РазноеКомпрессия википедия – Двигатель с воспламенением однородной горючей смеси от сжатия — Википедия

Компрессия википедия – Двигатель с воспламенением однородной горючей смеси от сжатия — Википедия

Содержание

Сжатие данных с потерями — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 марта 2016; проверки требуют 13 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 марта 2016; проверки требуют 13 правок. У этого термина существуют и другие значения, см. Сжатие.

Сжатие данных с потерями (англ. lossy compression) — метод сжатия (компрессии) данных, при использовании которого распакованные данные отличаются от исходных, но степень отличия не существенна с точки зрения их дальнейшего использования. Этот тип компрессии часто применяется для сжатия аудио- и видеоданных, статических изображений, в Интернете (особенно в потоковой передаче данных) и цифровой телефонии. Альтернативой является сжатие без потерь.

Существуют две основных схемы сжатия с потерями:

  • В трансформирующих кодеках фреймы изображений или звука обычно трансформируются в новое базисное пространство и производится квантование. Трансформация может осуществляться либо для всего фрейма целиком (как, например, в схемах на основе wavelet-преобразования), либо поблочно (характерный пример — JPEG). Результат затем сжимается энтропийными методами.
  • В предсказывающих кодеках предыдущие и/или последующие отсчеты данных используются для того, чтобы предсказать текущий отсчет изображения или звука. Ошибка между предсказанными данными и реальными вместе с добавочной информацией, необходимой для производства предсказания, затем квантуется и кодируется.

В некоторых системах эти две техники комбинируются путём использования трансформирующих кодеков для сжатия ошибочных сигналов, сгенерированных на стадии предсказания.

Сжатие с потерями против сжатия без потерь[править | править код]

Преимущество методов сжатия с потерями над методами сжатия без потерь состоит в том, что первые делают возможной большую степень сжатия, продолжая удовлетворять поставленным требованиям, а именно — искажения должны быть в допустимых пределах чувствительности человеческих органов физических чувств.

Методы сжатия с потерями часто используются для сжатия аналоговых данных — чаще всего звука или изображений.

В таких случаях распакованный файл может очень сильно отличаться от оригинала на уровне сравнения «бит в бит», но практически неотличим для человека «на слух» и «на глаз» в большинстве применений.

Много методов фокусируются на физических особенностях органов чувств человека. Психоакустическая модель определяет то, как сильно звук может быть сжат без ухудшения воспринимаемого человеком качества звука. Недостатки, причинённые сжатием с потерями, которые заметны для человеческого уха или глаза, известны как артефакты сжатия.

Фотографии, записанные в формате JPEG, могут быть приняты судом в качестве доказательств несмотря на то, что изображение сжато с потерями.

Недостатки[править | править код]

При использовании сжатия с потерями необходимо учитывать, что повторное сжатие обычно приводит к деградации качества. Однако, если повторное сжатие выполняется без каких-либо изменений сжимаемых данных, качество не меняется. Так например, сжатие изображения методом JPEG, восстановление его и повторное сжатие с теми же самыми параметрами не приведёт к снижению качества. То же справедливо и для метода JPEG-LS в режиме сжатия с ограниченными потерями. Но в общем случае, когда декодированные данные подвергаются редактированию, несжатый оригинал целесообразно сохранять (или сжимать без потери данных).

Методы сжатия данных с потерями (примеры)[править | править код]

Компрессия изображений[править | править код]

Компрессия видео[править | править код]

Компрессия звука[править | править код]

Музыка[править | править код]
Речь[править | править код]
  • CELP
  • G.711
  • G.726
  • HILN (англ.)
  • Speex (отличается отсутствием патентных ограничений)
  • iLBC (Кодек со свободными условиями лицензирования)

Сжатие видео — Википедия

Сжатие видео (англ. Video compression) — технология цифровой компрессии телевизионного сигнала, позволяющая сократить количество данных, используемых для представления видеопотока. Сжатие видео позволяет эффективно уменьшать поток, необходимый для передачи видео по каналам радиовещания, уменьшать пространство, необходимое для хранения данных на носителе. Недостатки: при использовании сжатия с потерями появляются характерные, иногда отчётливо видные артефакты — например, блочность (разбиение изображения на блоки 8×8 пикселей), замыливание (потеря мелких деталей изображения) и т. д. Существуют и способы сжатия видео без потерь, но на сегодняшний день они уменьшают данные недостаточно.

Видео по сути своей является трёхмерным массивом цветных пикселей. Два измерения означают вертикальное и горизонтальное разрешение кадра, а третье измерение — время. Кадр — массив всех пикселей, видимых камерой в данный момент времени, или просто изображение. В видео возможны также так называемые полукадры (см.: чересстрочная развёртка).

