كما ذكرت من قبل ، PNG بلا خسائر ، لذا مهما كانت الصورة التي تضعها
فيها يخرج بالضبط نفس الشيء. PNG مجرد إعادة تنظيمه لشغل مساحة أقل
لكنه يحافظ على الصورة تماما. حسنا لقد تحدثت عن الصوت قبل قليل ، هذا
دائما مثل AAC هو أفضل قليلا أبل واحد لذلك. هناك فعلا
هذا الشكل Ogg Vorbis. إذن كلا من MP3 و AAC حاصلان على براءة اختراع ، لذا أنت
بحاجة إلى إذن وتحتاج إلى دفع بعض رسوم الترخيص لتشغيل ذلك قانونيًا
البيانات. على الرغم من انتهاء صلاحية براءات الاختراع في النهاية ، كان تنسيق Ogg Vorbis هو التصميم
لحل هذه براءات الاختراع. لذلك ، مثل JPEG ، إنه مجرد معيار مجاني ومفتوح. لذلك ، في
حالات نادرة قد تراها أو على وجه اليقين ، في حالة إعادة توزيع البيانات وتجنبها وتجنبها
تعد المشكلات القانونية الغريبة هدفًا مهمًا لمشروعك ، فقد يكون Ogg Vorbis
مثال جيد ، شكل جيد للاستخدام. إنه ، أداء أفضل من MP3 ، ينفذ
جيد جدا. هناك بعض الأشياء المضحكة ، سأجعل ملاحظة جانبية من المرح
من Ogg Vorbis قليلا وهو. من جاء بهذا الاسم؟ [يضحك] أليس كذلك؟ إذا
وجود فكرة كانت لهذا الشكل لتكون شعبية ، وأعتقد أن هذا هو الكلاسيكية
خطأ الطالب الذي يذاكر كثيرا. إنه نوع من الداخل ، داخل نكتة للإشارة إلى شخصية من البعض
الفيديو الذي لم يسمع به أحد من قبل وأعتقد أن هناك بعض النص الفرعي اللاتينية له أو
شيئا ما. على أي حال ، هذا مثال على ذلك ، فأنت تريد أن تفكر قليلاً
عن التسويق. [يضحك]. إذا كنت ترغب في إنشاء شيء أن الناس في الواقع
الذهاب للاستخدام ، لا يختتم كل شيء في غرفة الصدى الخاص بك مع لطيف قليلا
داخل النكات ربما تخلق اسما يود الناس فعلا. لذا أنا،
So,
that's, that's just going on all the time. All right So I already sort of talked
about this, So I'll just mention other formats. A GIF and PNG, those are So JPEG
is optimized really for digital cameras for images of things in the real world
that have kind of texture and parts that are in focus and parts that are out of
focus. So, just all those qualities of real images Jpeg is organized is geared for
that case. The formats GIF and PNG are optimized more if you think of like logos,
I was thinking like the Simpson' s, something like it's a drawn thing. It's
got these perfect areas of color with the sort of perfect boundaries between them,
it's optimized for that case. But in reality, you could use PNG to, to compress and
store anything. As I mentioned before, PNG is lossless so whatever image you put
in. It comes out exactly the same. PNG just re-organizes it to take up less space
but it preserves image perfectly. Alright I talked about audio a little bit before, that's
always like AAC is the more slightly better Apple one for that. There is actually
this format Ogg Vorbis. So MP3 and AAC are both patented so in some sense, you
need permission and you need to pay some licensing fee to legally playback that
data. Although eventually those patents expire The format Ogg Vorbis was design
to work around these patents. So, like JPEG it's just a free and open standard. So, in
rare cases you may see or for certain, If Redistributing data and avoiding, avoiding
weird legal problems is an important goal of your project then Ogg Vorbis might be
a, a good example, a good format to use. It, it performs better than MP3, it performs
quite well. There's some of a funny, I'll just make a side note kind of making fun
of Ogg Vorbis a little bit which is. Who came up with that name? [laugh] Right? If
having the idea was for this format to be popular, and I think this is a classic
nerd error. It's some kind of in, inside joke of referring to a character from some
video that no one's ever heard of and I think there's some Latin subtext to it or
something. So anyway This is an example of like, well you want to think a little bit
about marketing. [laugh]. If you want to create something that people are actually
going to use, don't get all wrapped up in your echo chamber with your little cute
inside jokes maybe create a name that people would actually like. So I,
لذلك أنا أعتقد
كانت هذه مأساة ، كما اختاروا هذا في رأيي اسم فظيعة قبل عشر سنوات و
نعم تسببت في سلسلة من المشاكل القانونية والإعلامية لأن الله يعرف من منذ ذلك الحين.
حسنًا ، لذلك سنتحدث باختصار عن تنسيقات الفيديو. لذلك ، بيانات الفيديو يأخذ حتى
مساحة أكبر هذا الصوت. يستغرق أكثر من غيرها. في الواقع ، بيانات الفيديو التي يمكنك التفكير فيها ،
الطريقة التي صنعت بها هي سلسلة من الصور ، لذا ربما يكون هناك ما بين 30 و 60
الصور في الثانية وكذلك البيانات الصوتية. وهو إذن ، كما تعلمون ، نوع من
تمت مزامنته وتشغيله في الوقت نفسه ، ومن الواضح أنك تعلم أنه فيلم. لذلك الفيديو
البيانات الصحيحة هي كم كان حجم ملفات JPEG هذه دعنا نقول ، 30 مرة في الثانية. وانت ايضا
يمكن أن نتخيل ذلك ، وهذا ينتهي أخذ مساحة كبيرة. والخبر السار هو أنه في
بنفس الطريقة التي كنت أصف التكرار في صورة فيها بكسل وربما بكسل
فقط على يمينها ، ربما تكون الأرقام متشابهة إلى حد ما حتى تستطيع ، هناك
مجال للاستفادة من ذلك وضغطه. بيانات الفيديو ، افترض أنا ، أنا ، أنا
بالفيديو لهذه الفئة ، أنا أنظر إليك يا رفاق ولدي ، لديّ صوت واحد
هناك صورة ثم 30 ثانية ، لدي الصورة التالية. هم فعلا
ربما بدا حقا مماثلة حقا؟ كل هذه تعرف المقاعد الخضراء
الجدار ، كل تلك البكسلات لم تتغير في الغالب إذا كانت الكرة
القيت. لقد كان نوعًا من التحرك عبر المشهد. سيكون هناك بعض التغيير ولكن
الكثير من البكسل من انتزاع واحد ، مشهد واحد إلى التالي إما أن يتغير أو
قد انتقلت قليلاً ولذا سأقول فقط ، هذا مصدر إضافي لـ
التكرار أنه إذا بدلا من ترميز إطار بسذاجة فقط بطريقة واضحة ، أنت
ترميزها وأنت تحاول التفكير بها أيضًا ، كيف يختلف الأمر عن الآخر
التي جاءت مجرد جزء من ثانية من قبل وكنت فقط ترميز ذلك
فرق. هناك الكثير من التكرار الذي يجب القيام به حتى دون التعرض للضياع
لقد استفدت من ذلك كثيرًا من التكرار حتى تتمكن من ذلك
فيديو لتخزينه بطريقة تأخذ مساحة أقل بكثير. لذلك ، تأخذ جميع صيغ الفيديو
الاستفادة من ذلك. وهكذا ، إذا كنت تعمل بسذاجة ، فقط فيما يتعلق بالبكسل ، ماذا
سيكون كم هائل من البيانات ، لا يزال هناك الكثير من البيانات لكنه يصل إلى
نوع من كمية معقولة. لذلك مجرد نوع من العمل ، يمكنك أن تفكر في الفيديو كأخذ
حوالي 2 غيغابايت في الساعة والشيء الوحيد الذي ستلاحظه هو أنه إذا كان لديك
بيانات الفيديو وهي بتنسيق واحد وتريد تشفيرها أو تقليلها أو أي شيء آخر
في بعض الأشكال الأخرى. وقد أي شخص من أي وقت مضى القيام بذلك على أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم؟ ما ستجده. هو
على الكمبيوتر ، يستغرق الأمر وقتًا طويلاً. لاتخاذ مثل ساعة واحدة من بيانات الفيديو و
ترجمتها ، قد يستغرق الأمر على جهاز الكمبيوتر الخاص بي ربما أربع ساعات والسبب
هو مجرد الحسابات التي تحاول إلقاء نظرة على كل إطار ومن ثم التفكير
كيف يكون الإطار التالي مشابهًا في الغالب ولكن الاختلاف قليلاً معقد تمامًا.
وبالتالي إذا كنت تفكر في امتلاك جهاز كمبيوتر سريع هذه الأيام ، فأعتقد أنه في الغالب
سبب عديم الجدوى مثل أي شيء. لدي فقط ، أنا فقط تشغيل FireFox جميع
الوقت وما شابه ذلك سريع بما يكفي وبعد ذلك تستند تجربتي في الغالب إلى كيفية ذلك
بسرعة الشبكة ثم وحدة المعالجة المركزية على الجهاز الخاص بي ليست كذلك ، انها لا تفعل حقا
قطعة أرض. سيكون ضغط الفيديو هو المثال المضاد. يستخدم ضغط الفيديو
كل شيء يحتوي على وحدة المعالجة المركزية الخاصة بك وأكثر ولا يزال بطيئا جدا. لذلك ، هذا هو عام 2012. لذلك أنا
تأكد من تحديد موقع هذه المحاضرة في عام 2020 و ، وقد نقر قانون مور
لن يكون ذلك صحيحًا مرتين أو ثلاث مرات بعد الآن. ولكن مثل يا فيديو ، ماذا تتحدث
حول ، وهذا يستغرق ثانيتين ولكن على أي حال حتى الآن هذا شيء واحد في الواقع
يأخذ قدرا معينا من الوقت. لذلك هناك بعض الأشكال المختلفة. هناك هذا الشيء
تسمى مجموعة خبراء الصور المتحركة التي تعمل على توحيد تنسيقات الفيديو الموجودة
المستخدمة على أقراص DVD والآن على أقراص Bluray وفي الواقع ، أنت تعرف التنسيقات الموجودة
تستخدم لمثل يوتيوب ومقاطع الفيديو فلاش هذا النوع من الشيء. لذلك هناك معايير لذلك. مختلف
JPEG هذه هي براءة اختراع كبيرة للغاية ولا يمكنك استخدامها مجانًا ، فهي إلى حد ما
معقدة وهناك شروط شاقة إلى حد ما للقيام بذلك. جوجل ل
الائتمان ، أراد إنشاء تنسيق من شأنه أن يكون نوع من التناظرية
ما Ogg Vorbis هو الصوت. شكل لترميز الفيديو الذي كان براءة اختراع مجانية لذلك
على سبيل المثال إذا كنت ويكيبيديا وتريد توزيع جميع مقاطع الفيديو هذه و
أنت لا تريد أن تكون في بعض الفوضى القانونية من مثل جيدا. هل لدى مستخدميك إذنًا بذلك؟
مشاهدة هذا من الناحية القانونية؟ تريد فقط ما يطلق عليه تنسيق غير مثقل وهكذا
هذا ما هو مشروع Web M. ينفذ بشكل مشابه إلى الأعلى
برامج الترميز التجارية ولكنها ، على ما يقال أن براءات الاختراع غير مثقل ولكن كان هناك قانوني
صراع حول هذا لأن أصحاب براءات الاختراع ، بطبيعة الحال ، يريدون أن يقولوا مثل
So I, I think
this was a tragedy, like they chose this in my opinion awful name ten years ago and
yeah it caused a series of legal and media problems for God knows who since then.
Alright so we'll just talk briefly about video formats. So, video data takes even
more space that audio. It takes the most. In fact, video data you can think of it,
the way it's made is it's a series of images so maybe something between 30 and 60
images per second And also audio data. Which then is, is you know, is sort of
synced up and played at the same time and you know obviously that's a movie. So video
data right it's how were big those JPEGs are let's say, 30 times per second. So you
can imagine that, that ends up taking a lot of space. The good news is that in the
same way that I was describing redundancy in an image where a pixel and maybe a pixel
just to its right, the numbers are maybe pretty similar so you could, there's a
room to take advantage of that and compress it. Video data, suppose I, I, I'm
videoing this class, I'm looking at you guys and I have, I have one grab, so
there's an image And then a 30 second, I have the next image. They actually
probably looked really similar right? All these you know seats that are green and
the wall are, all those pixels mostly haven't changed right if a ball was
thrown. It was kind of moving across the scene. There would be some change but the
lot of the pixels from one grab, one scene to the next would either be unchanged or
would have moved a little bit And so I'll just say, that is an additional source of
redundancy that if instead of encoding a frame just naively the obvious way, you
encoded it and you try and think of it as well, how is it different from the one
that came just a fraction of a second before and you just encoded that
difference. There's a lot of redundancy to take even without being lossy, there's
just a lot of redundancy taken advantage there so you can, it is possible to make
video to store it in way that takes a lot less space. So, all the video formats take
advantage of that. And so, if you work it up naively, just in terms of pixels, what
would be a colossal amount of data, it's still a lot of data but it gets down to
kind of a reasonable amount. So just kind of a working number, you could think of video as taking
about two Gigabytes per hour And the one thing you'll notice is that if you have
video data And it's in one format and you want to encode it or reduce it or whatever
in some other format. Has anyone ever done this on their computer? What you'll find. Is
on the computer, it takes it a long time. To take like one hour of video data and
translate it, it might take it on my computer maybe four hours And the reason
is just that the computations that try to look at each frame and then think about
how the next frame is mostly similar but a little bit different is just complicated.
And so if you think about having a fast computer nowadays, I think it as mostly
pretty pointless cause like whatever. I just have, I'm just running FireFox all
the time and like it's fast enough and then mostly my experience is based on how
fast the network is and then the CPU on my machine it's not, it's not really doing a
lot. Video compression would be the counter example. Video compression uses
everything your CPU has and more and it's still pretty slow. So, that's of 2012. So I'm
sure if I would locate this lecture in 2020 and, and Moore's law has clicked over
two or three times then that wouldn't be true anymore more. But like oh, video, what are you talking
about, that takes two seconds but anyway as of now that's one thing that actually
takes certain amount of time. So there's a few different formats. There is this thing
called the Motion Picture Experts Group that standardizes video formats that are
used on DVDs and now on Bluray disks and on actually, you know formats that are
used for like Youtube and Flash videos that sort of thing. So there are standards for that. Unlike
JPEG these are very heavily patented you can't use them for free, they're fairly
complicated and there's somewhat onerous terms to do with that. Google to its
credit, wanted to create a format that would be the sort of the analog of
what Ogg Vorbis is to audio. A format for video encoding that was patent free So
for example if you're Wikipedia and you want to distribute all these videos and
you don't want to be in some legal mess of like well. Do my users have permission to
watch this legally? You'd like just what it's called an unencumbered format And so
that's what the Web M project is. It performs similarly to the, the top
commercial codecs but it is, it said to be patent unencumbered but there's been legal
tussle about this because the patent holders, of course, they want to say like
انها عدوانية جدا وذكية جدا في
الطريقة التي يمكن بها تقليل دفق الفيديو إلى ملف صغير جدًا. حتى إذا
هل سبق لك أن التقطت مقطع فيديو بهاتفك أو تذكرت تلك الكاميرات الصغيرة ذات الوجه الآخر ، هل يفعل أي شخص
تذكر تلك. لذلك ، كل هؤلاء يشيرون إلى ، كل هؤلاء يأخذون دفق الفيديو وفي
في الوقت الحقيقي ضغط عليه إلى H.264. لذلك ، هذا هو شائع جدا
على الرغم من أن براءة اختراع شكل كبير لهذا النوع من الشيء. حسنا ، آخر شيء أنا
أذكر أن ذلك ، حتى الآن الطريقة الأكثر شيوعا لمشاهدة الفيديو ربما على
الانترنت هو يوتيوب. لقد سمعت يا رفاق من ذلك؟ القطط ، يا رفاق رأيت القطط
على شبكة الاتصال العالمية؟ حسنًا ، إذن Youtube ، هناك قدر معين من التكنولوجيا
هناك بحيث يمكن أن تأخذ الفيديو وجعلها تعمل في صفحة ويب. و
تاريخيا ، استخدمت يوتيوب هذه التكنولوجيا تسمى فلاش. فلاش هو في الواقع
ليس معيارا. إنه منتج. إنه منتج يخرج من Adobe وما إلى ذلك
تقريبا كل شيء يعمل على الإنترنت HTML ، JPEG ، PNG ، كل شيء. هم
جميعهم يتمتعون بهذه المعايير المجانية والمفتوحة ، لذا فإن Flash هو هذا النوع من الغرابة في ذلك
إنه منتج وبالتالي فإن جهاز الكمبيوتر الخاص بك يعتمد إلى حد ما على إنتاج Adobe
مشغل الفلاش وهذا شيء اشتهر به ستيف جوب ، قاد ستيف جوبز إلى الجنون
لأنه يعني أنه إذا كان لدى Adobe بعض الخلل أو كان ضعيفًا
مهمة إنتاج Flash Player على Mac يقول البعض إنها جعلت Mac تبدو سيئة. بينما
ل JPEG. يمكن أن تنتج شركة Apple البرنامج على نظام Mac الذي قدم ملفات JPEG وهكذا ، إذا
كان ستيف جوبز مثل مهلا ، إذا كان ستيف جوبز يقول ، مهلا ، أريد أن تبدو مثالية ، هو
يمكن أن يصيح على المهندسين لجعله يبدو مثاليا وفعلا ،
مع Adobe ، لأنها ليست قياسية ، لديهم هذه اللعبة الغريبة قليلاً
موقف. على أي حال ، لقد كان برنامج Adobe's Flash ناجحًا للغاية ولكنه حقق ذلك
الغرابة بالنسبة لكيفية عملها على أجهزة الكمبيوتر حيث لا تتناسب مع
كامل بقية الطريق يعمل الإنترنت. لذا ، أدخل HTML5 ربما تحدثت عنه
HTML5 قبل إضافة بعض الميزات إلى كيفية عمل صفحات الويب. لذلك ، واحد من
الميزات التي يتم إضافتها هي ما يسمى علامة الفيديو والطريقة التي الفيديو
تعمل العلامة فقط لتلخيصها ، فهي تعمل على توحيد طريقة عمل الفيديو على الويب
الصفحة بحيث يمكنك وضع مقطع فيديو في صفحة الويب تمامًا حتى الآن ، فقد وضعنا الصور.
مثل الصور في الويب ، لقد تم القيام بذلك منذ سنوات ، كنت فقط وضعت في الصورة و
انها مجرد نوع من الأعمال. ستحاول علامة الفيديو إعادة إنشاء مقطع الفيديو
وقد بدأ العمل به الآن ولكن أعتقد أنه أمر جيد. هذا
سوف تعمل بنفس الطريقة التي تعمل بها الصور بسهولة تامة على الإنترنت
لطيفة إذا كان الفيديو مفتوحا بهذه الطريقة أيضا. حسنا ، حسنا ، هذا يكفي ل
اليوم. مرحبًا بك في معرفة التناظرية والرقمية وسأراك يا رفاق يوم الخميس
It's a very aggressive and a very clever in its
way that it's able to reduce a, A, a video stream down to a very small file. So, if
you ever take a video with your phone or remember those little flip video cameras, does anyone
remember those. So, those all refer to, those all take the video stream and in
real time compress it down to H.264. So, that is, that is very common
although heavily patented format for that kind of thing. Alright So, last thing I
mention is that so, up till now the most common way to watch video probably on the
Internet is Youtube. You guys have heard of it? Kittens, you guys have seen kittens
on the Internet? All right, so Youtube, there's a certain amount of technology
there so that it can take video and make it work kind of in a web page. And
historically, Youtube has used this technology called Flash. Flash is actually
not a standard. It's a product. It's a product that comes out of Adobe and so
almost everything that works on the Internet HTML, JPEG, PNG, everything. They
all have this free and open standards, So Flash is this one kind of oddity in that
it's a product and so your computer is in some sense dependent on Adobe to produce
the Flash Player and this is something that famously Steve Job, drove Steve Jobs crazy
because it meant that if Adobe did a slightly have some bugs or did a lackluster
job of producing the Flash Player on the Mac some say it made the Mac look bad. Whereas
for JPEG. Apple could produce the software on the Mac that rendered JPEGs And so, if
Steve Jobs was like hey, if Steve Jobs was saying, hey, I want it to look perfect, he
could yell at the engineers to make it look perfect and indeed it does, Whereas
with Adobe, because it's not a standard, they have this slightly oddball
situation. Anyway, Adobe's Flash has been very successful but it does have this
oddity for, for how it works on computers where it doesn't really fit with the
entire rest of the way the Internet works. So, enter HTML5 I maybe talked about
HTML5 before as adding some features to how web pages work. So, one of
the features that's being added is what's called the video tag And the way the video
tag works is just to summarize is it standardizes how video works in a web
page so that you could put a video in the web page just as up to now, we've put images.
Like images in web, we've been doing that for years, you just put in the image and
it just kind of works. The video tag is going to try and recreate that for video
and that's just now coming into use but I think, I think that's a good thing. It
will, in the same way that images work very easily reliably on the Internet, it would be
nice if video was open in that way as well. Okay, alright, that is enough for
today. Welcome to Knowledge about Analog and Digital and I'll see you guys on Thursday
وسائل الإعلام الرقمية
صور JPEG
يعد JPEG معيارًا مجانيًا ومفتوحًا لتخزين الصور الرقمية ، كما تفعل مع الكاميرا الرقمية. JPEG هو تنسيق "ضياع" ، مفصل أدناه ، مما يسمح بتعديل الصورة ، ويفقد بعض التفاصيل ولكنه يتطلب مساحة أقل في العملية. لقد كان JPEG ناجحًا بشكل لا يصدق ، حيث سمح لأجهزة الكمبيوتر والهواتف والطابعات وأجهزة التلفزيون والبريد الإلكتروني والمدونات .. بتبادل ملفات الصور وفهم بعضها البعض. هناك حاجة إلى بعض التنسيقات القياسية المفهومة بشكل عام لما هو "صورة" ، و JPEG هو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.
يرمز JPEG إلى مجموعة خبراء التصوير المشترك ، وهي لجنة فنية صاغت المعيار. أشك في أنه كان من الممكن في ذلك الوقت فهم مدى انتشار هذا التنسيق وانتقاده.
JPEG هو تنسيق "ضياع" ، وهذا يعني أن تفاصيل المستوى التي يتم الحفاظ عليها عند حفظ JPEG قابلة للتعديل. لنفترض أن مستويات الجودة في النطاق q1 و q2 و .. q10 و q10 تقابل ضغطًا ضئيلًا جدًا وجودة بصرية عالية و q1 تقابل ضغطًا شديد الضيق مع جودة بصرية أقل. في الواقع ، مصطلحات المصطلح ليست دقيقة عبر الأنظمة ، يوصف أحيانًا بالرقم 0-10 أو 1-100. الصورة المحفوظة مع q10 تحفظ الحد الأقصى من التفاصيل ، لكن الملف الناتج يشغل أكبر مساحة. يمكن حفظ صورة بمستوى جودة أقل ، مما يجعلها تفقد بعض التفاصيل ، ولكن تشغل مساحة أقل. أو بمعنى آخر ، q1 مضغوط أكثر ، و q10 أقل ضغطًا. يتميز JPEG بذكاء كبير بشأن الطريقة التي يفقد بها التفاصيل ، لذا فإن التوفير في شيء مثل q7 أمر طبيعي لفعله دون فقد التفاصيل الملموسة.
