Đặc trưng của âm thanh trong cơ sở dữ liệu âm thanh số

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS ĐỖ

Trang 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS ĐỖ TRUNG TUẤN

Thái Nguyên, năm 2011

Trang 2

Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học của mình, tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo đã nhiệt tình hướng dẫn để tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp tại Thanh Hóa, đã luôn động viên, giúp

đỡ tôi trong quá trình học tập và công tác, để tôi học tập và hoàn thành luận văn này

Xin gửi đến người thân, gia đình tôi, những người đã tạo điều kiện và động viên, trợ giúp tôi về tinh thần, thông cảm và giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian học tập này

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy giáo hướng dẫn Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực Những kết luận của luận văn chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 09 năm 2011

Học viên Dương Đình Sĩ

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG ix

Danh mục các hình ix

Danh mục các bảng x

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ÂM THANH 3

1.1 Các dữ liệu đa phương tiện 3

1.1.1 Khái niệm về dữ liệu đa phương tiện 3

1.1.2 Phân loại dữ liệu đa phương tiện 5

1.1.3 Các đặc tính của dữ liệu đa phương tiện 6

1.2 Tổng quan về cơ sở dữ liệu đa phương tiện 6

1.2.1 Khái niệm về cơ sở dữ liệu đa phương tiện 6

1.2.2 Nhu cầu về cơ sở dữ liệu đa phương tiện 7

1.2.3 Phân loại cơ sở dữ liệu đa phương tiện 7

1.2.4 Đặc trưng của một cơ sở dữ liệu đa phương tiện 8

1.3 Cơ sở dữ liệu âm thanh 9

1.3.1 Về âm thanh 9

1.3.2 Về cơ sở dữ liệu âm thanh 9

1.4 Một số phần mềm cho phép xử lí âm thanh 10

1.5 Nhu cầu về âm thanh nhạc cụ 10

1.6 Kết luận 12

Chương 2 CÁC ĐẶC TRƯNG ÂM THANH 13

2.1 Số hóa dữ liệu âm thanh 13

2.1.1 Đặc tính của âm thanh tương tự 13

2.1.2 Khái niệm tín hiệu 14

Trang 5

2.1.3 Phân loại tín hiệu 14

2.1.4 Mô hình hóa tín hiệu âm thanh 17

2.1.5 Kiến trúc xử lí tín hiệu âm thanh 18

2.1.6 Tần số lấy mẫu 20

2.1.7 Một số khái niệm toán học trong xử lí âm thanh 21

2.1.7.1 Phép biến đổi z 21

2.1.7.2 Phép biến đổi Fourier 22

2.1.7.3 Phép biến đổi Fourier rời rạc 22

2.1.8 Số hóa dữ liệu âm thanh 24

2.1.8.1 Các mô hình lấy mẫu và mã hóa âm thanh 24

2.1.8.2 Kiến trúc của hệ thống mã hóa âm thanh 29

2.2 Đặc trưng của dữ liệu âm thanh 30

2.2.1 Dữ liệu âm thanh 30

2.2.2 Các đặc trưng của âm thanh 32

2.2.2.1 Bản chất vật lí của âm thanh 32

2.2.2.2 Sóng âm 32

2.2.2.3 Pha 32

2.2.2.4 Phổ âm thanh 32

2.2.2.5 Năng lượng âm thanh 33

2.2.2.6 Nhịp và phách 33

2.2.2.7 Cộng hưởng 33

2.2.2.8 Formant 33

2.3 Âm thanh, âm nhạc và tiếng nói 34

2.3.1 Tương quan âm thanh, âm nhạc và tiếng nói 34

2.3.2 Ảnh hưởng của biên độ và tần số 35

2.3.3 Âm sắc nhạc cụ, bồi âm 36

2.4 Nhạc cụ 38

2.4.1 Họ thân tự vang 39

2.4.2 Họ màng rung 39

Trang 6

2.4.3 Họ hơi 40

2.4.4 Họ dây 41

2.5 Kết luận 42

Chương 3 CƠ SỞ DỮ LIỆU ÂM THANH 44

3.1 Phân tích, thiết kế cơ sở dữ liệu đa phương tiện 44

3.1.1 Cấu trúc của cơ sở dữ liệu đa phương tiện 44

3.1.1.1 Phân tích dữ liệu 44

3.1.1.2 Mô hình hóa dữ liệu 44

3.1.1.3 Lưu trữ dữ liệu 45

3.1.1.4 Xác định dữ liệu trả về 45

3.1.1.5 Truy cập dữ liệu 46

3.1.1.6 Phương tiện truyền thông 46

3.1.2 Các bước để tạo ra một cơ sở dữ liệu đa phương tiện 46

3.2 Xử lí âm thanh bằng Cool Edit 47

3.3 Tổ chức cơ sở dữ liệu âm thanh nhạc cụ 48

3.3.1 Tổ chức cơ sở dữ liệu đa phương tiện 48

3.3.1.1 Thiết kế và kiến trúc của cơ sở dữ liệu đa phương tiện 48

3.3.1.2 Tổ chức cơ sở dữ liệu dựa trên nguyên tắc thống nhất 51

