MPEG音频实验

一.实验原理

  • MPEG-1 Audio LayerII编码器原理

在这里插入图片描述

  • 多相滤波器组
    将PCM样本变换到32个子带的频域信号
    在这里插入图片描述
  • 心理声学模型
    1、将样本变换到频域
    2、确定声压级别
    在这里插入图片描述

3、考虑安静时阈值
4、将音频信号分解成“乐音(tones)” 和“非乐音/噪声”部分:因为两种信号的掩蔽能力不同

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5、音调和非音调掩蔽成分的消除
6、单个掩蔽阈值的计算
7、全局掩蔽阈值的计算
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还要考虑别的临界频带的影响。一个掩蔽信号会对其它频带上的信号产生掩蔽效应。这种掩蔽效应称为掩蔽扩散。
在这里插入图片描述
8、每个子带的掩蔽阈值
9、计算每个子带信号掩蔽比(signal-to-mask ratio, SMR),并将SMR传递给编码单元。(SMR = 信号能量 / 掩蔽阈值)

二.实验要求

1.输出音频的采样率和目标码率
2.选择三个不同特性的音频文件
噪声(持续噪声、突发噪声)
音乐
混合
3. 某个数据帧,输出
该帧所分配的比特数
该帧的比例因子
该帧的比特分配结果

三. 代码实现

1.输出音频的采样率和目标码率

fprintf (stderr, "--------------------------------------------\n");
  fprintf (stderr, "Input File : '%s'   %.1f kHz\n",
	   (strcmp (inPath, "-") ? inPath : "stdin"),
	   s_freq[header->version][header->sampling_frequency]);
  fprintf (stderr, "Output File: '%s'\n",
	   (strcmp (outPath, "-") ? outPath : "stdout"));
  fprintf (stderr, "%d kbps ", bitrate[header->version][header->bitrate_index]);
  fprintf (stderr, "%s ", version_names[header->version]);
  if (header->mode != MPG_MD_JOINT_STEREO)
    fprintf (stderr, "Layer II %s Psycho model=%d  (Mode_Extension=%d)\n",
	     mode_names[header->mode], *psy, header->mode_ext);
  else
    fprintf (stderr, "Layer II %s Psy model %d \n", mode_names[header->mode],
	     *psy);

输出:
在这里插入图片描述采样率:22.1khz
目标码率:96 kbps

2.选择三个不同特性的音频文件某个数据帧,输出
添加代码:

if (frameNum == 7) {
  printf("采样率:%lfkhz\n", s_freq[header.version][header.sampling_frequency]);
  printf("目标码率:%dMbps\n", bitrate[header.version][header.bitrate_index]);
  printf("该帧所分配的比特数:%d\n", lg_frame * 8);
  for (i = 0; i < nch; i++)
  {
   printf("声道%d\n", i);
   for (j = 0; j < SBLIMIT; j++) {
    printf("子带%d\t", j + 1);
    printf("比例因子:");
    switch (scfsi[i][j]) {
    case 0:
     for (k = 0; k < 3; k++)
      printf("%3d ", scalar[i][k][j]);
     break;
    case 1:
     printf("%3d ", scalar[i][0][j]);
     printf("%3d ", scalar[i][0][j]);
     printf("%3d ", scalar[i][2][j]);
     break;
    case 2:
     printf("%3d ", scalar[i][0][j]);
     printf("%3d ", scalar[i][0][j]);
     printf("%3d ", scalar[i][0][j]);
     break;
    case 3:
     printf("%3d ", scalar[i][0][j]);
     printf("%3d ", scalar[i][2][j]);
     printf("%3d ", scalar[i][2][j]);
     break;
    }
    printf(" 比特分配结果: ");
    printf("%3d\n", bit_alloc[i][j]);
   }
  }
 }

噪声:
在这里插入图片描述

输出:
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音乐:
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输出:
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音乐加噪声:
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输出:
在这里插入图片描述

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四.结论

频率越高,分配到的比特数越少

内容概要:本文档详细介绍了在三台CentOS 7服务器(IP地址分别为192.168.0.157、192.168.0.158和192.168.0.159)上安装和配置Hadoop、Flink及其他大数据组件(如Hive、MySQL、Sqoop、Kafka、Zookeeper、HBase、Spark、Scala)的具体步骤。首先,文档说明了环境准备,包括配置主机名映射、SSH免密登录、JDK安装等。接着,详细描述了Hadoop集群的安装配置,包括SSH免密登录、JDK配置、Hadoop环境变量设置、HDFS和YARN配置文件修改、集群启动与测试。随后,依次介绍了MySQL、Hive、Sqoop、Kafka、Zookeeper、HBase、Spark、Scala和Flink的安装配置过程,包括解压、环境变量配置、配置文件修改、服务启动等关键步骤。最后,文档提供了每个组件的基本测试方法,确保安装成功。 适合人群:具备一定Linux基础和大数据组件基础知识的运维人员、大数据开发工程师以及系统管理员。 使用场景及目标:①为大数据平台搭建提供详细的安装指南,确保各组件能够顺利安装和配置;②帮助技术人员快速掌握Hadoop、Flink等大数据组件的安装与配置,提升工作效率;③适用于企业级大数据平台的搭建与维护,确保集群稳定运行。 其他说明:本文档不仅提供了详细的安装步骤,还涵盖了常见的配置项解释和故障排查建议。建议读者在安装过程中仔细阅读每一步骤,并根据实际情况调整配置参数。此外,文档中的命令和配置文件路径均为示例,实际操作时需根据具体环境进行适当修改。
在无线通信领域,天线阵列设计对于信号传播方向和覆盖范围的优化至关重要。本题要求设计一个广播电台的天线布局,形成特定的水平面波瓣图,即在东北方向实现最大辐射强度,在正东到正北的90°范围内辐射衰减最小且无零点;而在其余270°范围内允许出现零点,且正西和西南方向必须为零。为此,设计了一个由4个铅垂铁塔组成的阵列,各铁塔上的电流幅度相等,相位关系可自由调整,几何布置和间距不受限制。设计过程如下: 第一步:构建初级波瓣图 选取南北方向上的两个点源,间距为0.2λ(λ为电磁波波长),形成一个端射阵。通过调整相位差,使正南方向的辐射为零,计算得到初始相位差δ=252°。为了满足西南方向零辐射的要求,整体相位再偏移45°,得到初级波瓣图的表达式为E1=cos(36°cos(φ+45°)+126°)。 第二步:构建次级波瓣图 再选取一个点源位于正北方向,另一个点源位于西南方向,间距为0.4λ。调整相位差使西南方向的辐射为零,计算得到相位差δ=280°。同样整体偏移45°,得到次级波瓣图的表达式为E2=cos(72°cos(φ+45°)+140°)。 最终组合: 将初级波瓣图E1和次级波瓣图E2相乘,得到总阵的波瓣图E=E1×E2=cos(36°cos(φ+45°)+126°)×cos(72°cos(φ+45°)+140°)。通过编程实现计算并绘制波瓣图,可以看到三个阶段的波瓣图分别对应初级波瓣、次级波瓣和总波瓣,最终得到满足广播电台需求的总波瓣图。实验代码使用MATLAB编写,利用polar函数在极坐标下绘制波瓣图,并通过subplot分块显示不同阶段的波瓣图。这种设计方法体现了天线阵列设计的基本原理,即通过调整天线间的相对位置和相位关系,控制电磁波的辐射方向和强度,以满足特定的覆盖需求。这种设计在雷达、卫星通信和移动通信基站等无线通信系统中得到了广泛应用。
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