فيما يلي ثلاثة إصدارات من صورة flowers.jpg
هذه هي الصورة لأنها ظهرت في الأصل من الكاميرا. أعتقد أن الكاميرا تستخدم حوالي Q7 داخليًا. هذه الصورة تشغل 48 كيلو بايت.
الزهور في Q7
هذه هي الصورة المحفوظة في q5 ، والتي تشغل 29 كيلو بايت. لا يمكنني رؤية اختلافات واضحة بين هذا الإصدار والإصدار أعلاه ، رغم أنه يجب أن يكون هناك بعض الاختلافات البسيطة.
الزهور في Q5
هذه هي نفس الصورة ، التي تم حفظها في q1 ، والتي تشغل 14 كيلو بايت (أقل بنحو 4 بايت من إصدار q7). إذا قمت بالتكبير ، يمكنك رؤية نتائج الضغط في هذا الإصدار:
الزهور في Q1
هناك شيئان لاحظتهما بتنسيقات JPEG مثل تفاصيل السقيفة:
القطع الأثرية - يقسم JPEG الصورة إلى كتل 8 × 8. إذا كان الضغط مرتفعًا للغاية ، يمكنك رؤية حدود الكتلة. يمكنك رؤية ذلك بوضوح في الزهرة العلوية اليسرى إذا قمت بالتكبير. (في Firefox ، استخدم القائمة View-Zoom.) الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو كيف أن هذه الكتل غير ملحوظة إذا نظرت إلى الصورة بشكل طبيعي.
آثار / ضجيج الحافة - تواجه JEPG وقتًا عصيبًا مع حواف واضحة بين لونين. في إصدار أكثر ضغطًا ، يمكن أن تظهر بقع أو تشوهات قليلة "التشويش" على جانبي الحافة الصلبة. انظر إلى الحافة اليسرى من الزهرة التي تقع في منتصف الطريق عموديا أو في الزهرة اليسرى العلوية.
بالنظر إلى أن إصدار q1 يستغرق حوالي 4 بايت أقل من إصدار q7 ، يقوم JPEG بعمل جيد مع الحفاظ على المظهر الأساسي للمشهد عندما يُطلب منك استخدام مساحة أقل.
Digital Media
JPEG Images
JPEG is a free and open standard for storing digital images, such as you would take with a digital camera. JPEG is a "lossy" format, detailed below, allowing an image to be adjusted, losing some detail but requiring less space in the process. JPEG has been incredibly successful, allowing computers, phones, printers, TVs, email, blogs, .. to exchange image files and understand each other. Some commonly understood standard format for what is "an image" is needed, and JPEG is the mostly widely used one.
JPEG stands for the Joint Photographic Expert Group, a technical committee which drafted the standard. I doubt it was possible at the time to understand how widespread and critical this format would become.
JPEG is a "lossy" format, meaning that the level detail preserved when a JPEG is saved is adjustable. Say the quality levels are in the range q1, q2, .. q10, q10 corresponding to very little compression and high visual quality and q1 corresponding to very aggressive compression with lower visual quality. In reality the scale terminology is not exact across systems, sometimes described as 0-10, or 1-100. An image saved with q10 saves the maximum detail, but the resulting file takes up the most space. An image can be saved with a lower quality level, causing it to lose some detail, but take up less space. Or in other words, q1 is more compressed, and q10 is less compressed. JPEG is very smart about the way it loses detail, so saving at something like q7 is a normal thing to do without losing appreciable detail.
Here are three versions of the flowers.jpg image
Here is the image as it originally came out of my camera. I believe the camera uses about q7 internally. This image takes up 48KB.
flowers at q7
Here is the image saved at q5, taking up 29KB. I cannot see obvious differences between this version and the one above, although there must be some tiny differences.
flowers at q5
Here is the same image, saved at q1, taking up 14KB (about 4x fewer bytes than the q7 version). If you zoom way in, you can see the results of the compression in this version:
flowers at q1
There are two things you notice in JPEGs as the shed detail:
Block artifacts -- JPEG divides the image into 8x8 blocks. If the compression is very high, you can see the block boundaries. You can see this clearly in the upper-left flower if you zoom in. (In Firefox, use the View-Zoom menu.) What's most amazing is how these blocks are not noticeable if you glance at the image normally.
Edge artifacts/noise -- JEPG has a hard time with crisp edges between two colors. In a more-compressed version, little "noise" speckles or distortions can appear to either side of the hard edge. Look at the left edge of the flower which is halfway down vertically, or at the very upper left flower.
Considering the the q1 version takes about 4x fewer bytes than the q7 version, JPEG does a good job keeping the basic look of the scene when asked to use less space.
صور - كم بايت؟
كم بايت تأخذ صورة؟ المشكلة الرئيسية هي مجرد حجم عادي - كم عدد البكسل. صورة 400 × 300 بها 120،000 بكسل. لنفترض أن كل بكسل يستغرق ثلاث بايت (واحد لكل قناة ملونة) ، أو 360،000 بايت ، أو حوالي 360 كيلو بايت. إذا ضاعفنا العرض ، فكانت الصورة 800 × 600 ، فكم عدد البايتات الأخرى؟ مضاعفة العرض يضاعف البايتات بمقدار 4 ، تمامًا مثل مضاعفة جانب المستطيل يزيد المساحة بعامل 4.
لاحظ أن صورة زهور q7 تصل إلى 48 كيلوبايت (أصغر من 7.5 كيلو بايت) ، لذا حتى في مستويات الجودة العالية نسبيًا ، توفر JPEG مساحة كبيرة - لهذا السبب تستخدمها الكاميرات داخليًا.
تلتقط الكاميرا الرقمية الرخيصة "12 ميجا بكسل" الصور التي تبلغ مساحتها 4000 × 3000 بكسل ، ويتم تخزينها بضغط JPEG يبلغ حوالي q7. تشغل كل صورة ناتجة حوالي 3 ميغابايت.
لماذا استخدام الضغط؟
تستخدم الكاميرا الرقمية عادةً ضغط JPEG داخليًا حيث تقوم بكتابة كل صورة على بطاقة ذاكرة الفلاش الخاصة بك. كلما زاد الضغط ، كلما تم احتواء المزيد من الصور على البطاقة.
أرى التحف الفنية JPEG طوال الوقت الذي لا ينبغي أن يكون فيه الأمر ، والذي يبدو وكأنه محرر في مستوى ما يتصاعد - إصدار إعلان مطبوع ، يجب أن يجد المحرر نسخة q7 من الصورة ، وليس نسخة q1. أراهم في الإعلانات المطبوعة. أراها في شاشات قائمة DVD - حيث يحتوي النص على الجودة المتناهية تمامًا المعرضة للقطع الأثرية. أراهم أكثر عمليات البث التلفزيوني الرقمي ، حيث يستخدم المذيعون غالبًا ضغطًا عدوانيًا جدًا لتناسب معظم القنوات في النطاق الترددي المحدود المتاح. يعلنون أن لديهم الكثير من القنوات.
صور صفحة الويب
إحدى الحالات التي قد تهتم فيها بضغط الصور هي صفحة ويب. افترض أنك تنشر صفحة ويب تحتوي على 3 200 كيلوبايت من الصور. 600 كيلو بايت من البيانات التي يجب تنزيلها للصفحة تجعلها تبدو بطيئة نوعًا ما بالنسبة للزائرين. سيكون أحد الأساليب هو الضغط - ربما إذا كانت الصور مضغوطة بدرجة أكبر ، فستستهلك 100 كيلوبايت لكل مرة ، مما يزيد من سرعة الأمر بالكامل. ولكن بالطبع عليك أن تكون حذراً من أن المواد المحددة في الصور لا تبدو سيئة بشكل ملحوظ من الضغط. في الغالب ، تبدو الصور سيئة بشكل ملحوظ في مستويات الضغط شديدة العدوانية - q2 أو q3.
فكرة التصميم المهمة الأخرى هي: لا تشعر أنك بحاجة إلى تحميل موقعك بصور على كل بوصة مربعة. تلميح التصميم المرئي: أقل هو أكثر. لديك نص وعناصر أخرى ، وعدد قليل من الصور هنا وهناك حيث يهم.
صور GIF و PNG
GIF و PNG (رسومات الشبكة المحمولة) عبارة عن تنسيقات صور "ضائعة" ، حيث تسجل كل بكسل بدقة. يتم استخدامها للصور غير الفوتوغرافية ، مثل حدود الألوان الصلبة الصغيرة. كان GIF مشهورًا في وقت مبكر باستخدام الإنترنت. ومع ذلك ، تم تسجيل براءة اختراع أجزاء منه ، لكن براءات الاختراع لم تُنفذ. عندما تم تطبيق براءة الاختراع بشكل أكثر عدوانية ، أنشأ المجتمع معيارًا مجانيًا ومفتوحًا وملف PNG كبديل ، كما أنه يؤدي أيضًا أفضل من GIF.
تنسيقات الصوت
MP3 هو تنسيق الصوت المهيمن (مثال جيد على "تأثير الشبكة" ، موضوع لاحق). MP3 ضياع ، مثل JPEG. يستغرق صوت القرص المضغوط الخام حوالي 10 ميغابايت في الدقيقة (هذه هي الطريقة التي يتم تخزينها على قرص صوت مضغوط .. لا يوجد ضغط). تصل سرعة MP3 إلى حوالي 1 ميغابايت في الدقيقة بينما لا تزال جيدة جدًا. كما هو الحال مع JPEG ، يمكنك اختيار مستوى الضغط ، قل 2 ميغابايت في الدقيقة للحفاظ على مزيد من التفاصيل ، أو 512 كيلو بايت في الدقيقة إذا كانت المساحة أعلى من السعر.
براءة اختراع MP3 ، وبشكل شرعي. (رأي نيك) العديد من براءات اختراع البرمجيات الحديثة هي القمامة .. فقط براءة اختراع حلول واضحة. ومع ذلك ، فإن ملفات MP3 شرعية: فهي تستخدم تقنيات معقدة وغير واضحة للحصول على ضغط 10x ممتاز بينما لا تزال جيدة. إذا قام جهاز أو برنامج بتشغيل ملفات MP3 أو إنتاجها ، فستكون رسوم الترخيص مستحقة لحاملي براءات الاختراع ، بناءً على الطلب من دولار إلى دولارين لكل مثيل. مع كل جهاز MP3 تملكه على مر السنين .. لقد دفعت هذه الرسوم في الواقع في كل مرة. يشبه ترخيص الأجهزة التي يمكنها تشغيل الفيديو.
AAC هو شكل أكثر حداثة من ملفات MP3 تستخدمه Apple مع نظام iPod / iTunes المهيمن. تتميز AAC أيضًا بميزات DRM (إدارة الحقوق الرقمية) ، والتي تسمح لمالك المحتوى الأصلي بالتحكم في كيفية قيام المشتري باستخدام المحتوى الذي "اشتروه".
لتوفير بديل مجاني ومفتوح ، تم تطوير تنسيق الصوت "Ogg Vorbis". إنه معيار مجاني ومفتوح وخالي من الملوك ، وعادة ما يكون أداء أفضل من MP3. جانبا: بعض المهوسون لديهم طريقة لاختيار الأسماء السيئة بشكل مأساوي للتكنولوجيا التي يواجهها المستهلك ، مع تضمين بعض المراجع أو المزحة الغامضة. أعتقد أن Ogg Vorbis سيكون أكثر اعتمادًا على widel إذا اختاروا اسمًا أفضل.
تنسيقات الفيديو
الفيديو هو في الأساس سلسلة من الصور - 20 إلى 60 في الثانية ، بالإضافة إلى "مسار" صوتي. تشغل بيانات الفيديو عددًا كبيرًا من وحدات البايت ، لكن أجهزة الكمبيوتر أصبحت الآن قوية بما يكفي للتعامل مع الفيديو. بمعنى تقريبي ، يستغرق مقطع الفيديو المضغوط بجودة DVD حوالي 2 غيغابايت في الساعة (33 ميغابايت في الدقيقة). في الواقع ، هناك مجموعة كبيرة جدًا من أحجام الفيديو - الفيديو عالي الدقة يتطلب المزيد من السبا
Images - How Many Bytes?
How many bytes does an image take up? The main issue is just plain size -- how many pixels. An 400 x 300 image has 120,000 pixels. Say each pixel takes three bytes (one for each color channel), that's 360,000 bytes, or about 360 KB. If we double the width, so the image is 800 x 600, how many more bytes is that? Doubling the width multiples the bytes by 4, just like doubling the side of a rectangle increases the area by a factor of 4.
Note that the q7 flowers image up there takes up 48 KB (7.5x smaller than 360KB), so even at relatively high quality levels, JPEG saves a huge amount of space -- that's why cameras use it internally.
My cheap little "12 megapixel" digital camera takes images which are 4000 by 3000 pixels, stored with JPEG compression of about q7. Each resulting image takes up about 3 MB.
Why Use Compression?
A digital camera typically uses JPEG compression internally as it writes each image to your flash memory card. The higher the compression, the more images will fit in on the card.
I see JPEG edge artifacts all the time where they should not be, which seems like an editor at some level is screwing up -- making a print advertisement, the editor should find q7 copy of the image, not the q1 copy. I see them in print advertisements. I see them in DVD menu screens -- where text has exactly the hard-edge quality that is prone to artifacts. I see them the most digital TV broadcasts, where broadcasters often use very aggressive compression to fit the most channels into the limited bandwidth available. They advertise that they have a lot of channels.
Web Page Images
One case where you might care about image compression is a web page. Suppose you are publishing a web page that features 3 200KB images. The 600 KB of data that needs to be downloaded for the page make it feel kind of slow for visitors. One approach would be compression -- maybe if the images are more aggressively compressed, they would only take up 100 KB apiece, speeding the whole thing up. But of course you have to be careful that the specific material in the images does not look noticeably bad from the compression. Mostly, images only look noticeably bad at very aggressive compression levels -- q2 or q3.
The other important design idea is: don't feel you need to load your site up with images on every square inch. Visual design hint: less is more. Have text and other elements, and a few images here and there where it counts.
GIF and PNG Images
GIF and PNG (Portable Network Graphics) are "lossless" image formats, recording every pixel exactly. They are used for non-photographic images, like little solid color borders. GIF was popular early on with the Internet. However parts of it were patented, but the patents was not enforced. When the patent was enforced more aggressively, the community created the free and open and PNG standard as an alternative, and it also performs a little better than GIF.
Audio Formats
MP3 is the dominant audio format (good example of a "network effect", a later topic). MP3 is lossy, like JPEG. Raw CD audio takes up about 10 MB per minute (this is how it is stored on an audio CD .. no compression). MP3 gets that down to about 1 MB per minute while still sounding pretty good. As with JPEG, you can choose the level of compression, say 2 MB per minute to keep more detail, or 512 KB per minute if space is at a premium.
MP3 is patented, and legitimately so. (Nick's opinion) Many modern software patents are garbage .. just patenting obvious solutions. However, MP3 is legitimate: it uses complex and non-obvious techniques to get its excellent 10x compression while still sounding good. If a device or software plays or produces MP3s, a license fee is due to the patent holders, on the order $1-$2 per instance. With each MP3 device you have owned over the years .. you have in effect paid this fee each time. Licensing of devices which can play video is similar.
AAC is a more modern form of MP3 used by Apple with their dominant iPod/iTunes system. AAC also features DRM (Digital Rights Management) features, which allow the original content owner to control how the purchaser can use the content they have "bought".
To provide a free and open alternative, the "Ogg Vorbis" audio format was developed. It is a free and open standard and royalty free and typically performs better than MP3. Aside: some geeks have a way of choosing tragically bad names for consumer facing technology, incorporating some obscure reference or joke. I think Ogg Vorbis would be much more widel adopted if they had chosen a better name.
Video Formats
A video is basically a series of images -- 20 to 60 per second, plus an audio "track". Video data takes up a lot of bytes, but computers have now become powerful enough to handle video. Very roughly speaking, say compressed video of about DVD quality takes about 2 GB per hour (33 MB per minute). In reality, there is a very large range of video sizes -- HD video takes more spa
h.264 شروط الملكية غير الضرورية
شيء واحد مفاجئ حول ترخيص h.264 هو أنه لا يأتي مع حق غير مقيد لتوزيع الفيديو الخاص بك. لقد اشتريت كاميرا فيديو بشكل صحيح (دفع ثمن براءات الاختراع) ، وأنتجت مقطع فيديو وحفظته على محرك الأقراص الثابتة. ومع ذلك ، إذا كنت ترغب في إنشاء موقع ويب أو أي شيء يوزع الفيديو ، فقد تضطر إلى دفع إتاوات إضافية لكل دقيقة يتم توزيعها على الفيديو الخاص بك. قد تكون هناك استثناءات إذا تم توزيع الفيديو الخاص بك مجانًا ، ومع ذلك فقد تم تغيير هذه الشروط مع مرور الوقت ، لذلك يجب عليك استشارة محام لمعرفة ما يسمح لك بعمله مع الفيديو الخاص بك. هذه القيود المفروضة على الترخيص تجعلني مجنونة ، وبالتأكيد خارج عن الطريقة التي تفكر بها عادة في امتلاك ملف بيانات خاص بك. أعتقد أن MPEG لم يكن لديها الكثير من المنافسة ، مما أدى إلى هذه الشروط أحادية الجانب.
تخيل كيف سينجح هذا إذا كانت Microsoft لديها مثل هذه الشروط الخاصة بتنسيق .doc (الذي لا يفعلونه) ... "حسنًا ، أنا على استعداد لإرسال رسالة بالبريد الإلكتروني إلى ملف .doc هذا. المحامي: من ترسل ذلك إلى مرة أخرى؟ لتكون مشكلة ، يرجى الاتصال بأشخاص الترخيص ، وأنا متأكد من أنه يمكننا حل شيء ما حتى تتمكن من القيام بذلك باستخدام ملفك. "
افتح تنسيق الفيديو - WebM
لدعم الإنترنت المجاني والمفتوح ، تعمل Mozilla و Wikipedia و Google وغيرها على برنامج ترميز فيديو حقيقي ومجاني ومفتوح للتنافس مع h.264 - مجانًا لتشفير الفيديو أو فك تشفيره ، وكذلك توزيع الفيديو مجانًا يرغب صاحبها. تلك هي أنواع المصطلحات التي ازدهر فيها الإنترنت. أحدث التكرار ، مدفوعًا في الغالب بواسطة Google ، هو تنسيق WebM ومشروع: WebM project. يدعي شعب MPEG-LA أن لديهم براءات اختراع مطلوبة من قبل WebM ، على الرغم من أن هذا النوع من حاملي براءات الاختراع من أشكال المحادثة شائع ولا معنى له. لم يظهر في المحكمة (أو التسوية) أن WebM ينتهك براءات الاختراع. بالتأكيد كان منشئو تنسيق WebM على دراية بالبراءات الحالية وكانوا يهدفون إلى عدم استخدامها. يبقى أن نرى كيف أن هذا كله يهز. (رأي نيك) تعتبر Microsoft و Apple عمومًا أضعف في التنسيقات المجانية والمفتوحة ، بينما تدعم Mozilla و Google و Wikipedia عمومًا التنسيقات المجانية والمفتوحة. يمكنك فقط تخمين من يعمل من أجل المصلحة العامة هناك. أنا فخور بقيادة Google في هذا المجال ، ويجب أن تشعر Microsoft و Apple بالحرج لأن تكونا على الجانب الخطأ.
HTML5 فيديو الوسم
حتى وقت قريب ، لم يكن لدى HTML دعم جيد لكيفية تقديم الفيديو في المتصفح. ومع ذلك ، فقد تغير هذا مع علامة فيديو HTML5 الجديدة لتضمين الفيديو مباشرة داخل صفحة HTML. من الناحية التكنولوجية ، هذه هي الطريقة التي يجب أن تعمل بها. (ملاحظة: تستخدم Coursera علامة الفيديو html5 ، لذلك يوجد مثال على ذلك. استخدام علامة الفيديو بهذه الطريقة هو أحدث شيء في عام 2012.)
إليكم صفحة صغيرة قمت بها تتضمن بعض مقاطع فيديو HTML5. الصفحة تدور حول أكثر أنواع geocache نادرة في العالم.
فلاش فيديو
فكيف عمل الفيديو لشبكة ما قبل HTML5؟ البرنامج المساعد فلاش. فلاش هو تنسيق خاص تنتجه Adobe. إنها خاصة بـ Adobe وليست قياسية ، وهي حاصلة على براءة اختراع. يدعم Flash الرسوم المتحركة (يمكنك رؤيتها لجعل الإعلانات في صفحات الويب كثيرًا) ، كما يدعم الفيديو. داخليًا ، تستخدم أحدث إصدارات الفلاش h.264 لضغط الفيديو.
مشكلة مع فلاش
نظرًا لأن Flash منتج خاص بـ Adobe ، فإن الطريقة الوحيدة للبرنامج على جهاز كمبيوتر أو هاتف أو ما يدعمه هو عندما تضع Adobe الموارد الهندسية في إنتاج برنامج Flash "player" لهذا النظام. كانت كفاءة Adobe في ذلك غير متساوية ، حيث كانت في بعض الأحيان مصدرًا لكل من مشكلات التعطل والأمان. من الناحية الواقعية ، يهتم Adobe في الغالب بنظام Windows (حصة سوقية تبلغ 90٪) ، لذلك كان دعم Flash من Adobe على منصات أخرى يميل إلى الأسوأ.
ومن الأمثلة الشهيرة على ذلك ، أنه في وقت واحد ، كان جزء كبير من جميع الأعطال على نظام التشغيل Mac OS X ناتجًا عن تعطل مشغل Flash بسبب الأخطاء الخاصة به. هذا جعل آبل تبدو سيئة للمستهلك الذي لا يستطيع أن يدرك من هو على خطأ ، لكن أبل لم تلجأ إلى حد كبير. كانت القصة أنه من المفهوم أن ستيف جوبز كان غاضبًا للغاية في هذا الموقف. يمكنك أيضًا تخيل موقف افتراضي صعب حيث تكون Apple و Adobe من المنافسين الأقوياء ... فما مدى تحفيز Adobe لإصلاح المشكلات التي تجعل Apple تبدو سيئة؟ (ليس هذا ما حدث هنا ... الأخطاء الهندسية العادية هي دائمًا تفسير جيد جدًا!). هذا يدل على أن مشاكل امتلاك قطعة خاصة تكون جزءًا هامًا من شبكة المعلومات العامة مثل الإنترنت.