Сжатие было бы невозможно, если бы каждый кадр был уникален и расположение пикселей было полностью случайным, но это не так. Поэтому можно сжимать, во-первых, саму картинку — например, фотография голубого неба без солнца фактически сводится к описанию граничных точек и градиента заливки. Во-вторых, можно сжимать похожие соседние кадры. В конечном счёте, алгоритмы сжатия картинок и видео схожи, если рассматривать видео как трёхмерное изображение со временем как третьей координатой.

Помимо сжатия с потерями видео также можно сжимать и без потерь. Это означает, что при декомпрессии результат будет в точности (бит к биту) соответствовать оригиналу. Однако при сжатии без потерь невозможно достигнуть высоких коэффициентов сжатия на реальном (не искусственном) видео. По этой причине практически всё широко используемое видео является сжатым с потерями (в том числе на потребительских цифровых видеодисках, видеохостингах, в спутниковом вещании). На веб-сайтах для маленьких роликов без звука иногда используются простые форматы GIF и APNG.

Сжатие видео и технология компенсации движения[править | править код]

Одна из наиболее мощных технологий, позволяющая повысить степень сжатия, — компенсация движения. При любой современной системе сжатия видео последующие кадры в потоке используют похожесть областей в предыдущих кадрах для увеличения степени сжатия. Однако, из-за движения каких-либо объектов в кадре (или самой камеры) использование подобия соседних кадров было неполным. Технология компенсации движения позволяет находить похожие участки, даже если они сдвинуты относительно предыдущего кадра.

Аналоговые принципы сжатия видеосигнала, основанные на особенностях зрения человека, известны с момента появления телевидения как такового, а вершин своего развития достигли в совместимых системах цветного телевидения NTSC, SECAM и, особенно, PAL. Именно благодаря сжатию данных удавалось передавать цветное изображение с разложением в 625 строк в полосе частот, изначально определенной для стандарта разложения 441 строка. В аналоговых системах для этого использовалось свойство линейчатости спектра телевизионного сигнала и снижение яркостной и цветовой чувствительности глаза в зоне мелких деталей. Таким образом, можно было передавать максимум информации в низкочастотной части спектра телевизионного сигнала (крупные детали изображения), но без особых потерь качества изображения срезать высокочастотную часть спектра, оставив в нем только первые гармоники сигналов, несущие информацию о мелких деталях. Информация о цветовой составляющей подвергалась еще большему ограничению по частоте и вдобавок ее спектр смещался таким образом, чтобы гармоники сигналов строчной частоты, несущих информацию о цвете, оказывались в промежутках между гармониками сигнала яркости. Цифровые же методы сжатия видеосигнала появились практически одновременно с появление АЦП, способных работать на видеочастоте и процессоров, способных выполнять арифметические операции примерно на трехкратной видеочастоте. Такие устройства начали выпускаться в начале 1980-х годов.

В таблице ниже показана неполная история развития международных стандартов видеосжатия

История стандартов видеосжатия
Год Стандарт Издатель Применение
1984 H.120 МСЭ-Т
1988 H.261 МСЭ-Т видеоконференция, видеосвязь
1993 MPEG-1 Part 2 ИСО, МЭК Video CD
1995 H.262/MPEG-2 Part 2 ИСО, МЭК, МСЭ-Т DVD Video, Blu-ray, Digital Video Broadcasting, SVCD
1996 H.263 МСЭ-Т видеоконференция, видеосвязь, видео в мобильных телефонах (3GP)
1999
MPEG-4 Part 2 ИСО, МЭК видео в Интернете (DivX, Xvid …)
2003 H.264/MPEG-4 AVC Sony, Panasonic, Samsung, ИСО, МЭК, МСЭ-Т Blu-ray, HD DVD, Digital Video Broadcasting, Apple TV
2009 VC-2 (Dirac) OИКиТ видео в Интернете, HDTV вещание, UHDTV
2013 H.265 ИСО, МЭК, МСЭ-Т

На конец 2011 года практически все алгоритмы сжатия видео (например, стандарты, принятые ITU-T или ISO) используют дискретное косинусное преобразование (DCT) или его модификации для устранения пространственной избыточности. Другие методы, такие как фрактальное сжатие и дискретное вейвлет-преобразование, также были объектами исследований, но сейчас обычно используются только для компрессии неподвижных изображений.

Использование большинства методов сжатия (таких, как дискретное косинусное преобразование и вейвлет-преобразование) влечёт также использование процесса квантования. Квантование может быть как скалярным, так и векторным, тем не менее, большинство схем сжатия на практике используют скалярное квантование вследствие его простоты.