3.3.1.3 Mô tả trừu tượng các đối tượng đa phương tiện 52

3.3.1.4 Ngôn ngữ hỏi dữ liệu đa phương tiện 52

3.3.1.5 Kỹ thuật tìm kiếm 53

3.3.2 Tổ chức cơ sở dữ liệu âm thanh nhạc cụ 54

3.3.2.1 Siêu dữ liệu thể hiện nội dung 54

3.3.2.2 Nội dung âm thanh dựa trên tín hiệu 55

3.4 Cài đặt cơ sở dữ liệu âm thanh nhạc cụ dân tộc Việt Nam 56

3.4.1 Mô tả bài toán 56

3.4.2 Phân tích, thiết kế cơ sở dữ liệu âm thanh về nhạc cụ dân tộc 57

3.4.2.1 Bảng dữ liệu về âm thanh, âm thanh nhạc cụ dân tộc 57

3.4.2.2 Bảng dữ liệu về tác giả, người sáng tác bản nhạc 58

Trang 7

3.4.2.3 Bảng dữ liệu về nghệ sỹ, người trình bày bản nhạc 59

3.4.2.4 Lược đồ quan hệ của cơ sở dữ liệu âm thanh 59

3.4.4 Cài đặt chương trình hỗ trợ việc xây dựng, khai thác cơ sở dữ liệu âm thanh nhạc cụ dân tộc Việt Nam 60

3.4.4.1 Chức năng cập nhật thông tin của nhạc sỹ, người sáng tác nhạc 61

3.4.4.2 Chức năng cập nhật thông tin của nghệ sỹ, người biểu diễn nhạc 61

3.4.4.3 Chức năng cập nhật thông tin bản nhạc 62

3.4.4.4 Chức năng tìm kiếm và trích xuất nhạc 63

3.4.4.5 Chương trình nghe nhạc 64

3.5 Kết luận 64

KẾT LUẬN 66

Các kết quả đạt được 66

Hướng tìm hiểu, nghiên cứu và ứng dụng 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

Tài liệu tiếng Việt 68

Tài liệu tiếng Anh 68

Một số Website 69

Trang 8

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

ARMA, auto regressive moving-average Hồi qui trung bình

Internationaltelephony And Telegraph

Ủy ban điện thoại và điện tín viễn thông

DAC, Digital-to-Analog Converter Bộ chuyển đổi tín hiệu số sang

tín hiệu tương tự

LMD, Linked Multimedia Databases Cơ sở dữ liệu đa phương tiện

liên kết

RDBMS, Relational Database Management

System

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ

SGML, Standard General Markup Language Định dạng văn bản

Trang 9

SQNR, Signal to Quantizing Noise Ratio Tỉ lệ tín hiệu so với ồn lượng tử

Trang 10

DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG Danh mục các hình

Hình 1.1 Dữ liệu Đa phương tiện 8

Hình 1.2 Sử dụng nhạc cụ 11

Hình 2.1 Dạng sóng của tín hiệu âm thanh ghi nhận được 13

Hình 2.2 Tín hiệu liên tục theo thời gian 14

Hình 2.3 Tín hiệu rời rạc theo thời gian 15

Hình 2.4 Tín hiệu liên tục giá trị 15

Hình 2.5 Tín hiệu rời rạc giá trị 16

Hình 2.6 Tín hiệu tương tự 16

Hình 2.7 Tín hiệu số 16

Hình 2.8 Dạng sóng của âm thanh nguyên thủy 18

Hình 2.9 Dạng sóng của tín hiệu điện 18

Hình 2.10 Ngõ ra bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số 19

Hình 2.11 Thực hiện việc lấy mẫu 19

Hình 2.12 Kết quả của việc lấy mẫu các giá trị 19

Hình 2.13 Dạng sóng được tái tạo lại 20

Hình 2.14 Vòng tròn đơn vị thuộc mặt phẳng z 22

Hình 2.15 Cấu hình hệ thống xử lí tín hiệu tương tự bằng phương pháp số 24

Hình 2.16 Hàm lượng tử với bước lượng tử q=1 26

Hình 2.17 Lỗi lượng tử 27

Hình 2.18 Mô tả luật mã hóa 13 với biên độ dương 29

Hình 2.19 Kiến trúc của hệ thống mã hóa âm thanh 30

Hình 2.20 Mô tả sóng âm 31

Hình 2.21 Formant phân biệt ah, uh 34

Hình 2.22 Sự tương quan giữa âm thanh, âm nhạc và tiếng nói 34

Hình 2.23 Sóng âm không có tính nhạc của cánh cửa sập lại 34

Hình 2.24 Sóng âm của dây đàn Guitar có tính nhạc 35

Hình 2.25 Sóng của âm thanh có tính nhạc (a) và không có tính nhạc (b) 35

Trang 11

data error !!! can't not

read

Trang 12

read

Trang 13

read

Trang 14

read

Trang 15

read

Trang 17

read

Trang 18

read

Trang 19

read

Trang 20

read

Trang 21

read

Trang 22

read

Trang 23

read

Trang 24

read

Trang 26

read

Trang 27

read

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	450,76 KB