باستخدام معيار ، مثل JPEG ، إذا كانت Apple تريد دعمًا جيدًا لـ JPEG في متصفحها ، فتكتبه Apple .. لا يحتاجون إلى إذن من أي شخص ، يمكنهم فقط القيام بذلك. TCP / IP و HTML و HTTP و JPEG و PNG ... هذه هي الطريقة التي تعمل بها جميع الأجزاء المهمة أو الإنترنت ، كمعايير حرة ومفتوحة دون إذن. من المحتمل أن HTML5 (معيار مجاني ومفتوح) ، سيحل محل Flash في نهاية المطاف.
h.264 Obnoxious Royalty Terms
One surprising thing about the h.264 licensing is that it does not come with an unrestricted right to distribute your own video. You have properly bought a video camera (paying for the patents), and produced your video and stored it on your hard drive. However, if you want to make a web site or whatever that distributes the video, you may have to pay additional royalties for each minute distributed of your own video. There may be exceptions if your video is distributed for free, however these terms have been changed over time, so really you have to consult a lawyer to see what you are permitted to do with your own video. These license restrictions strike me as crazy, certainly out of step with how you usually think of having your own data file. My guess is that MPEG did not have a lot of competition, resulting in these one-sided terms.
Imagine how this would work if Microsoft had such terms for the .doc format (which they do not) ... "Ok I'm ready to email out this .doc file. Lawyer: who are you sending that to again? That's going to be a problem. Please call the licensing people and I'm sure we can work something out so you can do that with your file."
Open Video Format - WebM
In support of a free and open internet, Mozilla, Wikipedia, Google and others have been working on a true, free and open video codec to compete with h.264 -- free to encode or decode video, and free to distribute the video however its owner wishes. Those are the sorts of terms under which the internet has thrived. The most recent iteration, mostly driven by Google, is the WebM format and project: WebM project. The MPEG-LA people claim that they have patents required by WebM, although this sort of talk form patent holders is common and meaningless. It has not been shown in court (or a settlement) that WebM infringes patents. Certainly the creators of the WebM format were aware of the existing patents and would have aimed to not use them. It remains to be seen how this all shakes out. (Nick's opinion) Microsoft and Apple are generally weaker on free and open formats, while Mozilla, Google, and Wikipedia are generally very supportive of free and open formats. You can just guess who is working in the public interest there. I'm proud of Google's leadership in this area, and Microsoft and Apple should be embarrassed to be on the wrong side.
HTML5 Video Tag
Up until recently, HTML did not have good support for how to present video in the browser. However, this has changed with the new HTML5 video tag to embed video right inside an HTML page. Technologically this is the way it should work. (Note: Coursera uses the html5 video tag, so there's an example. Using the video tag in this way is pretty cutting edge in 2012.)
Here's a little page I made which includes some HTML5 video. The page is about a the world's most nerdy geocache I made.
Flash Video
So how did video work for the pre-HTML5 web? The Flash plugin. Flash is a proprietary format produced by Adobe. It is specific to Adobe, not a standard, and it is patented. Flash supports animation (you see it to make ads in web-pages a lot), and it also supports video. Internally, the most recent versions of flash use h.264 for video compression.
The Trouble with Flash
Since Flash is a proprietary product of Adobe, the only way software on a computer or phone or whatever supports it is when Adobe puts engineering resources into producing Flash "player" software for that system. Adobe's competence at this has been uneven, being at times a source of both crashing and security problems. Realistically, Adobe mostly cares about Windows (90% market share), so Flash support from Adobe on other platforms has tended to be worse.
A famous example was that, at one time, a significant fraction of all the crashes on Mac OS X were due to the Flash player crashing due to its own bugs. This made the Apple look bad to the consumer who cannot realize who is at fault, but Apple had little recourse. The story was that, understandably, Steve Jobs was extremely irritated at this situation. You can also imagine a tricky hypothetic situation where Apple and Adobe are strong competitors ... so how motivated is Adobe to fix problems that make Apple look bad? (not that that's what happened here... ordinary engineering mistakes is always a pretty good explanation!). This shows the problems of having a proprietary piece be a critical part of a public information network like the internet.
With a standard, like JPEG, if Apple wants good support for JPEG in their browser, Apple writes it .. they do not need anyone's permission, they can just do it. TCP/IP, HTML, HTTP, JPEG, PNG ... that's how all the important parts or the internet work, as free and open standards with no permission required. It is likely that HTML5 (a free and open standard), will eventually displace Flash.
Analog and Digital
حسنا. لذلك ، اليوم ما أريد أن أتحدث عنه في هذا القسم هو تمثيلي مقابل رقمي.
وأنا أفكر في هذه الكلمات ، مثل ، أنت تعلم أنها تأتي إلى حد ما ؛ اعتقد انهم
نوعا ما مثل كلمة الكون ، مثل ، لا أحد ... من الصعب أن نعرف بالضبط ما
يقصدون لذلك أحببت حقًا محاضرة القسم اليوم لأنني أستطيع عرضها
كيف تعمل هذه الأشياء حقًا ، وعلى نحو ما أعتقد ، إنه شيء كل شيء
يومًا من حياتك من الآن فصاعدًا ، ستعرف شيئًا عن كيفية الصوت أو كل شيء
هذه الأشياء ، إنها موجودة في كل مكان ، وكيف تعمل. لذلك ، اسمحوا لي أن الحصول على واحد من
الشاشة أسفل هنا [الصوت]. لذا ، سأبدأ. حقا ، حقا
السؤال الذي أريد معالجته هو ، ما هو التناظرية مقابل الرقمي؟ والرقمية هي كيف
تعمل الأشياء في جهاز الكمبيوتر ، وهذا هو المكان الذي أريد الحصول عليه ، لذلك سأبدأ
مع ، التناظرية. وبالتالي فإن العالم هو في الأساس التناظرية ، وماذا يعني ذلك؟ حسنا. ال
أبسط الحالات والمثال قيد التشغيل سأستخدم اليوم هو الصوت. ماذا يفعل
يبدو الصوت ، كيف يعمل الصوت؟ أنت تعرف صوت صوتي أو الموسيقى أو
شيئا ما. لذلك ، الصوت هو في الواقع مجرد ضغط الأمواج في الهواء ، فقط القليل
دقيقة تزيد أو تنقص في الضغط. و حتما يتم وصفه بأنه السفر
في الهواء كما لو كنت ألقيت حصاة في بركة ورأيت نوعًا ما
موجات السفر خارج. إذن ها هي ، مثالي المكونة لما يمكن أن تحدثه الموجة الصوتية
يشبه. اتضح أن العديد من الأصوات المستخدمة في الحياة اليومية لها
هذا النوع من نمط المتكررة. وهكذا ، سوف يأتي. لذلك يا هذا ،
هنا مثال أفضل قليلاً. فكيف يعمل الكمان؟ [يضحك] لا نفقات
تم إنقاذها من هذا العمل الفني. نعم السؤال. أوه ، أنا آسف ، نعم ، أنا ، أنا
لم تضع هذا على صفحة الويب حتى الآن. سأفعل بعد الفصل. ولكن هناك. رجاء.
آسف. لذلك ، كمان تعرفه ، كمان هو أداة موسيقية يمكنك تشغيله. لكن،
كيف يعمل هذا؟ حسنا الطريقة التي يعمل بها الكمان هي أن هناك هذه
سلاسل وتعلق على هذا الجسم الخشبي المجوف وكما يتم رسم القوس
عبر الاوتار. كما تعلمون ، فهم معدنون وهم تحت التوتر. و هم،
أنها تهتز مثل بعض ، في ، في تكرار ، في نوع من تكرار التكرار.
Analog and Digital
Okay. So, today what I wanna talk about in this section is analog versus digital.
And, I think of those words, like, you know they sorta come up; I think they're
sorta like the word entropy, like, no one's... It's hard to know exactly what
they mean. So I really liked today's lecture of the section because I can show
you how those things really work, and in a way, I think, it is something that every
day of your life from here on now, you'll know something about how audio or all
these thing, they're just very ubiquitous, how they work. So, let me get the, one of
the screen down here [sound]. So, I'm going to start off. A really, really
question I want to address is a, what is analog versus digital? And digital is how
things work in a computer so that, that's where I want to get, so I'll start off
with a, analog. So the world is basically analog, and what does that mean? Well. The
simplest case and the running example I'm gonna use today is sound. So, What does
sound look like, how does sound work? You know the sound of my voice or music or
something. So, sound is actually just pressure waves in the air, just little
minute increases or decreases in pressure. And inevitably it's described as traveling
up through the air like if you threw a pebble in a pond and you sort of saw the
waves traveling out. So here is my, my made up example of what a sound wave might
look like. It turns out many of the sounds that are used in day to day life do have
this kind of repetitive pattern. And so that'll, that'll come up. So oh here's a,
here's a slightly better example. So how does a violin work? [laugh] No expenses
been spared on this artwork. Yeah question. Oh, I'm sorry, yeah, I, I
haven't put this on the web page yet. I will after class. But there is a. Please.
Sorry. So, a violin you know, a violin is a musical instrument you can play it. But,
how does that work? Well the way the violin works is that there is these
strings and they are attached to this hollow wooden body And as the bow is drawn
across the strings. You know, they're metal and they're under tension. And they,
they vibrate as some, at, at a repeating, at sort of a repeating frequency.
و
حقا جوهر ذلك هو أنه ؛ أنه يهتز خشب الكمان. و حينئذ
سوف الخشب ثني قليلا و ثني قليلا. وهكذا ، إنه نوع من
مثل الطبل حيث يمكنك التفكير فيه كنوع من الاهتزاز لأعلى ولأسفل. و
ما يفعله هو أنه يخلق موجات الضغط قليلا في الهواء. و هؤلاء
السفر في جميع الاتجاهات والحدث. لذلك ، لذلك ، هناك إشارة في الكمان.
أنا رسمها مثل هذه الموجة الصغيرة. أنت تعرف ماذا يحدث؟ نصف ملليمتر يصل
ونصف ملليمتر لأسفل وبعد ذلك يترجم في الهواء إلى أين هو ذاهب
لأن هذه موجات الضغط قليلا. والشيء عن التناظرية هو أن الأشكال
هي نفسها. بحيث على الكمان إذا كان نوعًا ما قليلاً [غير مسموع] أنت
تعرف أين ، ويمكن أن يكون لدينا أصوات مع مختلف الحدة ومختلفة
ترددات و ، وهذا ، يتم استنساخها في الهواء أساسا. إذن كذلك
السفر في الهواء ويصل في النهاية إلى (غير مسموع) الخاص بك.
وأنت تستمع وفي أذنك طبلة الأذن الصغيرة ، أليس كذلك ، أيها
يشبه إلى حد كبير ، رأس طبل والهواء يدفع ضده ، وبالتالي فإنه يدفع به
في قليلا ، قليلا خارج. لهذا السبب. يعني جزئيا انها مجرد انخفاض بلدي
شرح جودة كيفية عمل صوت الكمان. ولكن أيضا هذا هو جدا ، التناظرية. أن
لديك شيء على الكمان ولكن [غير مسموع] سيكون ، ثم يترجم
إلى نوع من الوسائط الأخرى في الهواء ، لكنك تحافظ على الشكل ، فهي تنتقل
في الهواء لفترة من الوقت ويبدأ في الوصول إلى طبل أذنك ، ومرة أخرى في الأذن
طبل هو الحفاظ على الشكل. هذه هي الجودة الأساسية للعمليات التناظرية.
كنت قفز على شيء من خطوة إلى أخرى ولكن مع الحفاظ على الشكل. لذلك لتظهر لك كيف هذا
يعمل ، سنفعل بعض العروض والتجارب والأشياء. سأستخدم جهازًا يسمى
الذبذبات. ومن المؤكد أن علامة الخاص بك ، أن المهووسين القريب هو إذا كان هناك
الذبذبات. الذبذبات هي ، هي حقا أنيق في بلدي ، كما تعلمون ، في بلدي
رأي. جهاز أنيق حقا ، وأنه يحصل كثيرا على هذه الفكرة من التناظرية. ماذا
يفعل الذبذبات هو أنه يأخذ في الكهرباء على زوج من الأسلاك. و
ينظر فقط إلى الأسلاك ، ويلاحظ ، إشارة من الجهد كيندا ترتفع
أو لأسفل مع مرور الوقت. يبدو في تلك الإشارة. ويستنسخها على الشاشة لذلك
لا يمكنك ، وهو الشيء المجرد للغاية الحق أنا ، أنا لفتة يدي وأنا
قل جيدًا أن هناك رملًا تخرج من الكمان ، ولكن الأمر كله يلوح باليد.
هذا النطاق [غير مسموع] يجعل من الحقيقي أنه يأخذ إشارة من الأسلاك وأنه
يرسمه يجعلنا نتصور ، وأعتقد أننا مخلوقات بصرية للغاية وهكذا [غير مسموع]
نوع من المدهش أنك تعرف مفيد جدا. كانت هذه الأشياء موجودة بالفعل لفترة طويلة
الوقت منذ أن كنت أعتقد أن ثلاثينيات القرن العشرين وأستخدمه اليوم عندما أغير هذا
الشاشة هنا. [سعال] [صوت] هذا هو في الواقع ، مدمن مذبذب رقمي
يصل إلى جهاز الكمبيوتر الخاص بي فقط لأنه يجعل من السهل عرض الأشياء. لكنها في
نهاية اليوم الذبذبات. لذلك هذا هو خارج نطاق الذبذبات ، الإخراج الصحيح
الآن ما عرضه هو لا شيء. في الواقع أنا آسف اسمحوا لي أن أعود مرة أخرى و
اشرح أكثر قليلاً كيف يعمل هذا. لذلك الطريقة التي يعمل بها الذبذبات هي
الاستيلاء على إشارة قبالة السلك وذلك ، فإنه يسحبه. والطريقة [غير مسموع]
يعمل هو أنه يترك الإشارة إلى هناك لعشر ثانية. هذا
يتجمد ذلك. ثم يمسك إشارة أخرى من السمع. وهذا يضع ذلك
واحد حتى. لذلك ، فإنه لا تتبع ما يجري على السلك في الوقت الحقيقي. ربما هناك أ
تأخير نصف ثانية لأن هذه هي الطريقة التي يعمل بها هذا واحد. لذلك ما لدي لبلدي
التجريبي هنا أنا عندي هذا. وكما سيتضح ، أنا لست موسيقي. لكن أنا ، أنا
يكون هذا المزج مدمن مخدرات. وهكذا يتم توصيل المزج إلى
مكبرات الصوت ، حتى أتمكن من جعل الأصوات ونوع من اللعب معهم ، لكنها أيضًا
مدمن مخدرات إلى [غير مسموع] النطاق. إذن ما هو عليه مثل اثنين من الخمسة
حواس. حق؟ لذلك ، يمكنك سماع ذلك ، ولكن يمكنك أيضًا رؤيته. ومن ثم يمكننا ذلك
نتحدث عن ما هي الموجة ، ما هي الإشارة؟ الضحك [غير مسموع]. هذا هو
حيث تعقد التجريبي. هذا هو المكان الذي أظن أنني في حاجة إليه لأناشد الآلهة التجريبية
لبلدي معقدة معقدة هنا. دعنا ننزلق هذا حتى أتمكن من الوصول إلى الواقع
ذلك. حسنا ذ ، لذلك دعونا نجرب هذا. إذن ادعائي الأول ، أو سأبدأ ، حاول
صنع صوت هنا. ها نحن ذا. إذن ، هذا ، فصل الرياضيات] غير مسموع [،
And
really the gist of it is that it; it vibrates the wood of the violin. And so
the wood will flex out a little bit and flex in a little bit. And so, it's sort of
like a drum where you can kind of think of it as kind of bumping up and down. And
what that does is it creates little pressure waves in the air. And so, those
travel out in all directions And event. So, so, there's the signal in the violin.
I'm drawing it like this little wave. You know what's going on? Half a millimeter up
and a half a millimeter down And then that translates into the air where it's going
out as these little pressure waves. And the thing about analog is that the shapes
are the same. So that on the violin if it kind of a little down a [inaudible] you
know where, and we could have sounds with different sharpness's and different
frequencies and a, that, that is reproduced in the air basically. So it's
travelling out in the air and eventually gets to your, you know, your [inaudible].
And you're listening and in your ear there's the little eardrum, right, which
is very much like a, a drum head and the air pushes against it and so it pushes it
in a little bit, out a little bit. So that. I mean partly it's just my low
quality explanation of how violin sound works. But also that's very, analog. That
you have something on the violin but [inaudible] it would, then it translates
to some sort of other medium in the air, but you sorta keep the shape, it travels
in the air for a while and starts to get to your ear drum, and again in the ear
drum the shape is preserved. That is the fundamental quality of analog processes;
you're sorta jumping from step to step but keeping the shape. So to show you how this
works, we'll do some demos and experiments and stuff. I'm gonna use a device called
an oscilloscope. A sure sign that your, that nerds are near is if there's an
oscilloscope. Oscilloscopes are, are really neat in my, you know, in my
opinion. Really neat device and it, it very much gets this idea of analog. What
an oscilloscope does is it takes in electricity on a pair of wires. And it
just looks at the wires, and it observes the, the signal of voltage kinda going up
or down over time. It looks at that signal. And it reproduces it on screen so
you can't, something which is very abstract right I, I gesture my hands and I
say well there's the sand coming out of the violin but it's all just hand waving.
This [inaudible] scope makes it real it takes a signal out of the wire and it
draws it makes us visualize, I think we're very visual creatures and so [inaudible]
kind of amazing you know very handy. This things had been around for actually a long
time since I think the 1930's and the one I'm going to use today When I switch this
screen here. [cough] [sound] This is actually a, a digital oscilloscope hooked
up to my computer just cause it makes it easy to display stuff. But it is at the
end of the day an oscilloscope. So this is the oscilloscope out-scope, output right
now what its showing is nothing. Oh actually I'm sorry let me switch back and
explain a little bit more how this works. So the way the oscilloscope works is it
grabs the signal off the wire and it, it draws it. And, the way the [inaudible]
works is that it leaves the signal up there for maybe a tenth of a second. It
freezes it. And then it grabs another signal off your hearing. And it puts that
one up. So, it doesn't quite track what's on the wire in real time. There's maybe a
half second delay because that's the way this one works. So what I've got for my
demo here is I've got this. And as will become obvious, I'm no musician. But I, I
have this synthesizer hooked up. And so the synthesizer is hooked up to the
speakers, so I can make sounds and kind of play around with them, but it's also
hooked up to the [inaudible] scope. So what it is what it's like two of the five
senses. Right? So, you can hear it, but you can also see it. And so then we can
talk about what is a wave, what is a signal? Alrighty [inaudible]. This is
where they complicated demo. This is where I guess I need to appeal to the demo gods
for my complicated set up here. Let's slide this over so I can actually reach
it. Alright y, so let's try this. So my first claim, or I'll just start, try
making a sound here. Here we go. So this is a, a, a [inaudible] math class,
هذا هو
موجة جيبية. وموجة الإشارة ، هذا النوع من الموجة الرياضية المثالية لديه هذا
نوع من مملة ، جرس الكمال مثل الصوت. وهكذا ، هذا هو. هذا هو
الكهرباء القادمة من المزج الذي يقود السماعات وهو
أيضا صنع هذا الشيء. لذلك اسمحوا لي أن أحاول ، فما أريد أن أفعله هو أولاً
نتحدث عن ما هي خصائص إشارة من هذا القبيل. أنا في بعض الأحيان سوف تستخدم
إشارة الكلمة ، هذا نوع من المصطلح لهذا النوع من. البيانات التي أريد أن العب
حولها مع. أو قد أستخدم كلمة wave ، إيه] غير مسموع [ولكن في الحقيقة ما أتحدث عنه
حول هنا هو إشارات. لذلك ، سوف أتحدث عن بعض الصفات التي
الإشارات لها الجودة الأولى التي سأتحدث عنها هي التردد. لذلك هذا واحد ، هذا
هو نوع من ملاحظة منخفضة. وهكذا ، تذكر ما قلته ، مع أن الذبذبات هو ذلك
يمسك موجة ثم يظهر لك مرة أخرى ربما مائة ثانية
في وقت لاحق أو أيا كان ، ربما عشر من الثانية في وقت لاحق. لذلك تلك الاختلافات في
الضغط ، وهذا في الواقع ربما 100 في الثانية ، شيء من هذا القبيل ، ونحن
مجرد رؤيته مكبرة للغاية ، لذلك أعتقد أن عرض الشاشة في هذه الحالة
هو. مائة ثانية عبر ، وهذا حقًا ، كما تعلمون جدًا
بسرعة وكثيرا ما يسرع الإنسان أشياء من هذا القبيل ، فإنها تميل إلى أن تكون في المدى إيه
50 دورة في الثانية الواحدة حتى 20.000 دورة في الثانية. حسنا ، لذلك الأول
جودة أريد أن أتحدث عنها ، لقد استخدمت عبارة "دورات في الثانية" ولكني لم أكن أبداً
وأوضح ذلك ، هو التردد. لذلك إذا ذهبت. لذلك شيء حيث يوجد المزيد وأنا
سوف نقول ، هذه دورات أكثر في كل ثانية. كم صعودا وهبوطا
هل نحن حزمة في ما قلت هذا كان 100th من الثانية. لذلك عندما يكون هناك المزيد في
هناك. [صوت]. هذا ما تظن أنه أعلى ، عندما يكون لديك ملاحظة
أعلى أو أقل أو أيا كان. هذا أيضًا أعلى من ذلك ، فهو يشبه نوعًا ما ، هذا نوعًا ما
غضب. حسنًا ، آسف ، سوف [غير مسموع]. [يضحك]. كل الكلاب
ستعمل مثل مغادرة المبنى. هذا ما هو التردد. لديك فقط أكبر
عدد الدورات في الثانية الواحدة. وهناك فعلا. سأذهب ... حسناً ، دعنا
نتحدث عن الموسيقى قليلا. لذلك عندما تصعد أوكتافًا واحدًا ، فهذا C إلى هذا ،
لهذا واحد. ما تفكر فيه هو نوع من الأصوات الطبيعية تداعيات ، هذا
بالضبط مضاعفة. لذلك ، إذا نظرت إلى عدد الدورات هناك وذهبت
اوكتاف ، انها بالضبط ، بالضبط عامل اثنين. يمكننا الصعود ، في نطاق الكلاب ولكن
لن أفعل. حسنا ، هذا هو نوعية واحدة من إشارة الصوت. آخر] غير مسموع [الذي
من الواضح كيندا هي كلمة المفردات الرسمية هي السعة ، لذلك. في التماثلية جدا
بمعنى ، الارتفاع الذي ، صعودا وهبوطا يتوافق مع كيف ، وكيف كبيرة
موجة الضغط هي. إلى اليمين ، ما مدى صعوبة السماعة ، حيث يقوم المزج بالدفع
الهواء؟ لذلك إذا كنت فقط لرفضه. هو تماما مثل ، تنخفض. اذن هذا
ما ، هذا ما هو بصوت عال وميسرة. الصاخبة عادلة ،] غير مسموع [، تمامًا كما تعلم ،
الخروج أصعب قليلا. هذا يتركني مع أكثر أنواع المحير الجودة
وهو ما يسمى العبث. وهذا يشير فقط إلى شكل الموجة ، و
العظة مجعد قليلا ، أيا كان. وموجة الجيب هي مثل عدم وجود جرس. انه فقط
مثل معظم صوت الفانيليا ممكن. لذلك ، سأعمل على تبديل المزج. لكى يفعل
مثل ، جبني ، صوت الناي عموم [صوت] وما تراه ، لا أعتقد أنك سوف أقول ،
هذه هي نفس الدورات في الثانية التي كنت أفعلها من قبل. انها في الواقع نفسه
التردد ، إنها الملاحظة نفسها ، لكنها تحتوي على جرس الفلوت هذا ، كل هذا قليلًا
العظة مجعد والاشياء على ذلك. والمدهش هو كيف الدماغ ، وهذا ما لديك
الدماغ يحصل. تلك العظة مجعد قليلا ، والمطبات ويتمايل والله يعلم ما ،
وعقلك يأخذ ذلك في وما يسمعه هو. [صوت] الناي [يضحك] ولكن عندما
يسمع هذا واحد يشبه. >> أوه نعم ، تسجيل الأمواج. >> وماذا. >> هذا
كل شيء بسيط بالنسبة لي ... >> بالتأكيد بالتأكيد عندما ننظر إليه بصريا فقط
كما بكسل انها نوع من. بلى. لقد وجدت احترامًا جديدًا للأذن والدماغ.
أنا حقا الدماغ ، ومن الواضح أن الدماغ ، الدماغ يساعد هناك. حسنا ، هكذا
ماذا لدينا هناك التردد والسعة والأخشاب. هذا تماما مثل
الأشياء الكلاسيكية والكلاسيكية التي يجب معرفتها حول هذه الأنواع من الإشارات. حسنا ، هكذا
ما أريد التحدث عنه هو سؤال آخر حول كيفية عمل الصوت وسأذهب
أعود إلى] غير مسموع [هنا ، وهو يوجد هواء واحد فقط. كما هو الحال في هذه الغرفة ،
هناك جسد واحد من الهواء وجميع الأصوات هنا ، أساسا أتحدث و
لكم جميعا كيتييت clacketing مثل [يضحك] [غير مسموع] إيلاء الاهتمام أو أيا كان.
كل شيء تقاسم الهواء واحد. وهكذا فإن السؤال الذي أريد الخروج منه جيد
ذلك ، ماذا يحدث إذا كانت هناك أصوات متعددة تحدث في الهواء في نفس الوقت.
حسنا ، إذا كان هناك شخص ما يتحدث ، ثم هناك ملاحظة منخفضة ، وأعلى مستوى
لاحظ وأنت [غير مسموع] ، أوه ، ربما يكونون مجرد طمس لبعضهم البعض.
لكن هذا ليس صحيحًا ، حقًا [غير مسموع] يمكنك سماع ، من الواضح ، يمكنك هنا
أشياء متعددة في نفس الوقت. ولذا أريد أن أحصل عليها
this is
a sine wave. And a sign wave, right this sort of perfect mathematical wave has this
kind of boring, perfect bell like sound. And so, that's the. That is the
electricity coming off the synthesizer which is driving the speakers and it's
also making that thing. So let me try, so what I wanna do just first off is just
talk about what are the properties of a signal like that. I'm sometimes I'll use
the word signal, that's kind of the term for this sort of. Data that I want to play
around with. Or I might use the word wave, er [inaudible] but really what I'm talking
about here is signals. So, the, I'm going to talk about some of the qualities that
signals have the first quality I'll talk about is er, frequency. So this one, this
is kind of a low note. And so, remember what I said, with the oscilloscope is that
it grabs a wave and then it shows it to you again maybe a hundredth of a second
later or whatever, maybe a tenth of a second later. So those variations in
pressure, that's actually maybe a hundred per second, something like that, and we're
just seeing it very zoomed in, so the width of the screen in this case I think
is a. A hundredth of a second across and so really that's very, you know very
quickly and so most a human speeds things like that, they tend to be in the range er
50 cycles per second up to maybe 20,000 cycles per second. Alright, so the first
quality I want to talk about, I just used the phrase cycles per second but I never
explained it, is frequency. So if I go up. So something where there is more and I'm
gonna, we are gonna say, this is more cycles per seconds. How many ups and downs
do we pack into what did I say this was a 100th of a second. So when there's more in
there. [sound]. That's what you think of as higher, when you have a note which is
higher or lower or whatever. Also this is higher so it's kinda like, this is kinda
irritating. Okay, sorry, we'll [inaudible]. [laugh]. All the dogs are
gonna like leave the building. So that's what frequency is. You have just a greater
number of cycles per second. And there's actually. I'm gonna go a... Well, let's
talk about music a little bit. So when you go up one octave, so that's C to this one,
to this one. What you think of is kind of a natural sounds repercussion, that's
exactly a doubling. So, if I look at the number of cycles there and I go up an
octave, it's exactly, exactly a factor of two. We can go up, into the dog range but
I won't. Alright, that is one quality of signal of sound. Another [inaudible] which
is kinda obvious is Official vocabulary word is amplitude, so. In a very analogue
sense, the height that, that is going up and down corresponds to how the, how big
the pressure wave is. Right, how hard is the speaker, the synthesizer pushing on
the air? So if I were to just turn it down. It just like, goes down. So that's
what, that's what loud and soft is. Loud is just, [inaudible], just like you know,
going out a little harder. So this leaves me with the most kind of baffling quality
which is called tamber. And that just refers to the shape of the wave, the
little curly cues, whatever. And the sine wave is like there's no timbre. It's just
like the most vanilla sound possible. So, I'm gonna switch the synthesizer. To do
like, cheesy, pan flute sound [sound] and what you see, I don't think you'd tell,
that's the same cycles per second I was doing before. It's actually the same
frequency, it's the same note, but it has this flute timbre on it, all the little
curly cues and stuff on it. And what is amazing is how the brain, that's what your
brain is getting. Those little curly cues, and bumps and waggles and God knows what,
and your brain takes that in and what it hears is. [sound] flute [laugh] but when
it hears this one it's like. >> Oh yeah, sign waves. >> And, and what. >> That's
all a little basic to me... >> Well certainly when we look at it visually just
as pixels it sort of. Yeah. I have new found respect for the ear, and the brain.
I really the brain, obviously the brain, The brain helps out there. Alright, So
what do we have there Frequency, amplitude, timber. That's just like
classic, classic stuff to know about, about these sorts of signals. Alright, so
what I want to talk about Is Another question about how sound works and I'll go
back to my [inaudible] here, which is there is just one air. Like in this room,
there is one body of air and all the sounds in here, basically me talking and
you all clickety clacketing like [laugh] [inaudible] paying attention or whatever.
It's all sharing the one air. And so the question I want to get out is well how is
it, what happens if multiple sounds are going on in the air at the same time.
Alright, if there's, someone's talking, and then there's a low note, and a high
note and you can [inaudible], oh, maybe they just sort of obliterate each other.
واحد منخفض في هناك ولكن الخريطة العادلة فوقه هي هذه عالية. حسنا أنا أحب
الجميع سوف تغمض عينيك لثانية واحدة. فقط دعابة لي. حتى الآن عزل فقط
يمكنك هنا مجرد الاستماع إلى النغمة العالية. الحق يمكنك التعرف على وجود ارتفاع
لاحظ هناك أو إذا كنت تريد ، يمكنك هنا أيضًا وجود ملاحظة منخفضة. حسنا
يمكنك فتح عينيك. إذا نظرنا إلى الوراء [صوت] عقلك هو مجرد الحصول على
إشارة. وهذا هو الجزء المذهل. يحصل عقلك على ذلك ، ويمكنه تحليله
[الصوت] الصوتان اللذان يدخلانه. هذا يحصل مرة أخرى. أنا معجب به
الدماغ كيف يمكن أن تحب تفكيك هذه الأشياء. Allrighty ، لذلك سوف تظهر لك هناك
إذا أردت إثبات نوع ما ، أو أظهر لنفسك أنه مجرد إضافة لك
يمكن أن تفعل ذلك في الواقع مع ورقة الرسم البياني. أين أنت ، يمكنك نوع من الرسم البياني هذه الملاحظة ،
وهو هذا واحد. وبعد ذلك يمكنك أن ترسم الملاحظة التي أوكتاف واحد فقط
أعلى. لذلك هذا واحد ثم هذا واحد ، فقط ، فقط 2X. ثم مع الرسم البياني
ورقة ، هل يمكن أن تضيف ما يصل المكونات. لذلك حيث كلاهما عالية
اجعلها عالية. وحيثما كلاهما منخفض ، اجعله منخفضًا. وماذا ستجد
هو أن تحصل عليه. هذا النوع من ، وهذا هو الشكل الكلاسيكي اوكتاف واحد بصرف النظر و
لذلك فقط اللاعبين التمرين الاختياري الذي يمكنك ، يمكنك ، يمكنك نوع من العرض
أنني لست مجرد جعل هذا الأمر. حسنًا ، إذن دعني أريك زوجين
البعض حقيقة أخرى مثيرة للاهتمام حول هذا الجمع معا من الأصوات
هناك نوع من العلاقة الغريبة بين الرياضيات والأصوات ، وفي
الأصوات المعينة التي تبدو جيدة والأصوات لا تبدو جيدة وهذا هو
إيه ، أعتقد أن الإغريق القدامى كانوا مفتونين بهذا الأمر وهو نوع من
السحرية. لذلك ، ما رأيك في وتر حساس في الموسيقى ، ما يبدو جيدا عندما
قمم وأودية صوتين مختلفين ستضيفهما معًا
نوع من المباراة. لذلك ، على سبيل المثال ، من الواضح أنه إذا أخذت هذه الملاحظة.
ثم أضاعف التردد تمامًا ، وأضاعه تمامًا ، ثم الذروة و
ستعمل الوديان بشكل مثالي. وهكذا في الواقع ، هذه الأصوات جيدة جدا
معا لذلك هذا هو حقا ، وهذا ما هو وتر ، هو عندما يكون رياضيا هو نوع
من الانقسامات بالتساوي بحيث تتطابق الأشياء. لذلك يمكننا أن ننظر إلى الجانب الآخر ، حسناً
الانتظار ، ما يبدو سيئا؟ والطريقة لجعله يبدو سيئًا هو أن يكون هناك صوت واحد ،
دعنا نقول ، في 100 دورة في الثانية الواحدة. لذلك ، كما تعلمون ، هذا هو التباعد بين
قطعة من الوديان. ولديك صوت آخر ربما يكون 100 ، 100 دورة واحدة لكل
ثانيا. فقط قليلا قبالة. وما ستجده هو بعد ذلك القمم و
الوديان ، فإنها تتزامن أبدا تقريبا. الشيء مذهل فقط وهو يجعل اللطف
من الفوضى. وما هو أنيق في ذلك. هل هناك شيء في عقلك. وبالتالي
هنا مثل [صوت] هناك وتر حساس حيث يتقابلون جيدًا. ثم سأعمل
إضافة على واحد. [صوت]. حسنا مثل ذلك لا يتطابق. هذا تجاهل وما هو مدهش
هو كيف ، ليس فقط عناء الجميع. انها مثل "أنا لست سعيدا" و
ثم إذا صعدت ، فأصعد قليلاً لذلك يتطابق ، ثم يعجبني "آآآه ،
هذا يبدو جيدًا
أنت. اريد التحدث عن ذلك كما تعلمون ، نحن] غير مسموع [هذا. لذلك هذا مجرد
إشارة ، موجات ، أشياء من هذا القبيل. لذلك اسمحوا لي أن أحضر هذا إلى التكنولوجيا. و
في النهاية ، أريد الحصول على مثل ، كيف يعمل مشغل الأقراص المدمجة. أو القرص المضغوط
لاعب ، وأعتقد أن التحف. لذلك سنتحدث أيضًا عن كيفية عمل mp3. وذلك ل
في البداية ، حصلت ، إذا كنت سأتحدث عن التناظرية مقابل الرقمية. أنا شخصيا
تريد التحدث عن التناظرية لفترة وجيزة. تحدثنا عن هذا قليلا مع بلدي
خرق في المثال. لذلك ، سأتحدث عن وجود ، الهاتف الأصلي
النظام ، نموذج الكسندر جراهامبل. [السعال] وتحدثت عن التناظرية قليلا
قليلا قبل ذلك هذا يتبع كثيرا هذا النمط. طريقة نظام الهاتف الأصلي
العمل ، كما تعلم ، لدينا الشخص الموجود على اليسار هناك ويتحدثون ، لذلك هم
جعل موجات الضغط في الهواء وضرب ميكروفون. و. أنا لا أخوض في ذلك
الكثير من التفاصيل ما يفعله الميكروفون ولكن في الأساس أنه يحتوي على القليل من المغناطيس
بجانب الحجاب الحاجز الذي يمكن دفعه عن طريق الهواء وهكذا يتحرك الهواء قليلاً
الحجاب الحاجز ذهابا وإيابا فإنه يجعل التيار الكهربائي الصغير جدا. وبالتالي فإن النتيجة
هو. صحيح ، هذا التناظرية. وهذا يعني عندما يتم دفع مخروط الهواء قليلا واحدة
الطريقة التي سوف تجعل الكهرباء تذهب قليلا في اتجاه واحد. عندما يذهب مخروط الهواء
في الاتجاه الآخر ستعمل الكهرباء قليلاً في الاتجاه الآخر. وهكذا انتهى بنا المطاف
مع هذا الكمال. ما يفعله الميكروفون هو أنه تمثيلي
مترجم. إنه يترجم من موجة في ضغط الهواء إلى نمط قليل من
الكهرباء في الأسلاك. وهذا مثل ، هذه هي الخطوة التناظرية الكلاسيكية. حسنا،
لذلك الهاتف الذي يأخذ الكهرباء عن طريق تحويل الإشارة إلى
الكهرباء ، حسنا الآن يمكن أن تذهب على الأسلاك. وهكذا تنخفض الأسلاك الآن
في الواقع ، فإن الإشارة ضعيفة للغاية ، لذلك سيكون هناك بعض التضخيم من t
low one is in there but the just map on top of it is this high one. Okay I like
everyone would just close your eyes for a second. Just humor me. So now just isolate
you can here just listen to the high note. Right You can recognize there is a height
note there or if you want you can also here that there's the low note. Alright
you can open your eyes. So looking back [sound] your brain is just getting the
signal. And this is the amazing part. Your brain gets that, and it can parse out
[sound] The two sounds that are going into to it. This again gets. I'm impressed with
the brain how it can like pull that stuff apart. Allrighty, So I'll show you there's
a If you wanted to sort of prove, or show for yourself that it's just addition you
can actually do it with graph paper. Where you, you could sort of graph this note,
which is this one. And then you could graph the note that's just one octave
higher. So this one and then this one, Just, just 2X. And then with the graph
paper, you could sorta add up the components. So where they're both high
make it high. And where they're both low, make it low. And it and what you'll find
is that you get. The sort of a, this is the classical one octave apart shape and
so only guys optional exercise that you could, you could, you could sort of show
that I'm not just making this up. Alrighty, So let me show you a couple
other a couple other interesting fact about this summing together of sounds
There's sort of an eerie relationship between mathematics and sounds, and in
particular sounds that sound good and sounds th at don't sound good and this is
er, I guess the ancient Greeks were captivated by this and it is kind of
magical. So, what you think of as a chord in music, what sounds good is when the
peaks and valleys of two different sounds that you're going to add together, they
kind of match up. So, for example, it's kind of obvious that if I take this note.
And then I exactly double the frequency, exactly double, then the peaks and the
valleys are gonna match up perfectly. And so in fact, those sound pretty good
together So that's really, that's what a chord is, is when mathematically it kind
of divides evenly so the things match up. So we can look at the other side, well so
wait, what sounds bad? And the way to get it to sound bad is to have one sound be,
let's say, at 100 cycles per second. So that, you know, that's the spacing of the
piece of valleys. And have another sound which is maybe 100, 100 one cycles per
second. Just a little bit off. And what you'll find is then the peaks and the
valleys, they almost never coincide. The thing is just staggered and it makes kind
of a mess. And what's neat about that. Is that there's something in your brain. So
here like [sound] there's a chord where they match up pretty well. Then I'm gonna
add on one. [sound]. Well like it doesn't match. That's discard And what's amazing
is how like, it's not just bothering everyone. It's like "I'm not happy" and
then if I just go up, I just go up a little bit so it matches, then like "aah,
that sounds good". [laugh] So that's math, chord and discord. Alright, so let me show
you. I want to talk about that. You know, we [inaudible] that. So that's just a
signal, waves, things like that. So let me bring this over to technology. And
eventually I want to get at basically like, how a CD player works. Or the CD
player, I guess that an antique. So we'll also talk about how mp3's work. So for
starters, I got, if I'm gonna talk about Analog versus digital. I, I personally
want to talk about analog briefly. We talked about this a little bit with my
viol in example. So, I'll talk about there's the, the original telephone
system, the Alexander Grahambel model. [cough] and I talked about analog a little
bit before so this very much follows that pattern. The way the original phone system
work is, you know, we've got the person on the left there and they speak, so they
make pressure waves in the air and it hits a microphone. And. I'm not going into too
much detail what a microphone does but basically it has little magnet arranged
next to a diaphragm that can be pushed by the air and so as the air moves the little
diaphragm back and forth it makes a little tiny electrical current. And so the result
is. Right, that's analog. It means when the air cone is pushed a little bit one
way it's gonna make the electricity go a little bit one way. When the air cone goes
the other way the electricity's gonna go a little bit the other way. And so we end up
with this perfect. Essentially what the microphone does is, is it's an analog
translator. It translates from wave in air pressure over to little pattern of
electricity in the wires. And that's like, that's the classic analog step. Alright,
so a telephone that takes the electricity by having transformed the signal into
electricity, well now it can go on the wires. And so it goes down the wires,
يجب أن يتمتع بها الشخص في الطرف الآخر من الهاتف. إذن ما أنا ذاهب
للقيام ... حسنًا ، لذلك ، دعنا نقول أنني أغني ذلك في الميكروفون ، وهو كذلك
الكمال ... ماذا يخرج في الطرف الآخر؟ الحق ، فإنه يذهب إلى أسفل الأسلاك ، فإنه يذهب
عبر الميكروفون ، أسفل الأسلاك ، وبعد ذلك [غير مسموع] وبعد ذلك يأتي
أسفل المتكلمين في الطرف الآخر. والجواب هو أنه لا يخرج يبحث
مثل هذا. ما يحدث هو أنه يوجد بالفعل القليل مما سنقوم بالاتصال به
الضوضاء. قليلا من الخطأ. وانا ذاهب هذا ليس حقيقيا هذا أنا فقط
رسم نموذج من الهواء. ولكن يمكنك أن تفكر في الهواء كنوع من الغموض
حيث كان من المفترض أن تكون الإشارة. ومصادر الخطأ كثيرة؟ حسنا
ربما كان الميكروفون الذي كان مخروط الورق جامدًا قليلاً أعني أنه لم يكن مرنًا تمامًا
تماما لبلدي الغناء الجميل. ثم المغناطيس لديه بعض الكهربائية
الخصائص التي تشكل كيندا ، ونمط الكهرباء يمكن أن تجعل. وثم
السلك لديه بعض الصفات حيث هو. معظم الإشارات تمر ولكن ذلك. ال
يحصل تشويه شكل من نوعه من الأسلاك. جميع المكونات الكهربائية لا تشوه
شكل قليلا كما يذهب إشارة من خلال لاف هناك. وماذا أخرج منه
الجانب الآخر الذي يمكنك ، يمكنك أن تفكر في الأمر مثل الإشارة ، يمكنك أن ترى
الإشارة. ولكن هناك هذا ، ثم المصطلح هو الضوضاء. هناك هذا النوع من الضوضاء
وأضاف فوقه. وسأخبرك أن الضوضاء لها صوت مميز. عندك
سمعت كل الضوضاء. الضجيج هو همسة. هذا هو ، [الصوت] ، مثل كيندا. لذلك فكر في
التقنيات التناظرية التي استخدمتها ، أليس كذلك؟ إذا كان لديك أي وقت مضى ، هل لدى أي شخص هنا ،
مثل ، أشرطة الكاسيت؟ ربما كنت قد حصلت من أجدادك أو شيء من هذا ،
على أي حال ، عند تشغيل أشرطة الكاسيت ، في الغالب ، ستكون الموسيقى موجودة. لكن اذا
يمكنك تشغيله بصوت عالٍ بما يكفي ، أو إذا كانت هناك محطة هادئة ، أو إذا كان هناك
مقطع هادئ ، ثم تسمع هذا ، مثل ، [الصوت]. وهذا هو بالضبط ، هو
ضجيج من الشريط والمغناطيس كل هذا النوع من طبقات مختلفة أن
كان التناظرية يمر. هناك هذه الضوضاء المضافة على القمة. حتى إيه ، والهواتف في الواقع
لدينا هذه الهواتف كوز هي هذه ، نوعا من التكنولوجيا القديمة كوميدي لهذا الأخير
بينما ، وهذا ، أو على أي حال ، لهذا السبب يبدو Skype أفضل بكثير من الواقع ،
في الواقع باستخدام الهاتف. حسنًا ، هذه هي المشكلة أمثلة أخرى. أعتقد
أشرطة VHS. تلك هي التناظرية. في هذه الحالة ، يظهر نوع همسة كما ،
[غير مسموع] ، همسة نقية ، ضجيج نقي في الفيديو هو أن ننظر إلى الثلج حيث بكسل
هي مجرد نوع من الوميض بشكل عشوائي بين الأسود والأبيض واللون والاشياء. حسنا،
لذلك هذا ، أيا كان ، التناظرية. يمكنك أن تفعل جيدا ولكن هذا لن يحدث. أوه ، صباحا
راديو. انظر ، جميعًا ، أحتاج إلى التفكير في تقنية يستخدمها الرجال في الواقع
التناظرية. لذلك [غير مسموع] المنتج للمستقبل Am الراديو لديه كمية كبيرة
من همسة.
it to be enjoyed by the person at the other end of the phone. So what I'm going
to do... Well, so, let, let's say I sing that into the microphone, and it's
perfect... What comes out at the other end? Right, it goes down the wire, it goes
through the microphone, down the wires, and then it [inaudible] and then it comes
down the speakers in the other end. And the answer is it doesn't come out looking
like that. What happens is really there's a little bit of what we are going to call
noise. A little bit of error. And I'm gonna. This isn't real; this is just me
drawing a model of air. But you can think of the air as sort of like fuzz around
where the signal was supposed to be. And the sources of error are many right? Well
maybe the microphone the paper cone was a little rigid I mean it didn't quite flex
perfectly for my beautiful singing. And then the magnet has certain electrical
properties that kinda shape the, the pattern electricity it can make. And then
the wire has certain qualities where it's. Most of the signals go through but it. The
shape of it kind of gets distorted by the wire. All electrical components do distort
the shape a little bit as the signal goes thro ugh there. And so what I get out of
the other side you can, you can think of it as like well the signal, you can see
the signal. But there's this, and then the term is noise. There's this noise kind of
added on top of it. And I'll tell you, noise has a distinctive sound. You have
all heard noise. Noise is the hiss. It's that, [sound], kinda like. So think of
analog technologies you've used, right? So if you ever had, does anyone here have,
like, cassette tapes? Maybe you got'em from your grandparents or something,
Anyway, when you play back cassette tapes, mostly, the music would be there. But if
you turn it up loud enough, or if there was a quiet station, or if there was a
quiet section, then you'd hear this, like, [sound]. And that is exactly, it's the
noise from the tape and the magnets All these sort of various layers that the
analog was going through. There's this noise added on top. So er, phones actually
have this cuz phones are this, sort of, comically old technology for that last
while, And so, that, or anyway, that's why Skype sounds so much better than actually,
actually using a phone. Okay, so that's, that's a problem other examples. I guess
VHS tapes. Those are analog. So in that case, the hiss sort of shows up as,
[inaudible], pure hiss, pure noise in video is that snow look where the pixels
are just kind of randomly flashing between black and white and color and stuff. Okay,
so that's, whatever, analog. You can do pretty well but it's not gonna. Oh, AM
radio. See, all, I need to think of a technology you guys actually use that's
analog. So [inaudible] product for the future Am radio has a significant amount
of hiss.
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
التناظرية والرقمية
تستخدم الكلمات التمثيلية والرقمية كثيرًا ، لكن ماذا تعني؟ في هذا القسم ، سوف نلقي نظرة على هذين العالمين ، اللذين تستخدمهما كل يوم.
التناظرية
العالم هو في الأساس التناظرية
ماذا يعني ذالك؟
"الإشارة" هي موجة متفاوتة مع مرور الوقت
مثلا يبدو كمثال على التوالي هنا
الإشارة عبارة عن موجة متفاوتة ، وعادة ما تحمل المعلومات التي نهتم بها. الصوت هو مثال رائع للإشارة ، وسنستخدم ذلك كمثال حالي اليوم.
إشارة متفاوتة مع مرور الوقت
كيف يعمل الصوت؟
الصوت هو اهتزازات ، موجات صغيرة من الضغط في الهواء
مثلا كمان:
1. أعلى الكمان خشبية تنثني داخل وخارج ، إشارة
2. حركة الخشب تخلق موجات الإشارة نفسها في الهواء
3. تنتقل الموجات عبر الهواء ، وتضغط في النهاية على طبلة الأذن ، وتعيد الإشارة
هذا مثال رائع على عملية تمثيلية
من إشارة ينتقل من وسط إلى آخر ، ولكن الحفاظ على شكله الأساسي
المتعلقة كلمة القياس
موجات الصوت الكمان ، في الهواء ، ثم إلى طبلة الأذن
الصوت هو اهتزازات في الهواء بمرور الوقت - تغييرات صغيرة في ضغط الهواء مع مرور الوقت. عندما تعزف آلة الكمان ، فإن الجزء العلوي والخلفي للأداة يتجهان إلى الداخل والخارج ، مما ينتج عنه تموجات صغيرة من ضغط الهواء الذي يتدفق من الكمان ، مثل التموجات في البركة. عندما تضرب التموجات طبلة الأذن ، فإنها تهتز جيئة وذهابا مع تغير الضغط ، وترجمتها إلى شيء يمكن لعقلك الشعور به. يمكن لعقلك التمييز بسهولة بين صوت الكمان أو صوت أو عضو في الأنابيب يلعب نفس الملاحظة ، ولكن من الصعب وضع الاختلافات في الكلمات. هذا تسلسل تناظري للغاية - تنتقل الإشارة من وسيطة إلى أخرى ، مع الحفاظ على شكلها الأساسي.
مرسمة الذبذبات
يجسد الذبذبات حقا فكرة التناظرية. يتصل الذبذبات بالأسلاك ، وينظر إلى الإشارة الكهربائية على مدار الوقت ، ويوجه تلك الإشارة على شاشتها في الوقت الفعلي. الجهد على المحور العمودي ، والوقت هو المحور الأفقي. إذن يأخذ الذبذبات شيئًا مجردًا إلى حد ما - الإشارات تختلف بمرور الوقت - وتجعلها مرئية.
الذبذبات توجه إشارة الكهربائية
الصوت التجريبي - المزج و الذبذبات
بالنسبة إلى هذا العرض التوضيحي ، لدي مُزج موسيقى مدمن موصِّل على مكبرات الصوت ، وأيضًا مدمن مخدرات إلى مرسمة الذبذبات حتى نتمكن من رؤية الإشارة في نفس الوقت الذي نسمع بها. تجريبي: المزج الموسيقي ، الذبذبات ، الملاحظات ، التردد ، السعة ، الجرس.
التردد ، السعة ، تمبر
يبدو في كثير من الأحيان كنمط أعلى / أسفل المتكررة
إذا كانت الموجات هي ذروة عرض متسقة إلى الذروة ، على سبيل المثال 1/400 من الثانية ، نسمع "ملاحظة"
التردد هو عدد مرات تكرار الموجة في الثانية
ملاحظة "أعلى" = المزيد من الدورات في الثانية
- "أ" على البيانو - 440 دورة
- أعلى "A" note ، أوكتاف واحد يصل - 880 دورة
- حتى أعلى "A" ، أوكتاف آخر يصل ، 1760 دورة
كل هذه الملاحظات "أ" سليمة على حد سواء ، ولكن الأوكتافات منفصلة
علاقة غريبة في أدمغتنا بين الموسيقى والرياضيات
السعة - مدى ارتفاع / انخفاض الموجة ، أمواج أكبر = أعلى
تمبر - شكل موجة يبدو مختلفا
- جيب موجة لهجة نقية ، مقابل الناي لعب نفس المذكرة
أدناه هي لقطات الذبذبات لملاحظات مختلفة. عرض شاشة الذبذبات هنا هو 1/100 من الثانية. النتوءات العشوائية الصغيرة هي مجرد ضوضاء عشوائية من الطريقة الشريطية المربوطة بالغيون ، والتي قمت بتوصيلها جميعًا معًا. الخط الأخضر الأفقي في لقطات هو قطعة أثرية غير مهمة من الذبذبات. إنه يمثل قيمة ارتفاع يحاول منظار الذبذبة تجميد الموجة ، لتصل إلى المحور y عند تلك القيمة.
Analog and Digital
The words analog and digital are used a lot, but what do they mean? In this section we'll look at those two worlds, which you use every day.
Analog
The world is basically analog
What does that mean?
"Signal" is a varying wave over time
e.g. sound as a running example here
A signal is a varying wave, typically carrying information we care about. Sound is a great example of a signal, and we'll use that as a running example today.
Signal varying over time
How Does Sound Work?
Sound is vibrations, small waves of pressure in the air
e.g. violin:
1. the wooden violin top flexes in and out, a signal
2. The movement of the wood creates the same signal waves in the air
3. The waves travel through the air, ultimately pushing on the eardrum, recreating the signal
This is a great example of an analog process
From signal goes from one medium to the next, but keeping its basic shape
Related to the word analogy
Violin sound waves, to air, then to eardrum
Sound is vibrations in the air over time -- essentially small changes in air pressure over time. When a violin plays, the wood top and back of the instrument flex in and out, producing little ripples of air pressure which flow out from the violin, like ripples in a pond. When the ripples hit an ear drum, it vibrates back and forth with the pressure changes, translating them into something your brain can sense. Your brain can easily distinguish the sound of a violin or voice or pipe organ playing the same note, but it is hard to put the differences into words. This is a very analog sequence -- the signal goes from one medium to the next, keeping its basic shape.
Oscilloscope
An oscilloscope really embodies the idea of analog. An oscilloscope connects to wires, looks at the electrical signal varying over time, and draws that signal on its screen in real time. Voltage is on the vertical axis, and time is the horizontal axis. So the oscilloscope takes in something pretty abstract -- signal varying over time -- and makes it visual.
oscilloscope draws electrical signal
Sound Demo -- Synthesizer and Oscilloscope
For this demo, I have a music synthesizer hooked up to speakers, and also hooked up to an oscilloscope so we can see the signal at the same time that we hear it. Demo: musical synthesizer, oscilloscope, notes, frequency, amplitude, timbre.
Frequency, Amplitude, Timbre
Sound often as a repeated up/down pattern
If waves are a consistent width peak to peak, e.g. 1/400th of a second, we hear a "note"
Frequency is how often the wave repeats per second
"higher" note = more cycles per second
--Middle "A" on the piano -- 440 cycles
--Higher "A" note, one octave up -- 880 cycles
--Even higher "A", another octave up, 1760 cycles
All these "A" notes sound alike, but octaves apart
An eerie relationship in our brains between music and math
Amplitude -- how high/low the wave goes, bigger waves = louder
Timbre -- the shape of the wave sounds different
--Sine wave pure tone, vs. flute playing the same note
Below are oscilloscope screenshots for various notes. The width of the oscilloscope screen here is 1/100th of a second. The little random jags are just random noise from the cheesy, duct-tape way I wired this all together. The horizontal green line in the screenshots is an unimportant artifact of the oscilloscope. It represents a height value for which the oscilloscope tries to freeze the wave, hitting the y axis right at that value.
ملاحظة منخفضة C ، موجة جيبية:
مذكرة C منخفضة ، موجة جيبية
ملاحظة C ، أوكتاف واحد أعلى (ضعف الدورات في الثانية الواحدة):
ملاحظة C ، اوكتاف واحد أعلى (ضعف الدورات)
نفس C ملاحظة أعلاه ، ولكن الآن جرس الفلوت (الشكل) بدلاً من موجة جيبية:
ملاحظة C نفسه على النحو الوارد أعلاه ، ولكن الآن جرس الفلوت
غالبًا ما يكون للصوت - أو "الإشارة" - نمطًا متكررًا لأعلى / لأسفل ، حيث تصل قمم المنحنيات إلى فاصل منتظم ، مثل كل 400 ثانية من الثانية. نسمع دورة منتظمة متكررة مثل هذه كـ "ملاحظة" موسيقية. إذا كان نمط التكرار عبارة عن موجة جيبية ملساء رياضياً ، فإننا نسمعها بصوت نقي للغاية يشبه الجرس.
التكرار - افترض أن الإشارة تتكرر 100 مرة في الثانية ، والمعروفة أيضًا باسم 100 "دورة" في الثانية الواحدة ، وهذا هو التردد 100. إذا تكررت الإشارة بسرعة أكبر ، فإننا نسمع ذلك كملاحظة "أعلى". يتوافق "octave" في الموسيقى تمامًا مع مضاعفة التردد (أي ضعف عدد دورات أعلى / أسفل في نفس الفترة الزمنية). معيار التوليف الموسيقي هو أن A فوق الوسط C على لوحة مفاتيح البيانو هو 440 دورة في الثانية. الانتقال إلى الأعلى التالي ملاحظة (حوالي عرض يد واحدة على البيانو) هي 880 دورة في الثانية (ضعف التردد). يبدو هذان المذكران "A" مشابهين لنا ، لكن أحدهما أعلى. وبالطبع هناك أعلى A في 1760 دورة ، وما زال أعلى .. في كل مرة تضاعف التردد.
السعة هي كلمة الطول والعمق التي تحدثها الإشارة في كل دورة ، بما يتناسب مع ارتفاع الصوت. تقلبات رأسية كبيرة مرتفعة ، وتقلبات رأسية صغيرة هادئة. أو بصياغة ضغط الهواء ، والتغيرات أكبر في ضغط الهواء الصوت بصوت أعلى. جرس الصوت هو النمط الدقيق للأشكال والتلويحات التي يمكن رؤيتها على الإشارة. لذا فإن الملاحظة "A" الفلوت لها إطار زمني ، حيث تختلف قليلاً حول نمط دورة 440 الأساسي ، ويحتوي البوق الذي يعزف على الملاحظة نفسها على إطار زمني مختلف على نمط الدورة 440 الأساسي.
هناك فقط هواء واحد
هناك جسم واحد فقط من الهواء يملأ الغرفة. كل آذاننا فيه. ينتقل الصوت (الاهتزازات) في هذا الجسم من الهواء إلى جميع آذاننا بشكل فوري تقريبًا بسرعة حوالي 1000 قدم / ثانية. إذن ماذا يحدث عندما تنطلق أصوات متعددة في الهواء مرة واحدة؟ إضافة إشارات الصوت ، مما يجعل إشارة "مجموع". تذهب إشارة مجموع إلى أذنيك ، بطريقة أو بأخرى أذنك وعقلك قادرون على الانسحاب وسماع أصوات المكون.
هنا مرة أخرى هي ملاحظة منخفضة C:
مذكرة C منخفضة ، موجة جيبية
فيما يلي ملاحظة C عالية ، 3 أوكتافات أعلى C المنخفضة. يمكنك أن ترى أن التردد أعلى بكثير .. العديد من الدورات في الثانية.
C 3 أوكتافات أعلى
ماذا يحدث للهواء إذا تم تشغيل الأصوات المنخفضة C و C العالية في نفس الوقت؟ تضيف الإشارتان معًا في الهواء. هنا هو مزيج من المنخفضة ج والعالية ج اللعب في وقت واحد. يمكنك أن ترى كيف تضاف النغمة العالية أعلى النغمة المنخفضة البطيئة المتغيرة. تأخذ أذنك هذه الإشارة وتخرجها عن بعضها بحيث تسمع النغمة المنخفضة والنغمة العالية. من المثير للإعجاب أن الأذن يمكن أن تأخذ في هذه الإشارة المختلطة ، وتنسحب وتسمع المكونات.
مجموع إشارة منخفضة ج وعالية ج
كمثال آخر ، ها هي c المنخفضة و C cct واحدة أوكتاف أعلى:
مذكرة C منخفضة
ماذا مجموع اثنين المذكورة أعلاه تبدو؟ لإقناع نفسك بسلوك المبلغ ، يمكنك رسم الإشارتين على ورق الرسم البياني ، وقياس المرتفعات يدويًا والقيام بالإضافة ، للتحقق من أن المجموع يبدو كالتالي:
مجموع المنخفضة C و C اوكتاف واحد أعلى
مجموع الحقائق
الوتر - تتناغم القمم والوديان بشكل جيد ، تبدو جيدة بشكل طبيعي (مثل مضاعفة التردد)
الخلاف - القمم والوديان لا تتطابق ، تبدو سيئة
سماعات إلغاء الضوضاء - اكتشف الصوت المحيط وخلق صوتًا معاكسًا تمامًا ، لذلك عند إضافته معًا ، كل ذلك يلغي صوت الصمت.
عندما تعزف نوتتان موسيقيتان على ترددات لا تتطابق فيها الذروة والوديان جيدًا .. يبدو كأنها خلاف - على سبيل المثال ملاحظة واحدة بمعدل 100 دورة في الثانية ، ومذكرة ثانية عند 101 دورة في الثانية. عندما تنقسم الترددات بالتساوي ، تتوافق القمم والوديان بشكل مثالي - على سبيل المثال لاحظ في 100 دورة بالإضافة إلى ملاحظة على 200 دورة في الثانية الواحدة - إنه وتر حساس لطيف.
فكرة "sum" هذه هي الطريقة التي تعمل بها سماعات الرأس التي تعمل على إلغاء الضوضاء - اكتشاف الصوت المحيط وإنشاء صوت معاكس تمامًا لتغذي أذنك ، لذا فهي تلغي ترك الصمت.
التكنولوجيا التناظرية
التناظرية هي الطريقة السابقة لنقل الإشارات أو تخزينها. أمثلة:
التناظرية: نظام الهاتف الأصلي
كان أول هاتف تمثيلي للغاية ، وفي الحقيقة لا يزال الهاتف السلكي في منزلك يعمل بهذه الطريقة (مثال على القصور الذاتي لتأثير الشبكة). اتبع درب إشارة الصوت.
يتحدث الشخص في الميكروفون
يحول الميكروفون الموجات الصوتية إلى موجات كهربائية
الموجات الكهربائية تنزل السلك إلى الهاتف الآخر
في الهاتف الآخر ، يحتوي مكبر الصوت على مغناطيس متصل بمخروط ورقي - يحول الموجة الكهربائية الواردة مرة أخرى إلى موجات صوتية
التناظرية!
Low C note, sine wave:
low C note, sine wave
C note, one octave higher (double the cycles per second):
C note, one octave higher (double the cycles)
Same C note as above, but now a flute timbre (shape) instead of sine wave:
Same C note as above, but now a flute timbre
Very often the sound -- or "signal" -- has a repetitive up/down pattern, with the peaks of the curves hitting at a regular interval, such as every 400th of a second. We hear a regular, repeating cycle like this as a musical "note". If the repeating pattern is a mathematically smooth sine wave, we hear it as a very pure, bell-like sound.
Frequency -- suppose a signal repeats 100 times per second, also known as 100 "cycles" per second, that's a frequency of 100. If the signal repeats more rapidly, we hear that as a "higher" note. An "octave" in music corresponds exactly to a doubling in frequency (i.e. twice as many up/down cycles in the same amount of time). The musical tuning standard is that A above middle C on a piano keyboard is 440 cycles per second. Going up to the next higher A note (about one hand's width on the piano) is 880 cycles per second (double the frequency). These two "A" notes sound similar to us, but one is higher. And of course there's next higher A at 1760 cycles, and higher still .. each time doubling the frequency.
Amplitude is the word for the height and depth that the signal makes on each cycle, corresponding to loudness. Big vertical swings are loud, small vertical swings are quiet. Or phrased as air pressure, bigger changes in air pressure sound louder. The timbre of the sound is the fine pattern of shapes and wiggles that can seen on the signal. So a flute "A" note has a timbre, varying a little around the basic 440 cycle pattern, and a trumpet playing that same note has a different timbre on the basic 440 cycle pattern.
There's Just One Air
There is just one body of air that fills a room. All of our ears are in it. A sound (vibrations) in this body of air, travels out to all our ears almost instantaneously at about 1000 feet/second. So what happens when multiple sounds are going into the air at once? The sound signals add, making a "sum" signal. The sum signal goes to your ears, and somehow your ear and brain are able to pull out and hear the component sounds.
Here again is the low-C note:
low C note, sine wave
Here is a high-C note, 3 octaves above the low-C. You can see that the frequency is much higher .. many more cycles per second.
C 3 octaves higher
What happens to the air if the low-C and high-C sounds are playing at the same time? The two signals add together in the air. Here is the combination of low-c and high-c playing simultaneously. You can see how the high note is added on top of the more slow changing low note. Your ear takes in this signal, and pulls it apart so you hear both the low note and the high note. It's impressive that the ear can take in this jumbled signal, and pull out and hear the constituents.
Sum signal of low-c and high-c
As another example, here is low-C and the C note one octave higher:
low C note
What does the sum of the above two look like? To convince yourself of the sum behavior, you can draw the two signals on graph paper, manually measure the heights and do the addition, to verify that the sum indeed looks like this:
Sum of low-C and C one octave higher
Sum Facts
Chord -- peaks and valleys match up nicely, sounds naturally good (e.g. double the frequency)
Discord -- peaks and valleys don't match up, sounds bad
Noise-cancelling headphones -- detect the ambient sound and create an exactly opposite sound, so when added together, it all cancels out to near silence.
When two musical notes play at frequencies where the peaks and valleys do not match up well .. that sounds like discord -- e.g. one note at 100 cycles per second, and a second note at 101 cycles per second. When the frequencies divide evenly so the peaks and valleys match up perfectly -- e.g. note at 100 cycles plus a note at 200 cycles per second --that's a nice sounding chord.
This "sum" idea is how noise-cancelling headphones work -- detecting the ambient sound and creating an exactly opposite sound to feed into your ear, so they cancel out leaving silence.
Analog Technology
Analog is the pre-digital way of transmitting or storing a signal. Examples:
Analog: Original Phone System
The first telephone was very analog, and in fact the wired phone in your house still works this way (an example of network effect inertia). Follow the trail of the sound signal.
Person talks into microphone
Microphone converts sound waves into electrical waves
Electrical waves go down the wire to the other phone
At the other phone, speaker has magnets connected to a paper cone -- converts the incoming electrical wave back into sound waves
Analog!
يتحدث الشخص إلى مستقبل الهاتف. صوتهم هو الاهتزازات في الهواء - إشارة.
يحتوي مستقبل الهاتف على ميكروفون حيث تحرك الاهتزازات في الهواء لفائف صغيرة من الأسلاك. تقوم حركة الأسلاك بإعداد تدفق كهربائي صغير في مراسلات فردية مع اهتزازات الهواء. نترجم إشارة في الهواء بشكل أساسي إلى إشارة مماثلة للكهرباء في الأسلاك.
تنتقل الإشارة الكهربائية خارج المنزل إلى شركة الهاتف ، ويتم تضخيمها وما إلى ذلك ، ويتم تسليمها في النهاية إلى الهاتف في الطرف الآخر ،.
تنقسم الكهرباء إلى مكبر الصوت - مكبر الصوت هو مجرد ترتيب من الأسلاك والمغناطيس لتحويل التباينات الكهربائية إلى صوت (عكس الميكروفون).
الميزة الرئيسية للإشارة التناظرية هي 1-1 المراسلات .. تتم ترجمة الاختلافات (إشارة) في أحد الوسائط مثل الصوت في الهواء ، إلى أشكال مختلفة في بعض المجالات الأخرى مثل الكهرباء في الأسلاك. الإشارات في المجالات المختلفة هي في 1-1 المراسلات - واحدة ترتفع ، والآخر ترتفع.
التناظرية والضوضاء - همسة
لا تمر الإشارة عبر الميكروفونات والأسلاك والمغناطيس وما إلى ذلك تمامًا
كل خطوة - الأسلاك والمغناطيس ، وما إلى ذلك يمكن أن تقدم أخطاء صغيرة
"الضوضاء" ... مثل القليل من الاهتزازات العشوائية حول الإشارة الحقيقية (+ أشكال الأخطاء الأخرى)
يمكن أن يبدو الضجيج مثل "همسة" .. على سبيل المثال راديو AM ، أشرطة الكاسيت
إشارة نقية ، على سبيل المثال وضعت في واحدة من نهاية الهاتف
إشارة نقية
إشارة + الضوضاء كما يخرج من الطرف الآخر من الهاتف
إشارة مع الضوضاء
كيف تبدو "الأخطاء" في النظام التمثيلي؟ تتم ترجمة الإشارة التي تهتم بها من الصوت إلى الكهرباء وما إلى ذلك. مع كل خطوة من خطوات الترجمة ، تزحف الأخطاء الصغيرة. يحتوي الميكروفون على صلابة قليلة ، والأسلاك لا تحمل الإشارة تمامًا ، وهكذا. تسمى الأخطاء "ضوضاء" - يمكنك أن تتخيل إشارة الصوت النقي التي تريدها ولكن تم تشويهها بسبب أخطاء أعلى / أسفل صغيرة - مثل الاختلافات الغامضة حول الإشارة الحقيقية.
هذا هو "همسة" تسمع على خط الهاتف أو راديو AM أو شريط كاسيت .. جميع التقنيات التناظرية. لماذا تبدو الترجمات الرقمية للموسيقى أفضل بكثير؟
A person talks into the phone receiver. Their voice is vibrations in the air -- a signal.
The phone receiver contains a microphone where the vibrations in the air move a tiny coil of wire. The movement of the wires sets up tiny electrical flow that is in one-to-one correspondence with the air vibrations. Essentially we translate a signal in the air, to an analogous signal of electricity in wires.
The electrical signal travels out of the house to the phone company, gets amplified etc. and is eventually delivered to the phone at the other end,.
There the electricity goes into a speaker -- a speaker is just an arrangement of wires and magnets to translate electrical variations back to sound (the reverse of the microphone).
The key feature of analog signaling is 1-1 correspondence .. variations (a signal) in one medium such as sound in the air, are translated to variations in some other domain like electricity in wires. The signals in the different domains are in 1-1 correspondence -- one goes up, the other goes up.
Analog and Noise -- Hiss
Signal does not go through microphones, wires, magnets, etc. perfectly
Each step -- the wires, the magnets, etc. can introduce little errors
"Noise" ... like little random wiggles around the true signal (+ other error forms)
Noise can sound like "hiss" .. e.g. AM radio, cassette tapes
Pure signal, e.g. put into one end of the phone
pure signal
Signal + noise as it comes out of the other end of the phone
signal with noise
What do "errors" look like in an analog system? The signal you care about is translated from sound to electricity and so on. With each translation step, little errors creep in. The microphone has a little stiffness, the wires don't carry the signal perfectly, and so on. The errors are called "noise" -- you can imagine the pure sound signal you wanted but it's been distorted by little up/down errors -- like fuzzy variations around the true signal.
This is the "hiss" you hear on the phone line or an AM radio or a cassette tape .. all analog technologies. Why do digital translations of music sound so much better?
Headline
Analog and Digital
حسنا. لذلك ، اليوم ما أريد أن أتحدث عنه في هذا القسم هو تمثيلي مقابل رقمي.
وأنا أفكر في هذه الكلمات ، مثل ، أنت تعلم أنها تأتي إلى حد ما ؛ اعتقد انهم
نوعا ما مثل كلمة الكون ، مثل ، لا أحد ... من الصعب أن نعرف بالضبط ما
يقصدون لذلك أحببت حقًا محاضرة القسم اليوم لأنني أستطيع عرضها
كيف تعمل هذه الأشياء حقًا ، وعلى نحو ما أعتقد ، إنه شيء كل شيء
يومًا من حياتك من الآن فصاعدًا ، ستعرف شيئًا عن كيفية الصوت أو كل شيء
هذه الأشياء ، إنها موجودة في كل مكان ، وكيف تعمل. لذلك ، اسمحوا لي أن الحصول على واحد من
الشاشة أسفل هنا [الصوت]. لذا ، سأبدأ. حقا ، حقا
السؤال الذي أريد معالجته هو ، ما هو التناظرية مقابل الرقمي؟ والرقمية هي كيف
تعمل الأشياء في جهاز الكمبيوتر ، وهذا هو المكان الذي أريد الحصول عليه ، لذلك سأبدأ
مع ، التناظرية. وبالتالي فإن العالم هو في الأساس التناظرية ، وماذا يعني ذلك؟ حسنا. ال
أبسط الحالات والمثال قيد التشغيل سأستخدم اليوم هو الصوت. ماذا يفعل
يبدو الصوت ، كيف يعمل الصوت؟ أنت تعرف صوت صوتي أو الموسيقى أو
شيئا ما. لذلك ، الصوت هو في الواقع مجرد ضغط الأمواج في الهواء ، فقط القليل
دقيقة تزيد أو تنقص في الضغط. و حتما يتم وصفه بأنه السفر
في الهواء كما لو كنت ألقيت حصاة في بركة ورأيت نوعًا ما
موجات السفر خارج. إذن ها هي ، مثالي المكونة لما يمكن أن تحدثه الموجة الصوتية
يشبه. اتضح أن العديد من الأصوات المستخدمة في الحياة اليومية لها
هذا النوع من نمط المتكررة. وهكذا ، سوف يأتي. لذلك يا هذا ،
هنا مثال أفضل قليلاً. فكيف يعمل الكمان؟ [يضحك] لا نفقات
تم إنقاذها من هذا العمل الفني. نعم السؤال. أوه ، أنا آسف ، نعم ، أنا ، أنا
لم تضع هذا على صفحة الويب حتى الآن. سأفعل بعد الفصل. ولكن هناك. رجاء.
آسف. لذلك ، كمان تعرفه ، كمان هو أداة موسيقية يمكنك تشغيله. لكن،
كيف يعمل هذا؟ حسنا الطريقة التي يعمل بها الكمان هي أن هناك هذه
سلاسل وتعلق على هذا الجسم الخشبي المجوف وكما يتم رسم القوس
عبر الاوتار. كما تعلمون ، فهم معدنون وهم تحت التوتر. و هم،
أنها تهتز مثل بعض ، في ، في تكرار ، في نوع من تكرار التكرار.
Analog and Digital
Okay. So, today what I wanna talk about in this section is analog versus digital.
And, I think of those words, like, you know they sorta come up; I think they're
sorta like the word entropy, like, no one's... It's hard to know exactly what
they mean. So I really liked today's lecture of the section because I can show
you how those things really work, and in a way, I think, it is something that every
day of your life from here on now, you'll know something about how audio or all
these thing, they're just very ubiquitous, how they work. So, let me get the, one of
the screen down here [sound]. So, I'm going to start off. A really, really
question I want to address is a, what is analog versus digital? And digital is how
things work in a computer so that, that's where I want to get, so I'll start off
with a, analog. So the world is basically analog, and what does that mean? Well. The
simplest case and the running example I'm gonna use today is sound. So, What does
sound look like, how does sound work? You know the sound of my voice or music or
something. So, sound is actually just pressure waves in the air, just little
minute increases or decreases in pressure. And inevitably it's described as traveling
up through the air like if you threw a pebble in a pond and you sort of saw the
waves traveling out. So here is my, my made up example of what a sound wave might
look like. It turns out many of the sounds that are used in day to day life do have
this kind of repetitive pattern. And so that'll, that'll come up. So oh here's a,
here's a slightly better example. So how does a violin work? [laugh] No expenses
been spared on this artwork. Yeah question. Oh, I'm sorry, yeah, I, I
haven't put this on the web page yet. I will after class. But there is a. Please.
Sorry. So, a violin you know, a violin is a musical instrument you can play it. But,
how does that work? Well the way the violin works is that there is these
strings and they are attached to this hollow wooden body And as the bow is drawn
across the strings. You know, they're metal and they're under tension. And they,
they vibrate as some, at, at a repeating, at sort of a repeating frequency.
و
حقا جوهر ذلك هو أنه ؛ أنه يهتز خشب الكمان. و حينئذ
سوف الخشب ثني قليلا و ثني قليلا. وهكذا ، إنه نوع من
مثل الطبل حيث يمكنك التفكير فيه كنوع من الاهتزاز لأعلى ولأسفل. و
ما يفعله هو أنه يخلق موجات الضغط قليلا في الهواء. و هؤلاء
السفر في جميع الاتجاهات والحدث. لذلك ، لذلك ، هناك إشارة في الكمان.
أنا رسمها مثل هذه الموجة الصغيرة. أنت تعرف ماذا يحدث؟ نصف ملليمتر يصل
ونصف ملليمتر لأسفل وبعد ذلك يترجم في الهواء إلى أين هو ذاهب
لأن هذه موجات الضغط قليلا. والشيء عن التناظرية هو أن الأشكال
هي نفسها. بحيث على الكمان إذا كان نوعًا ما قليلاً [غير مسموع] أنت
تعرف أين ، ويمكن أن يكون لدينا أصوات مع مختلف الحدة ومختلفة
ترددات و ، وهذا ، يتم استنساخها في الهواء أساسا. إذن كذلك
السفر في الهواء ويصل في النهاية إلى (غير مسموع) الخاص بك.
وأنت تستمع وفي أذنك طبلة الأذن الصغيرة ، أليس كذلك ، أيها
يشبه إلى حد كبير ، رأس طبل والهواء يدفع ضده ، وبالتالي فإنه يدفع به
في قليلا ، قليلا خارج. لهذا السبب. يعني جزئيا انها مجرد انخفاض بلدي
شرح جودة كيفية عمل صوت الكمان. ولكن أيضا هذا هو جدا ، التناظرية. أن
لديك شيء على الكمان ولكن [غير مسموع] سيكون ، ثم يترجم
إلى نوع من الوسائط الأخرى في الهواء ، لكنك تحافظ على الشكل ، فهي تنتقل
في الهواء لفترة من الوقت ويبدأ في الوصول إلى طبل أذنك ، ومرة أخرى في الأذن
طبل هو الحفاظ على الشكل. هذه هي الجودة الأساسية للعمليات التناظرية.
كنت قفز على شيء من خطوة إلى أخرى ولكن مع الحفاظ على الشكل. لذلك لتظهر لك كيف هذا
يعمل ، سنفعل بعض العروض والتجارب والأشياء. سأستخدم جهازًا يسمى
الذبذبات. ومن المؤكد أن علامة الخاص بك ، أن المهووسين القريب هو إذا كان هناك
الذبذبات. الذبذبات هي ، هي حقا أنيق في بلدي ، كما تعلمون ، في بلدي
رأي. جهاز أنيق حقا ، وأنه يحصل كثيرا على هذه الفكرة من التناظرية. ماذا
يفعل الذبذبات هو أنه يأخذ في الكهرباء على زوج من الأسلاك. و
ينظر فقط إلى الأسلاك ، ويلاحظ ، إشارة من الجهد كيندا ترتفع
أو لأسفل مع مرور الوقت. يبدو في تلك الإشارة. ويستنسخها على الشاشة لذلك
لا يمكنك ، وهو الشيء المجرد للغاية الحق أنا ، أنا لفتة يدي وأنا
قل جيدًا أن هناك رملًا تخرج من الكمان ، ولكن الأمر كله يلوح باليد.
هذا النطاق [غير مسموع] يجعل من الحقيقي أنه يأخذ إشارة من الأسلاك وأنه
يرسمه يجعلنا نتصور ، وأعتقد أننا مخلوقات بصرية للغاية وهكذا [غير مسموع]
نوع من المدهش أنك تعرف مفيد جدا. كانت هذه الأشياء موجودة بالفعل لفترة طويلة
الوقت منذ أن كنت أعتقد أن ثلاثينيات القرن العشرين وأستخدمه اليوم عندما أغير هذا
الشاشة هنا. [سعال] [صوت] هذا هو في الواقع ، مدمن مذبذب رقمي
يصل إلى جهاز الكمبيوتر الخاص بي فقط لأنه يجعل من السهل عرض الأشياء. لكنها في
نهاية اليوم الذبذبات. لذلك هذا هو خارج نطاق الذبذبات ، الإخراج الصحيح
الآن ما عرضه هو لا شيء. في الواقع أنا آسف اسمحوا لي أن أعود مرة أخرى و
اشرح أكثر قليلاً كيف يعمل هذا. لذلك الطريقة التي يعمل بها الذبذبات هي
الاستيلاء على إشارة قبالة السلك وذلك ، فإنه يسحبه. والطريقة [غير مسموع]
يعمل هو أنه يترك الإشارة إلى هناك لعشر ثانية. هذا
يتجمد ذلك. ثم يمسك إشارة أخرى من السمع. وهذا يضع ذلك
واحد حتى. لذلك ، فإنه لا تتبع ما يجري على السلك في الوقت الحقيقي. ربما هناك أ
تأخير نصف ثانية لأن هذه هي الطريقة التي يعمل بها هذا واحد. لذلك ما لدي لبلدي
التجريبي هنا أنا عندي هذا. وكما سيتضح ، أنا لست موسيقي. لكن أنا ، أنا
يكون هذا المزج مدمن مخدرات. وهكذا يتم توصيل المزج إلى
مكبرات الصوت ، حتى أتمكن من جعل الأصوات ونوع من اللعب معهم ، لكنها أيضًا
مدمن مخدرات إلى [غير مسموع] النطاق. إذن ما هو عليه مثل اثنين من الخمسة
حواس. حق؟ لذلك ، يمكنك سماع ذلك ، ولكن يمكنك أيضًا رؤيته. ومن ثم يمكننا ذلك
نتحدث عن ما هي الموجة ، ما هي الإشارة؟ الضحك [غير مسموع]. هذا هو
حيث تعقد التجريبي. هذا هو المكان الذي أظن أنني في حاجة إليه لأناشد الآلهة التجريبية
لبلدي معقدة معقدة هنا. دعنا ننزلق هذا حتى أتمكن من الوصول إلى الواقع
ذلك. حسنا ذ ، لذلك دعونا نجرب هذا. إذن ادعائي الأول ، أو سأبدأ ، حاول
صنع صوت هنا. ها نحن ذا. إذن ، هذا ، فصل الرياضيات] غير مسموع [،
And
really the gist of it is that it; it vibrates the wood of the violin. And so
the wood will flex out a little bit and flex in a little bit. And so, it's sort of
like a drum where you can kind of think of it as kind of bumping up and down. And
what that does is it creates little pressure waves in the air. And so, those
travel out in all directions And event. So, so, there's the signal in the violin.
I'm drawing it like this little wave. You know what's going on? Half a millimeter up
and a half a millimeter down And then that translates into the air where it's going
out as these little pressure waves. And the thing about analog is that the shapes
are the same. So that on the violin if it kind of a little down a [inaudible] you
know where, and we could have sounds with different sharpness's and different
frequencies and a, that, that is reproduced in the air basically. So it's
travelling out in the air and eventually gets to your, you know, your [inaudible].
And you're listening and in your ear there's the little eardrum, right, which
is very much like a, a drum head and the air pushes against it and so it pushes it
in a little bit, out a little bit. So that. I mean partly it's just my low
quality explanation of how violin sound works. But also that's very, analog. That
you have something on the violin but [inaudible] it would, then it translates
to some sort of other medium in the air, but you sorta keep the shape, it travels
in the air for a while and starts to get to your ear drum, and again in the ear
drum the shape is preserved. That is the fundamental quality of analog processes;
you're sorta jumping from step to step but keeping the shape. So to show you how this
works, we'll do some demos and experiments and stuff. I'm gonna use a device called
an oscilloscope. A sure sign that your, that nerds are near is if there's an
oscilloscope. Oscilloscopes are, are really neat in my, you know, in my
opinion. Really neat device and it, it very much gets this idea of analog. What
an oscilloscope does is it takes in electricity on a pair of wires. And it
just looks at the wires, and it observes the, the signal of voltage kinda going up
or down over time. It looks at that signal. And it reproduces it on screen so
you can't, something which is very abstract right I, I gesture my hands and I
say well there's the sand coming out of the violin but it's all just hand waving.
This [inaudible] scope makes it real it takes a signal out of the wire and it
draws it makes us visualize, I think we're very visual creatures and so [inaudible]
kind of amazing you know very handy. This things had been around for actually a long
time since I think the 1930's and the one I'm going to use today When I switch this
screen here. [cough] [sound] This is actually a, a digital oscilloscope hooked
up to my computer just cause it makes it easy to display stuff. But it is at the
end of the day an oscilloscope. So this is the oscilloscope out-scope, output right
now what its showing is nothing. Oh actually I'm sorry let me switch back and
explain a little bit more how this works. So the way the oscilloscope works is it
grabs the signal off the wire and it, it draws it. And, the way the [inaudible]
works is that it leaves the signal up there for maybe a tenth of a second. It
freezes it. And then it grabs another signal off your hearing. And it puts that
one up. So, it doesn't quite track what's on the wire in real time. There's maybe a
half second delay because that's the way this one works. So what I've got for my
demo here is I've got this. And as will become obvious, I'm no musician. But I, I
have this synthesizer hooked up. And so the synthesizer is hooked up to the
speakers, so I can make sounds and kind of play around with them, but it's also
hooked up to the [inaudible] scope. So what it is what it's like two of the five
senses. Right? So, you can hear it, but you can also see it. And so then we can
talk about what is a wave, what is a signal? Alrighty [inaudible]. This is
where they complicated demo. This is where I guess I need to appeal to the demo gods
for my complicated set up here. Let's slide this over so I can actually reach
it. Alright y, so let's try this. So my first claim, or I'll just start, try
making a sound here. Here we go. So this is a, a, a [inaudible] math class,
هذا هو
موجة جيبية. وموجة الإشارة ، هذا النوع من الموجة الرياضية المثالية لديه هذا
نوع من مملة ، جرس الكمال مثل الصوت. وهكذا ، هذا هو. هذا هو
الكهرباء القادمة من المزج الذي يقود السماعات وهو
أيضا صنع هذا الشيء. لذلك اسمحوا لي أن أحاول ، فما أريد أن أفعله هو أولاً
نتحدث عن ما هي خصائص إشارة من هذا القبيل. أنا في بعض الأحيان سوف تستخدم
إشارة الكلمة ، هذا نوع من المصطلح لهذا النوع من. البيانات التي أريد أن العب
حولها مع. أو قد أستخدم كلمة wave ، إيه] غير مسموع [ولكن في الحقيقة ما أتحدث عنه
حول هنا هو إشارات. لذلك ، سوف أتحدث عن بعض الصفات التي
الإشارات لها الجودة الأولى التي سأتحدث عنها هي التردد. لذلك هذا واحد ، هذا
هو نوع من ملاحظة منخفضة. وهكذا ، تذكر ما قلته ، مع أن الذبذبات هو ذلك
يمسك موجة ثم يظهر لك مرة أخرى ربما مائة ثانية
في وقت لاحق أو أيا كان ، ربما عشر من الثانية في وقت لاحق. لذلك تلك الاختلافات في
الضغط ، وهذا في الواقع ربما 100 في الثانية ، شيء من هذا القبيل ، ونحن
مجرد رؤيته مكبرة للغاية ، لذلك أعتقد أن عرض الشاشة في هذه الحالة
هو. مائة ثانية عبر ، وهذا حقًا ، كما تعلمون جدًا
بسرعة وكثيرا ما يسرع الإنسان أشياء من هذا القبيل ، فإنها تميل إلى أن تكون في المدى إيه
50 دورة في الثانية الواحدة حتى 20.000 دورة في الثانية. حسنا ، لذلك الأول
جودة أريد أن أتحدث عنها ، لقد استخدمت عبارة "دورات في الثانية" ولكني لم أكن أبداً
وأوضح ذلك ، هو التردد. لذلك إذا ذهبت. لذلك شيء حيث يوجد المزيد وأنا
سوف نقول ، هذه دورات أكثر في كل ثانية. كم صعودا وهبوطا
هل نحن حزمة في ما قلت هذا كان 100th من الثانية. لذلك عندما يكون هناك المزيد في
هناك. [صوت]. هذا ما تظن أنه أعلى ، عندما يكون لديك ملاحظة
أعلى أو أقل أو أيا كان. هذا أيضًا أعلى من ذلك ، فهو يشبه نوعًا ما ، هذا نوعًا ما
غضب. حسنًا ، آسف ، سوف [غير مسموع]. [يضحك]. كل الكلاب
ستعمل مثل مغادرة المبنى. هذا ما هو التردد. لديك فقط أكبر
عدد الدورات في الثانية الواحدة. وهناك فعلا. سأذهب ... حسناً ، دعنا
نتحدث عن الموسيقى قليلا. لذلك عندما تصعد أوكتافًا واحدًا ، فهذا C إلى هذا ،
لهذا واحد. ما تفكر فيه هو نوع من الأصوات الطبيعية تداعيات ، هذا
بالضبط مضاعفة. لذلك ، إذا نظرت إلى عدد الدورات هناك وذهبت
اوكتاف ، انها بالضبط ، بالضبط عامل اثنين. يمكننا الصعود ، في نطاق الكلاب ولكن
لن أفعل. حسنا ، هذا هو نوعية واحدة من إشارة الصوت. آخر] غير مسموع [الذي
من الواضح كيندا هي كلمة المفردات الرسمية هي السعة ، لذلك. في التماثلية جدا
بمعنى ، الارتفاع الذي ، صعودا وهبوطا يتوافق مع كيف ، وكيف كبيرة
موجة الضغط هي. إلى اليمين ، ما مدى صعوبة السماعة ، حيث يقوم المزج بالدفع
الهواء؟ لذلك إذا كنت فقط لرفضه. هو تماما مثل ، تنخفض. اذن هذا
ما ، هذا ما هو بصوت عال وميسرة. الصاخبة عادلة ،] غير مسموع [، تمامًا كما تعلم ،
الخروج أصعب قليلا. هذا يتركني مع أكثر أنواع المحير الجودة
وهو ما يسمى العبث. وهذا يشير فقط إلى شكل الموجة ، و
العظة مجعد قليلا ، أيا كان. وموجة الجيب هي مثل عدم وجود جرس. انه فقط
مثل معظم صوت الفانيليا ممكن. لذلك ، سأعمل على تبديل المزج. لكى يفعل
مثل ، جبني ، صوت الناي عموم [صوت] وما تراه ، لا أعتقد أنك سوف أقول ،
هذه هي نفس الدورات في الثانية التي كنت أفعلها من قبل. انها في الواقع نفسه
التردد ، إنها الملاحظة نفسها ، لكنها تحتوي على جرس الفلوت هذا ، كل هذا قليلًا
العظة مجعد والاشياء على ذلك. والمدهش هو كيف الدماغ ، وهذا ما لديك
الدماغ يحصل. تلك العظة مجعد قليلا ، والمطبات ويتمايل والله يعلم ما ،
وعقلك يأخذ ذلك في وما يسمعه هو. [صوت] الناي [يضحك] ولكن عندما
يسمع هذا واحد يشبه. >> أوه نعم ، تسجيل الأمواج. >> وماذا. >> هذا
كل شيء بسيط بالنسبة لي ... >> بالتأكيد بالتأكيد عندما ننظر إليه بصريا فقط
كما بكسل انها نوع من. بلى. لقد وجدت احترامًا جديدًا للأذن والدماغ.
أنا حقا الدماغ ، ومن الواضح أن الدماغ ، الدماغ يساعد هناك. حسنا ، هكذا
ماذا لدينا هناك التردد والسعة والأخشاب. هذا تماما مثل
الأشياء الكلاسيكية والكلاسيكية التي يجب معرفتها حول هذه الأنواع من الإشارات. حسنا ، هكذا
ما أريد التحدث عنه هو سؤال آخر حول كيفية عمل الصوت وسأذهب
أعود إلى] غير مسموع [هنا ، وهو يوجد هواء واحد فقط. كما هو الحال في هذه الغرفة ،
هناك جسد واحد من الهواء وجميع الأصوات هنا ، أساسا أتحدث و
لكم جميعا كيتييت clacketing مثل [يضحك] [غير مسموع] إيلاء الاهتمام أو أيا كان.
كل شيء تقاسم الهواء واحد. وهكذا فإن السؤال الذي أريد الخروج منه جيد
ذلك ، ماذا يحدث إذا كانت هناك أصوات متعددة تحدث في الهواء في نفس الوقت.
حسنا ، إذا كان هناك شخص ما يتحدث ، ثم هناك ملاحظة منخفضة ، وأعلى مستوى
لاحظ وأنت [غير مسموع] ، أوه ، ربما يكونون مجرد طمس لبعضهم البعض.
لكن هذا ليس صحيحًا ، حقًا [غير مسموع] يمكنك سماع ، من الواضح ، يمكنك هنا
أشياء متعددة في نفس الوقت. ولذا أريد أن أحصل عليها
this is
a sine wave. And a sign wave, right this sort of perfect mathematical wave has this
kind of boring, perfect bell like sound. And so, that's the. That is the
electricity coming off the synthesizer which is driving the speakers and it's
also making that thing. So let me try, so what I wanna do just first off is just
talk about what are the properties of a signal like that. I'm sometimes I'll use
the word signal, that's kind of the term for this sort of. Data that I want to play
around with. Or I might use the word wave, er [inaudible] but really what I'm talking
about here is signals. So, the, I'm going to talk about some of the qualities that
signals have the first quality I'll talk about is er, frequency. So this one, this
is kind of a low note. And so, remember what I said, with the oscilloscope is that
it grabs a wave and then it shows it to you again maybe a hundredth of a second
later or whatever, maybe a tenth of a second later. So those variations in
pressure, that's actually maybe a hundred per second, something like that, and we're
just seeing it very zoomed in, so the width of the screen in this case I think
is a. A hundredth of a second across and so really that's very, you know very
quickly and so most a human speeds things like that, they tend to be in the range er
50 cycles per second up to maybe 20,000 cycles per second. Alright, so the first
quality I want to talk about, I just used the phrase cycles per second but I never
explained it, is frequency. So if I go up. So something where there is more and I'm
gonna, we are gonna say, this is more cycles per seconds. How many ups and downs
do we pack into what did I say this was a 100th of a second. So when there's more in
there. [sound]. That's what you think of as higher, when you have a note which is
higher or lower or whatever. Also this is higher so it's kinda like, this is kinda
irritating. Okay, sorry, we'll [inaudible]. [laugh]. All the dogs are
gonna like leave the building. So that's what frequency is. You have just a greater
number of cycles per second. And there's actually. I'm gonna go a... Well, let's
talk about music a little bit. So when you go up one octave, so that's C to this one,
to this one. What you think of is kind of a natural sounds repercussion, that's
exactly a doubling. So, if I look at the number of cycles there and I go up an
octave, it's exactly, exactly a factor of two. We can go up, into the dog range but
I won't. Alright, that is one quality of signal of sound. Another [inaudible] which
is kinda obvious is Official vocabulary word is amplitude, so. In a very analogue
sense, the height that, that is going up and down corresponds to how the, how big
the pressure wave is. Right, how hard is the speaker, the synthesizer pushing on
the air? So if I were to just turn it down. It just like, goes down. So that's
what, that's what loud and soft is. Loud is just, [inaudible], just like you know,
going out a little harder. So this leaves me with the most kind of baffling quality
which is called tamber. And that just refers to the shape of the wave, the
little curly cues, whatever. And the sine wave is like there's no timbre. It's just
like the most vanilla sound possible. So, I'm gonna switch the synthesizer. To do
like, cheesy, pan flute sound [sound] and what you see, I don't think you'd tell,
that's the same cycles per second I was doing before. It's actually the same
frequency, it's the same note, but it has this flute timbre on it, all the little
curly cues and stuff on it. And what is amazing is how the brain, that's what your
brain is getting. Those little curly cues, and bumps and waggles and God knows what,
and your brain takes that in and what it hears is. [sound] flute [laugh] but when
it hears this one it's like. >> Oh yeah, sign waves. >> And, and what. >> That's
all a little basic to me... >> Well certainly when we look at it visually just
as pixels it sort of. Yeah. I have new found respect for the ear, and the brain.
I really the brain, obviously the brain, The brain helps out there. Alright, So
what do we have there Frequency, amplitude, timber. That's just like
classic, classic stuff to know about, about these sorts of signals. Alright, so
what I want to talk about Is Another question about how sound works and I'll go
back to my [inaudible] here, which is there is just one air. Like in this room,
there is one body of air and all the sounds in here, basically me talking and
you all clickety clacketing like [laugh] [inaudible] paying attention or whatever.
It's all sharing the one air. And so the question I want to get out is well how is
it, what happens if multiple sounds are going on in the air at the same time.
Alright, if there's, someone's talking, and then there's a low note, and a high
note and you can [inaudible], oh, maybe they just sort of obliterate each other.
واحد منخفض في هناك ولكن الخريطة العادلة فوقه هي هذه عالية. حسنا أنا أحب
الجميع سوف تغمض عينيك لثانية واحدة. فقط دعابة لي. حتى الآن عزل فقط
يمكنك هنا مجرد الاستماع إلى النغمة العالية. الحق يمكنك التعرف على وجود ارتفاع
لاحظ هناك أو إذا كنت تريد ، يمكنك هنا أيضًا وجود ملاحظة منخفضة. حسنا
يمكنك فتح عينيك. إذا نظرنا إلى الوراء [صوت] عقلك هو مجرد الحصول على
إشارة. وهذا هو الجزء المذهل. يحصل عقلك على ذلك ، ويمكنه تحليله
[الصوت] الصوتان اللذان يدخلانه. هذا يحصل مرة أخرى. أنا معجب به
الدماغ كيف يمكن أن تحب تفكيك هذه الأشياء. Allrighty ، لذلك سوف تظهر لك هناك
إذا أردت إثبات نوع ما ، أو أظهر لنفسك أنه مجرد إضافة لك
يمكن أن تفعل ذلك في الواقع مع ورقة الرسم البياني. أين أنت ، يمكنك نوع من الرسم البياني هذه الملاحظة ،
وهو هذا واحد. وبعد ذلك يمكنك أن ترسم الملاحظة التي أوكتاف واحد فقط
أعلى. لذلك هذا واحد ثم هذا واحد ، فقط ، فقط 2X. ثم مع الرسم البياني
ورقة ، هل يمكن أن تضيف ما يصل المكونات. لذلك حيث كلاهما عالية
اجعلها عالية. وحيثما كلاهما منخفض ، اجعله منخفضًا. وماذا ستجد
هو أن تحصل عليه. هذا النوع من ، وهذا هو الشكل الكلاسيكي اوكتاف واحد بصرف النظر و
لذلك فقط اللاعبين التمرين الاختياري الذي يمكنك ، يمكنك ، يمكنك نوع من العرض
أنني لست مجرد جعل هذا الأمر. حسنًا ، إذن دعني أريك زوجين
البعض حقيقة أخرى مثيرة للاهتمام حول هذا الجمع معا من الأصوات
هناك نوع من العلاقة الغريبة بين الرياضيات والأصوات ، وفي
الأصوات المعينة التي تبدو جيدة والأصوات لا تبدو جيدة وهذا هو
إيه ، أعتقد أن الإغريق القدامى كانوا مفتونين بهذا الأمر وهو نوع من
السحرية. لذلك ، ما رأيك في وتر حساس في الموسيقى ، ما يبدو جيدا عندما
قمم وأودية صوتين مختلفين ستضيفهما معًا
نوع من المباراة. لذلك ، على سبيل المثال ، من الواضح أنه إذا أخذت هذه الملاحظة.
ثم أضاعف التردد تمامًا ، وأضاعه تمامًا ، ثم الذروة و
ستعمل الوديان بشكل مثالي. وهكذا في الواقع ، هذه الأصوات جيدة جدا
معا لذلك هذا هو حقا ، وهذا ما هو وتر ، هو عندما يكون رياضيا هو نوع
من الانقسامات بالتساوي بحيث تتطابق الأشياء. لذلك يمكننا أن ننظر إلى الجانب الآخر ، حسناً
الانتظار ، ما يبدو سيئا؟ والطريقة لجعله يبدو سيئًا هو أن يكون هناك صوت واحد ،
دعنا نقول ، في 100 دورة في الثانية الواحدة. لذلك ، كما تعلمون ، هذا هو التباعد بين
قطعة من الوديان. ولديك صوت آخر ربما يكون 100 ، 100 دورة واحدة لكل
ثانيا. فقط قليلا قبالة. وما ستجده هو بعد ذلك القمم و
الوديان ، فإنها تتزامن أبدا تقريبا. الشيء مذهل فقط وهو يجعل اللطف
من الفوضى. وما هو أنيق في ذلك. هل هناك شيء في عقلك. وبالتالي
هنا مثل [صوت] هناك وتر حساس حيث يتقابلون جيدًا. ثم سأعمل
إضافة على واحد. [صوت]. حسنا مثل ذلك لا يتطابق. هذا تجاهل وما هو مدهش
هو كيف ، ليس فقط عناء الجميع. انها مثل "أنا لست سعيدا" و
ثم إذا صعدت ، فأصعد قليلاً لذلك يتطابق ، ثم يعجبني "آآآه ،
هذا يبدو جيدًا
أنت. اريد التحدث عن ذلك كما تعلمون ، نحن] غير مسموع [هذا. لذلك هذا مجرد
إشارة ، موجات ، أشياء من هذا القبيل. لذلك اسمحوا لي أن أحضر هذا إلى التكنولوجيا. و
في النهاية ، أريد الحصول على مثل ، كيف يعمل مشغل الأقراص المدمجة. أو القرص المضغوط
لاعب ، وأعتقد أن التحف. لذلك سنتحدث أيضًا عن كيفية عمل mp3. وذلك ل
في البداية ، حصلت ، إذا كنت سأتحدث عن التناظرية مقابل الرقمية. أنا شخصيا
تريد التحدث عن التناظرية لفترة وجيزة. تحدثنا عن هذا قليلا مع بلدي
خرق في المثال. لذلك ، سأتحدث عن وجود ، الهاتف الأصلي
النظام ، نموذج الكسندر جراهامبل. [السعال] وتحدثت عن التناظرية قليلا
قليلا قبل ذلك هذا يتبع كثيرا هذا النمط. طريقة نظام الهاتف الأصلي
العمل ، كما تعلم ، لدينا الشخص الموجود على اليسار هناك ويتحدثون ، لذلك هم
جعل موجات الضغط في الهواء وضرب ميكروفون. و. أنا لا أخوض في ذلك
الكثير من التفاصيل ما يفعله الميكروفون ولكن في الأساس أنه يحتوي على القليل من المغناطيس
بجانب الحجاب الحاجز الذي يمكن دفعه عن طريق الهواء وهكذا يتحرك الهواء قليلاً
الحجاب الحاجز ذهابا وإيابا فإنه يجعل التيار الكهربائي الصغير جدا. وبالتالي فإن النتيجة
هو. صحيح ، هذا التناظرية. وهذا يعني عندما يتم دفع مخروط الهواء قليلا واحدة
الطريقة التي سوف تجعل الكهرباء تذهب قليلا في اتجاه واحد. عندما يذهب مخروط الهواء
في الاتجاه الآخر ستعمل الكهرباء قليلاً في الاتجاه الآخر. وهكذا انتهى بنا المطاف
مع هذا الكمال. ما يفعله الميكروفون هو أنه تمثيلي
مترجم. إنه يترجم من موجة في ضغط الهواء إلى نمط قليل من
الكهرباء في الأسلاك. وهذا مثل ، هذه هي الخطوة التناظرية الكلاسيكية. حسنا،
لذلك الهاتف الذي يأخذ الكهرباء عن طريق تحويل الإشارة إلى
الكهرباء ، حسنا الآن يمكن أن تذهب على الأسلاك. وهكذا تنخفض الأسلاك الآن
في الواقع ، فإن الإشارة ضعيفة للغاية ، لذلك سيكون هناك بعض التضخيم من t
low one is in there but the just map on top of it is this high one. Okay I like
everyone would just close your eyes for a second. Just humor me. So now just isolate
you can here just listen to the high note. Right You can recognize there is a height
note there or if you want you can also here that there's the low note. Alright
you can open your eyes. So looking back [sound] your brain is just getting the
signal. And this is the amazing part. Your brain gets that, and it can parse out
[sound] The two sounds that are going into to it. This again gets. I'm impressed with
the brain how it can like pull that stuff apart. Allrighty, So I'll show you there's
a If you wanted to sort of prove, or show for yourself that it's just addition you
can actually do it with graph paper. Where you, you could sort of graph this note,
which is this one. And then you could graph the note that's just one octave
higher. So this one and then this one, Just, just 2X. And then with the graph
paper, you could sorta add up the components. So where they're both high
make it high. And where they're both low, make it low. And it and what you'll find
is that you get. The sort of a, this is the classical one octave apart shape and
so only guys optional exercise that you could, you could, you could sort of show
that I'm not just making this up. Alrighty, So let me show you a couple
other a couple other interesting fact about this summing together of sounds
There's sort of an eerie relationship between mathematics and sounds, and in
particular sounds that sound good and sounds th at don't sound good and this is
er, I guess the ancient Greeks were captivated by this and it is kind of
magical. So, what you think of as a chord in music, what sounds good is when the
peaks and valleys of two different sounds that you're going to add together, they
kind of match up. So, for example, it's kind of obvious that if I take this note.
And then I exactly double the frequency, exactly double, then the peaks and the
valleys are gonna match up perfectly. And so in fact, those sound pretty good
together So that's really, that's what a chord is, is when mathematically it kind
of divides evenly so the things match up. So we can look at the other side, well so
wait, what sounds bad? And the way to get it to sound bad is to have one sound be,
let's say, at 100 cycles per second. So that, you know, that's the spacing of the
piece of valleys. And have another sound which is maybe 100, 100 one cycles per
second. Just a little bit off. And what you'll find is then the peaks and the
valleys, they almost never coincide. The thing is just staggered and it makes kind
of a mess. And what's neat about that. Is that there's something in your brain. So
here like [sound] there's a chord where they match up pretty well. Then I'm gonna
add on one. [sound]. Well like it doesn't match. That's discard And what's amazing
is how like, it's not just bothering everyone. It's like "I'm not happy" and
then if I just go up, I just go up a little bit so it matches, then like "aah,
that sounds good". [laugh] So that's math, chord and discord. Alright, so let me show
you. I want to talk about that. You know, we [inaudible] that. So that's just a
signal, waves, things like that. So let me bring this over to technology. And
eventually I want to get at basically like, how a CD player works. Or the CD
player, I guess that an antique. So we'll also talk about how mp3's work. So for
starters, I got, if I'm gonna talk about Analog versus digital. I, I personally
want to talk about analog briefly. We talked about this a little bit with my
viol in example. So, I'll talk about there's the, the original telephone
system, the Alexander Grahambel model. [cough] and I talked about analog a little
bit before so this very much follows that pattern. The way the original phone system
work is, you know, we've got the person on the left there and they speak, so they
make pressure waves in the air and it hits a microphone. And. I'm not going into too
much detail what a microphone does but basically it has little magnet arranged
next to a diaphragm that can be pushed by the air and so as the air moves the little
diaphragm back and forth it makes a little tiny electrical current. And so the result
is. Right, that's analog. It means when the air cone is pushed a little bit one
way it's gonna make the electricity go a little bit one way. When the air cone goes
the other way the electricity's gonna go a little bit the other way. And so we end up
with this perfect. Essentially what the microphone does is, is it's an analog
translator. It translates from wave in air pressure over to little pattern of
electricity in the wires. And that's like, that's the classic analog step. Alright,
so a telephone that takes the electricity by having transformed the signal into
electricity, well now it can go on the wires. And so it goes down the wires,
يجب أن يتمتع بها الشخص في الطرف الآخر من الهاتف. إذن ما أنا ذاهب
للقيام ... حسنًا ، لذلك ، دعنا نقول أنني أغني ذلك في الميكروفون ، وهو كذلك
الكمال ... ماذا يخرج في الطرف الآخر؟ الحق ، فإنه يذهب إلى أسفل الأسلاك ، فإنه يذهب
عبر الميكروفون ، أسفل الأسلاك ، وبعد ذلك [غير مسموع] وبعد ذلك يأتي
أسفل المتكلمين في الطرف الآخر. والجواب هو أنه لا يخرج يبحث
مثل هذا. ما يحدث هو أنه يوجد بالفعل القليل مما سنقوم بالاتصال به
الضوضاء. قليلا من الخطأ. وانا ذاهب هذا ليس حقيقيا هذا أنا فقط
رسم نموذج من الهواء. ولكن يمكنك أن تفكر في الهواء كنوع من الغموض
حيث كان من المفترض أن تكون الإشارة. ومصادر الخطأ كثيرة؟ حسنا
ربما كان الميكروفون الذي كان مخروط الورق جامدًا قليلاً أعني أنه لم يكن مرنًا تمامًا
تماما لبلدي الغناء الجميل. ثم المغناطيس لديه بعض الكهربائية
الخصائص التي تشكل كيندا ، ونمط الكهرباء يمكن أن تجعل. وثم
السلك لديه بعض الصفات حيث هو. معظم الإشارات تمر ولكن ذلك. ال
يحصل تشويه شكل من نوعه من الأسلاك. جميع المكونات الكهربائية لا تشوه
شكل قليلا كما يذهب إشارة من خلال لاف هناك. وماذا أخرج منه
الجانب الآخر الذي يمكنك ، يمكنك أن تفكر في الأمر مثل الإشارة ، يمكنك أن ترى
الإشارة. ولكن هناك هذا ، ثم المصطلح هو الضوضاء. هناك هذا النوع من الضوضاء
وأضاف فوقه. وسأخبرك أن الضوضاء لها صوت مميز. عندك
سمعت كل الضوضاء. الضجيج هو همسة. هذا هو ، [الصوت] ، مثل كيندا. لذلك فكر في
التقنيات التناظرية التي استخدمتها ، أليس كذلك؟ إذا كان لديك أي وقت مضى ، هل لدى أي شخص هنا ،
مثل ، أشرطة الكاسيت؟ ربما كنت قد حصلت من أجدادك أو شيء من هذا ،
على أي حال ، عند تشغيل أشرطة الكاسيت ، في الغالب ، ستكون الموسيقى موجودة. لكن اذا
يمكنك تشغيله بصوت عالٍ بما يكفي ، أو إذا كانت هناك محطة هادئة ، أو إذا كان هناك
مقطع هادئ ، ثم تسمع هذا ، مثل ، [الصوت]. وهذا هو بالضبط ، هو
ضجيج من الشريط والمغناطيس كل هذا النوع من طبقات مختلفة أن
كان التناظرية يمر. هناك هذه الضوضاء المضافة على القمة. حتى إيه ، والهواتف في الواقع
لدينا هذه الهواتف كوز هي هذه ، نوعا من التكنولوجيا القديمة كوميدي لهذا الأخير
بينما ، وهذا ، أو على أي حال ، لهذا السبب يبدو Skype أفضل بكثير من الواقع ،
في الواقع باستخدام الهاتف. حسنًا ، هذه هي المشكلة أمثلة أخرى. أعتقد
أشرطة VHS. تلك هي التناظرية. في هذه الحالة ، يظهر نوع همسة كما ،
[غير مسموع] ، همسة نقية ، ضجيج نقي في الفيديو هو أن ننظر إلى الثلج حيث بكسل
هي مجرد نوع من الوميض بشكل عشوائي بين الأسود والأبيض واللون والاشياء. حسنا،
لذلك هذا ، أيا كان ، التناظرية. يمكنك أن تفعل جيدا ولكن هذا لن يحدث. أوه ، صباحا
راديو. انظر ، جميعًا ، أحتاج إلى التفكير في تقنية يستخدمها الرجال في الواقع
التناظرية. لذلك [غير مسموع] المنتج للمستقبل Am الراديو لديه كمية كبيرة
من همسة.
it to be enjoyed by the person at the other end of the phone. So what I'm going
to do... Well, so, let, let's say I sing that into the microphone, and it's
perfect... What comes out at the other end? Right, it goes down the wire, it goes
through the microphone, down the wires, and then it [inaudible] and then it comes
down the speakers in the other end. And the answer is it doesn't come out looking
like that. What happens is really there's a little bit of what we are going to call
noise. A little bit of error. And I'm gonna. This isn't real; this is just me
drawing a model of air. But you can think of the air as sort of like fuzz around
where the signal was supposed to be. And the sources of error are many right? Well
maybe the microphone the paper cone was a little rigid I mean it didn't quite flex
perfectly for my beautiful singing. And then the magnet has certain electrical
properties that kinda shape the, the pattern electricity it can make. And then
the wire has certain qualities where it's. Most of the signals go through but it. The
shape of it kind of gets distorted by the wire. All electrical components do distort
the shape a little bit as the signal goes thro ugh there. And so what I get out of
the other side you can, you can think of it as like well the signal, you can see
the signal. But there's this, and then the term is noise. There's this noise kind of
added on top of it. And I'll tell you, noise has a distinctive sound. You have
all heard noise. Noise is the hiss. It's that, [sound], kinda like. So think of
analog technologies you've used, right? So if you ever had, does anyone here have,
like, cassette tapes? Maybe you got'em from your grandparents or something,
Anyway, when you play back cassette tapes, mostly, the music would be there. But if
you turn it up loud enough, or if there was a quiet station, or if there was a
quiet section, then you'd hear this, like, [sound]. And that is exactly, it's the
noise from the tape and the magnets All these sort of various layers that the
analog was going through. There's this noise added on top. So er, phones actually
have this cuz phones are this, sort of, comically old technology for that last
while, And so, that, or anyway, that's why Skype sounds so much better than actually,
actually using a phone. Okay, so that's, that's a problem other examples. I guess
VHS tapes. Those are analog. So in that case, the hiss sort of shows up as,
[inaudible], pure hiss, pure noise in video is that snow look where the pixels
are just kind of randomly flashing between black and white and color and stuff. Okay,
so that's, whatever, analog. You can do pretty well but it's not gonna. Oh, AM
radio. See, all, I need to think of a technology you guys actually use that's
analog. So [inaudible] product for the future Am radio has a significant amount
of hiss.
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
التناظرية والرقمية
تستخدم الكلمات التمثيلية والرقمية كثيرًا ، لكن ماذا تعني؟ في هذا القسم ، سوف نلقي نظرة على هذين العالمين ، اللذين تستخدمهما كل يوم.
التناظرية
العالم هو في الأساس التناظرية
ماذا يعني ذالك؟
"الإشارة" هي موجة متفاوتة مع مرور الوقت
مثلا يبدو كمثال على التوالي هنا
الإشارة عبارة عن موجة متفاوتة ، وعادة ما تحمل المعلومات التي نهتم بها. الصوت هو مثال رائع للإشارة ، وسنستخدم ذلك كمثال حالي اليوم.
إشارة متفاوتة مع مرور الوقت
كيف يعمل الصوت؟
الصوت هو اهتزازات ، موجات صغيرة من الضغط في الهواء
مثلا كمان:
1. أعلى الكمان خشبية تنثني داخل وخارج ، إشارة
2. حركة الخشب تخلق موجات الإشارة نفسها في الهواء
3. تنتقل الموجات عبر الهواء ، وتضغط في النهاية على طبلة الأذن ، وتعيد الإشارة
هذا مثال رائع على عملية تمثيلية
من إشارة ينتقل من وسط إلى آخر ، ولكن الحفاظ على شكله الأساسي
المتعلقة كلمة القياس
موجات الصوت الكمان ، في الهواء ، ثم إلى طبلة الأذن
الصوت هو اهتزازات في الهواء بمرور الوقت - تغييرات صغيرة في ضغط الهواء مع مرور الوقت. عندما تعزف آلة الكمان ، فإن الجزء العلوي والخلفي للأداة يتجهان إلى الداخل والخارج ، مما ينتج عنه تموجات صغيرة من ضغط الهواء الذي يتدفق من الكمان ، مثل التموجات في البركة. عندما تضرب التموجات طبلة الأذن ، فإنها تهتز جيئة وذهابا مع تغير الضغط ، وترجمتها إلى شيء يمكن لعقلك الشعور به. يمكن لعقلك التمييز بسهولة بين صوت الكمان أو صوت أو عضو في الأنابيب يلعب نفس الملاحظة ، ولكن من الصعب وضع الاختلافات في الكلمات. هذا تسلسل تناظري للغاية - تنتقل الإشارة من وسيطة إلى أخرى ، مع الحفاظ على شكلها الأساسي.
مرسمة الذبذبات
يجسد الذبذبات حقا فكرة التناظرية. يتصل الذبذبات بالأسلاك ، وينظر إلى الإشارة الكهربائية على مدار الوقت ، ويوجه تلك الإشارة على شاشتها في الوقت الفعلي. الجهد على المحور العمودي ، والوقت هو المحور الأفقي. إذن يأخذ الذبذبات شيئًا مجردًا إلى حد ما - الإشارات تختلف بمرور الوقت - وتجعلها مرئية.
الذبذبات توجه إشارة الكهربائية
الصوت التجريبي - المزج و الذبذبات
بالنسبة إلى هذا العرض التوضيحي ، لدي مُزج موسيقى مدمن موصِّل على مكبرات الصوت ، وأيضًا مدمن مخدرات إلى مرسمة الذبذبات حتى نتمكن من رؤية الإشارة في نفس الوقت الذي نسمع بها. تجريبي: المزج الموسيقي ، الذبذبات ، الملاحظات ، التردد ، السعة ، الجرس.
التردد ، السعة ، تمبر
يبدو في كثير من الأحيان كنمط أعلى / أسفل المتكررة
إذا كانت الموجات هي ذروة عرض متسقة إلى الذروة ، على سبيل المثال 1/400 من الثانية ، نسمع "ملاحظة"
التردد هو عدد مرات تكرار الموجة في الثانية
ملاحظة "أعلى" = المزيد من الدورات في الثانية
- "أ" على البيانو - 440 دورة
- أعلى "A" note ، أوكتاف واحد يصل - 880 دورة
- حتى أعلى "A" ، أوكتاف آخر يصل ، 1760 دورة
كل هذه الملاحظات "أ" سليمة على حد سواء ، ولكن الأوكتافات منفصلة
علاقة غريبة في أدمغتنا بين الموسيقى والرياضيات
السعة - مدى ارتفاع / انخفاض الموجة ، أمواج أكبر = أعلى
تمبر - شكل موجة يبدو مختلفا
- جيب موجة لهجة نقية ، مقابل الناي لعب نفس المذكرة
أدناه هي لقطات الذبذبات لملاحظات مختلفة. عرض شاشة الذبذبات هنا هو 1/100 من الثانية. النتوءات العشوائية الصغيرة هي مجرد ضوضاء عشوائية من الطريقة الشريطية المربوطة بالغيون ، والتي قمت بتوصيلها جميعًا معًا. الخط الأخضر الأفقي في لقطات هو قطعة أثرية غير مهمة من الذبذبات. إنه يمثل قيمة ارتفاع يحاول منظار الذبذبة تجميد الموجة ، لتصل إلى المحور y عند تلك القيمة.
Analog and Digital
The words analog and digital are used a lot, but what do they mean? In this section we'll look at those two worlds, which you use every day.
Analog
The world is basically analog
What does that mean?
"Signal" is a varying wave over time
e.g. sound as a running example here
A signal is a varying wave, typically carrying information we care about. Sound is a great example of a signal, and we'll use that as a running example today.
Signal varying over time
How Does Sound Work?
Sound is vibrations, small waves of pressure in the air
e.g. violin:
1. the wooden violin top flexes in and out, a signal
2. The movement of the wood creates the same signal waves in the air
3. The waves travel through the air, ultimately pushing on the eardrum, recreating the signal
This is a great example of an analog process
From signal goes from one medium to the next, but keeping its basic shape
Related to the word analogy
Violin sound waves, to air, then to eardrum
Sound is vibrations in the air over time -- essentially small changes in air pressure over time. When a violin plays, the wood top and back of the instrument flex in and out, producing little ripples of air pressure which flow out from the violin, like ripples in a pond. When the ripples hit an ear drum, it vibrates back and forth with the pressure changes, translating them into something your brain can sense. Your brain can easily distinguish the sound of a violin or voice or pipe organ playing the same note, but it is hard to put the differences into words. This is a very analog sequence -- the signal goes from one medium to the next, keeping its basic shape.
Oscilloscope
An oscilloscope really embodies the idea of analog. An oscilloscope connects to wires, looks at the electrical signal varying over time, and draws that signal on its screen in real time. Voltage is on the vertical axis, and time is the horizontal axis. So the oscilloscope takes in something pretty abstract -- signal varying over time -- and makes it visual.
oscilloscope draws electrical signal
Sound Demo -- Synthesizer and Oscilloscope
For this demo, I have a music synthesizer hooked up to speakers, and also hooked up to an oscilloscope so we can see the signal at the same time that we hear it. Demo: musical synthesizer, oscilloscope, notes, frequency, amplitude, timbre.
Frequency, Amplitude, Timbre
Sound often as a repeated up/down pattern
If waves are a consistent width peak to peak, e.g. 1/400th of a second, we hear a "note"
Frequency is how often the wave repeats per second
"higher" note = more cycles per second
--Middle "A" on the piano -- 440 cycles
--Higher "A" note, one octave up -- 880 cycles
--Even higher "A", another octave up, 1760 cycles
All these "A" notes sound alike, but octaves apart
An eerie relationship in our brains between music and math
Amplitude -- how high/low the wave goes, bigger waves = louder
Timbre -- the shape of the wave sounds different
--Sine wave pure tone, vs. flute playing the same note
Below are oscilloscope screenshots for various notes. The width of the oscilloscope screen here is 1/100th of a second. The little random jags are just random noise from the cheesy, duct-tape way I wired this all together. The horizontal green line in the screenshots is an unimportant artifact of the oscilloscope. It represents a height value for which the oscilloscope tries to freeze the wave, hitting the y axis right at that value.
ملاحظة منخفضة C ، موجة جيبية:
مذكرة C منخفضة ، موجة جيبية
ملاحظة C ، أوكتاف واحد أعلى (ضعف الدورات في الثانية الواحدة):
ملاحظة C ، اوكتاف واحد أعلى (ضعف الدورات)
نفس C ملاحظة أعلاه ، ولكن الآن جرس الفلوت (الشكل) بدلاً من موجة جيبية:
ملاحظة C نفسه على النحو الوارد أعلاه ، ولكن الآن جرس الفلوت
غالبًا ما يكون للصوت - أو "الإشارة" - نمطًا متكررًا لأعلى / لأسفل ، حيث تصل قمم المنحنيات إلى فاصل منتظم ، مثل كل 400 ثانية من الثانية. نسمع دورة منتظمة متكررة مثل هذه كـ "ملاحظة" موسيقية. إذا كان نمط التكرار عبارة عن موجة جيبية ملساء رياضياً ، فإننا نسمعها بصوت نقي للغاية يشبه الجرس.
التكرار - افترض أن الإشارة تتكرر 100 مرة في الثانية ، والمعروفة أيضًا باسم 100 "دورة" في الثانية الواحدة ، وهذا هو التردد 100. إذا تكررت الإشارة بسرعة أكبر ، فإننا نسمع ذلك كملاحظة "أعلى". يتوافق "octave" في الموسيقى تمامًا مع مضاعفة التردد (أي ضعف عدد دورات أعلى / أسفل في نفس الفترة الزمنية). معيار التوليف الموسيقي هو أن A فوق الوسط C على لوحة مفاتيح البيانو هو 440 دورة في الثانية. الانتقال إلى الأعلى التالي ملاحظة (حوالي عرض يد واحدة على البيانو) هي 880 دورة في الثانية (ضعف التردد). يبدو هذان المذكران "A" مشابهين لنا ، لكن أحدهما أعلى. وبالطبع هناك أعلى A في 1760 دورة ، وما زال أعلى .. في كل مرة تضاعف التردد.
السعة هي كلمة الطول والعمق التي تحدثها الإشارة في كل دورة ، بما يتناسب مع ارتفاع الصوت. تقلبات رأسية كبيرة مرتفعة ، وتقلبات رأسية صغيرة هادئة. أو بصياغة ضغط الهواء ، والتغيرات أكبر في ضغط الهواء الصوت بصوت أعلى. جرس الصوت هو النمط الدقيق للأشكال والتلويحات التي يمكن رؤيتها على الإشارة. لذا فإن الملاحظة "A" الفلوت لها إطار زمني ، حيث تختلف قليلاً حول نمط دورة 440 الأساسي ، ويحتوي البوق الذي يعزف على الملاحظة نفسها على إطار زمني مختلف على نمط الدورة 440 الأساسي.
هناك فقط هواء واحد
هناك جسم واحد فقط من الهواء يملأ الغرفة. كل آذاننا فيه. ينتقل الصوت (الاهتزازات) في هذا الجسم من الهواء إلى جميع آذاننا بشكل فوري تقريبًا بسرعة حوالي 1000 قدم / ثانية. إذن ماذا يحدث عندما تنطلق أصوات متعددة في الهواء مرة واحدة؟ إضافة إشارات الصوت ، مما يجعل إشارة "مجموع". تذهب إشارة مجموع إلى أذنيك ، بطريقة أو بأخرى أذنك وعقلك قادرون على الانسحاب وسماع أصوات المكون.
هنا مرة أخرى هي ملاحظة منخفضة C:
مذكرة C منخفضة ، موجة جيبية
فيما يلي ملاحظة C عالية ، 3 أوكتافات أعلى C المنخفضة. يمكنك أن ترى أن التردد أعلى بكثير .. العديد من الدورات في الثانية.
C 3 أوكتافات أعلى
ماذا يحدث للهواء إذا تم تشغيل الأصوات المنخفضة C و C العالية في نفس الوقت؟ تضيف الإشارتان معًا في الهواء. هنا هو مزيج من المنخفضة ج والعالية ج اللعب في وقت واحد. يمكنك أن ترى كيف تضاف النغمة العالية أعلى النغمة المنخفضة البطيئة المتغيرة. تأخذ أذنك هذه الإشارة وتخرجها عن بعضها بحيث تسمع النغمة المنخفضة والنغمة العالية. من المثير للإعجاب أن الأذن يمكن أن تأخذ في هذه الإشارة المختلطة ، وتنسحب وتسمع المكونات.
مجموع إشارة منخفضة ج وعالية ج
كمثال آخر ، ها هي c المنخفضة و C cct واحدة أوكتاف أعلى:
مذكرة C منخفضة
ماذا مجموع اثنين المذكورة أعلاه تبدو؟ لإقناع نفسك بسلوك المبلغ ، يمكنك رسم الإشارتين على ورق الرسم البياني ، وقياس المرتفعات يدويًا والقيام بالإضافة ، للتحقق من أن المجموع يبدو كالتالي:
مجموع المنخفضة C و C اوكتاف واحد أعلى
مجموع الحقائق
الوتر - تتناغم القمم والوديان بشكل جيد ، تبدو جيدة بشكل طبيعي (مثل مضاعفة التردد)
الخلاف - القمم والوديان لا تتطابق ، تبدو سيئة
سماعات إلغاء الضوضاء - اكتشف الصوت المحيط وخلق صوتًا معاكسًا تمامًا ، لذلك عند إضافته معًا ، كل ذلك يلغي صوت الصمت.
عندما تعزف نوتتان موسيقيتان على ترددات لا تتطابق فيها الذروة والوديان جيدًا .. يبدو كأنها خلاف - على سبيل المثال ملاحظة واحدة بمعدل 100 دورة في الثانية ، ومذكرة ثانية عند 101 دورة في الثانية. عندما تنقسم الترددات بالتساوي ، تتوافق القمم والوديان بشكل مثالي - على سبيل المثال لاحظ في 100 دورة بالإضافة إلى ملاحظة على 200 دورة في الثانية الواحدة - إنه وتر حساس لطيف.
فكرة "sum" هذه هي الطريقة التي تعمل بها سماعات الرأس التي تعمل على إلغاء الضوضاء - اكتشاف الصوت المحيط وإنشاء صوت معاكس تمامًا لتغذي أذنك ، لذا فهي تلغي ترك الصمت.
التكنولوجيا التناظرية
التناظرية هي الطريقة السابقة لنقل الإشارات أو تخزينها. أمثلة:
التناظرية: نظام الهاتف الأصلي
كان أول هاتف تمثيلي للغاية ، وفي الحقيقة لا يزال الهاتف السلكي في منزلك يعمل بهذه الطريقة (مثال على القصور الذاتي لتأثير الشبكة). اتبع درب إشارة الصوت.
يتحدث الشخص في الميكروفون
يحول الميكروفون الموجات الصوتية إلى موجات كهربائية
الموجات الكهربائية تنزل السلك إلى الهاتف الآخر
في الهاتف الآخر ، يحتوي مكبر الصوت على مغناطيس متصل بمخروط ورقي - يحول الموجة الكهربائية الواردة مرة أخرى إلى موجات صوتية
التناظرية!
Low C note, sine wave:
low C note, sine wave
C note, one octave higher (double the cycles per second):
C note, one octave higher (double the cycles)
Same C note as above, but now a flute timbre (shape) instead of sine wave:
Same C note as above, but now a flute timbre
Very often the sound -- or "signal" -- has a repetitive up/down pattern, with the peaks of the curves hitting at a regular interval, such as every 400th of a second. We hear a regular, repeating cycle like this as a musical "note". If the repeating pattern is a mathematically smooth sine wave, we hear it as a very pure, bell-like sound.
Frequency -- suppose a signal repeats 100 times per second, also known as 100 "cycles" per second, that's a frequency of 100. If the signal repeats more rapidly, we hear that as a "higher" note. An "octave" in music corresponds exactly to a doubling in frequency (i.e. twice as many up/down cycles in the same amount of time). The musical tuning standard is that A above middle C on a piano keyboard is 440 cycles per second. Going up to the next higher A note (about one hand's width on the piano) is 880 cycles per second (double the frequency). These two "A" notes sound similar to us, but one is higher. And of course there's next higher A at 1760 cycles, and higher still .. each time doubling the frequency.
Amplitude is the word for the height and depth that the signal makes on each cycle, corresponding to loudness. Big vertical swings are loud, small vertical swings are quiet. Or phrased as air pressure, bigger changes in air pressure sound louder. The timbre of the sound is the fine pattern of shapes and wiggles that can seen on the signal. So a flute "A" note has a timbre, varying a little around the basic 440 cycle pattern, and a trumpet playing that same note has a different timbre on the basic 440 cycle pattern.
There's Just One Air
There is just one body of air that fills a room. All of our ears are in it. A sound (vibrations) in this body of air, travels out to all our ears almost instantaneously at about 1000 feet/second. So what happens when multiple sounds are going into the air at once? The sound signals add, making a "sum" signal. The sum signal goes to your ears, and somehow your ear and brain are able to pull out and hear the component sounds.
Here again is the low-C note:
low C note, sine wave
Here is a high-C note, 3 octaves above the low-C. You can see that the frequency is much higher .. many more cycles per second.
C 3 octaves higher
What happens to the air if the low-C and high-C sounds are playing at the same time? The two signals add together in the air. Here is the combination of low-c and high-c playing simultaneously. You can see how the high note is added on top of the more slow changing low note. Your ear takes in this signal, and pulls it apart so you hear both the low note and the high note. It's impressive that the ear can take in this jumbled signal, and pull out and hear the constituents.
Sum signal of low-c and high-c
As another example, here is low-C and the C note one octave higher:
low C note
What does the sum of the above two look like? To convince yourself of the sum behavior, you can draw the two signals on graph paper, manually measure the heights and do the addition, to verify that the sum indeed looks like this:
Sum of low-C and C one octave higher
Sum Facts
Chord -- peaks and valleys match up nicely, sounds naturally good (e.g. double the frequency)
Discord -- peaks and valleys don't match up, sounds bad
Noise-cancelling headphones -- detect the ambient sound and create an exactly opposite sound, so when added together, it all cancels out to near silence.
When two musical notes play at frequencies where the peaks and valleys do not match up well .. that sounds like discord -- e.g. one note at 100 cycles per second, and a second note at 101 cycles per second. When the frequencies divide evenly so the peaks and valleys match up perfectly -- e.g. note at 100 cycles plus a note at 200 cycles per second --that's a nice sounding chord.
This "sum" idea is how noise-cancelling headphones work -- detecting the ambient sound and creating an exactly opposite sound to feed into your ear, so they cancel out leaving silence.
Analog Technology
Analog is the pre-digital way of transmitting or storing a signal. Examples:
Analog: Original Phone System
The first telephone was very analog, and in fact the wired phone in your house still works this way (an example of network effect inertia). Follow the trail of the sound signal.
Person talks into microphone
Microphone converts sound waves into electrical waves
Electrical waves go down the wire to the other phone
At the other phone, speaker has magnets connected to a paper cone -- converts the incoming electrical wave back into sound waves
Analog!
يتحدث الشخص إلى مستقبل الهاتف. صوتهم هو الاهتزازات في الهواء - إشارة.
يحتوي مستقبل الهاتف على ميكروفون حيث تحرك الاهتزازات في الهواء لفائف صغيرة من الأسلاك. تقوم حركة الأسلاك بإعداد تدفق كهربائي صغير في مراسلات فردية مع اهتزازات الهواء. نترجم إشارة في الهواء بشكل أساسي إلى إشارة مماثلة للكهرباء في الأسلاك.
تنتقل الإشارة الكهربائية خارج المنزل إلى شركة الهاتف ، ويتم تضخيمها وما إلى ذلك ، ويتم تسليمها في النهاية إلى الهاتف في الطرف الآخر ،.
تنقسم الكهرباء إلى مكبر الصوت - مكبر الصوت هو مجرد ترتيب من الأسلاك والمغناطيس لتحويل التباينات الكهربائية إلى صوت (عكس الميكروفون).
الميزة الرئيسية للإشارة التناظرية هي 1-1 المراسلات .. تتم ترجمة الاختلافات (إشارة) في أحد الوسائط مثل الصوت في الهواء ، إلى أشكال مختلفة في بعض المجالات الأخرى مثل الكهرباء في الأسلاك. الإشارات في المجالات المختلفة هي في 1-1 المراسلات - واحدة ترتفع ، والآخر ترتفع.
التناظرية والضوضاء - همسة
لا تمر الإشارة عبر الميكروفونات والأسلاك والمغناطيس وما إلى ذلك تمامًا
كل خطوة - الأسلاك والمغناطيس ، وما إلى ذلك يمكن أن تقدم أخطاء صغيرة
"الضوضاء" ... مثل القليل من الاهتزازات العشوائية حول الإشارة الحقيقية (+ أشكال الأخطاء الأخرى)
يمكن أن يبدو الضجيج مثل "همسة" .. على سبيل المثال راديو AM ، أشرطة الكاسيت
إشارة نقية ، على سبيل المثال وضعت في واحدة من نهاية الهاتف
إشارة نقية
إشارة + الضوضاء كما يخرج من الطرف الآخر من الهاتف
إشارة مع الضوضاء
كيف تبدو "الأخطاء" في النظام التمثيلي؟ تتم ترجمة الإشارة التي تهتم بها من الصوت إلى الكهرباء وما إلى ذلك. مع كل خطوة من خطوات الترجمة ، تزحف الأخطاء الصغيرة. يحتوي الميكروفون على صلابة قليلة ، والأسلاك لا تحمل الإشارة تمامًا ، وهكذا. تسمى الأخطاء "ضوضاء" - يمكنك أن تتخيل إشارة الصوت النقي التي تريدها ولكن تم تشويهها بسبب أخطاء أعلى / أسفل صغيرة - مثل الاختلافات الغامضة حول الإشارة الحقيقية.
هذا هو "همسة" تسمع على خط الهاتف أو راديو AM أو شريط كاسيت .. جميع التقنيات التناظرية. لماذا تبدو الترجمات الرقمية للموسيقى أفضل بكثير؟
A person talks into the phone receiver. Their voice is vibrations in the air -- a signal.
The phone receiver contains a microphone where the vibrations in the air move a tiny coil of wire. The movement of the wires sets up tiny electrical flow that is in one-to-one correspondence with the air vibrations. Essentially we translate a signal in the air, to an analogous signal of electricity in wires.
The electrical signal travels out of the house to the phone company, gets amplified etc. and is eventually delivered to the phone at the other end,.
There the electricity goes into a speaker -- a speaker is just an arrangement of wires and magnets to translate electrical variations back to sound (the reverse of the microphone).
The key feature of analog signaling is 1-1 correspondence .. variations (a signal) in one medium such as sound in the air, are translated to variations in some other domain like electricity in wires. The signals in the different domains are in 1-1 correspondence -- one goes up, the other goes up.
Analog and Noise -- Hiss
Signal does not go through microphones, wires, magnets, etc. perfectly
Each step -- the wires, the magnets, etc. can introduce little errors
"Noise" ... like little random wiggles around the true signal (+ other error forms)
Noise can sound like "hiss" .. e.g. AM radio, cassette tapes
Pure signal, e.g. put into one end of the phone
pure signal
Signal + noise as it comes out of the other end of the phone
signal with noise
What do "errors" look like in an analog system? The signal you care about is translated from sound to electricity and so on. With each translation step, little errors creep in. The microphone has a little stiffness, the wires don't carry the signal perfectly, and so on. The errors are called "noise" -- you can imagine the pure sound signal you wanted but it's been distorted by little up/down errors -- like fuzzy variations around the true signal.
This is the "hiss" you hear on the phone line or an AM radio or a cassette tape .. all analog technologies. Why do digital translations of music sound so much better?