Телевидение[править | править код]

Современное цифровое телевещание стало доступным именно благодаря видеокомпрессии. Телевизионные станции могут транслировать не только видео высокой четкости (HDTV), но и несколько телеканалов в одном физическом телеканале (6 МГц).

Хотя большинство видеоконтента сегодня транслируется с использованием стандарта сжатия видео MPEG-2, тем не менее новые и более эффективные стандарты сжатия видео уже используются в телевещании — например, H.264 и VC-1.

Компрессионная одежда — Википедия

Компрессионной называют упругую одежду (например, носки, колготки, рукава, чулки и т. д.), которая за счёт плотного облегания обеспечивает сжатие отдельных частей тела и их поддержку. Это помогает в первую очередь людям, вынужденным стоять в течение длительного времени, или тем, у кого наблюдаются нарушения кровообращения. Такой вид одежды может быть различной степени компрессии. Высшие степени требуют врачебной консультации. Использование компрессионной одежды на ногах может помочь предотвратить тромбоз глубоких вен и уменьшить отёк, особенно во время путешествий.

Компрессионную спортивную одежду нередко носят спортсмены во время тренировок, чтобы предотвратить трение и сыпь, а также уменьшить жёсткость (т.н. «забивание») мышц (за счёт динамического оттока крови) и ускорить восстановление после окончания упражнений.

Путём тестирования повторного спринта и броска игрока в крикет была обнаружена значительная разница (p > 0.05) достигаемая при более высокой средней температуре кожи, низкой оценке креатинкиназы после 24-часовой нагрузки и более низкой характеристики 24-часовой посленагрузочной боли в мышцах при ношении компрессионной одежды.[1]

Из материалов тестирования известно, что компрессионное белье увеличивало объем сгибания и разгибания, которые могли бы помочь снизить травмы подколенного сухожилия. Оно также уменьшило воздействие на 27% по сравнению с штанами для американского футбола.[2]

Преимуществами ношения компрессионной одежды являются:

  • Помогает снять боль от мышечной скованности.
  • Сокращение времени, необходимого для восстановления мышц.[3]
  • Когда используется нужное количество компрессии (варьируется в зависимости от области тела, обычно в диапазоне от 10 до 25 мм РТ. ст.), улучшается венозный отток и поступление кислорода к работающим мышцам.

Компрессионные чулки — это специализированные чулочно-носочные изделия, предназначенные для профилактики или предотвращения развития прогрессивных трофических расстройств, таких как отек, флебит и тромбоз.

Компрессионные чулки оказывают сжимающий эффект на конечность тем самым уменьшая диаметр растянутых вен, это приводит к увеличению скорости венозного кровотока и эффективности клапанов вен. Наибольший сдавливающий эффект чулки оказывают на щиколотки и постепенно становятся менее сдавливающие в сторону коленей и бедер. Во всех классах компрессия распределяется от 100% на лодыжке к 40% на бедре. Путём сжатия поверхностных вен, артерий и мышц, осуществляется циркуляция крови через узкие кровеносные русла путём «продавливания». В результате артериальное давление повышается, что вызывает больший прилив крови к сердцу и уменьшает количество «застойной» крови в ногах. Таким образом, компрессионная терапия помогает уменьшить венозное давление, предотвращает венозный застой и нарушение венозных стенок, а также снижает тяжесть и боль в ногах.

Высокие компрессионные чулки (выше колена) используют не только ради увеличения циркуляции крови, но и в случаях профилактики застоя крови в голени. Оптимальный градиент давления 18 мм рт. ст. на лодыжке, 14 мм рт. ст. на икре, и 10 мм рт. ст. в колене.

Компрессионная спортивная одежда — одежда спортсменов, сделанная из специализированных эластичных материалов, облегающих тело. Такая одежда поддерживает мышцы, усиливает движения спортсмена, сохраняя и возвращая энергию при растяжении и сокращении мышц во время физической активности.

Комплект компрессионной одежды обеспечивает спортсмену немного большую выносливость, силу, эффективность в расходе энергии.[4] Компрессионная одежда плотно прилегает к телу и позволяет лучше чувствовать каждое движение, а это означает более чёткий контроль ситуации.

Есть много типов компрессионной одежды, которая выполняет аналогичные функции, такие как тайтсы, футболки, носки, рукава и колготки.

Шорты и тайтсы[править | править код]

Компрессионные шорты и колготки обычно носят спортсмены в качестве нижнего белья . Они имеют облегающую форму, а при ношении, покрывает тело спортсмена до талии или до середины голени, как велосипедные шорты.

Совсем недавно, среди молодых спортсменов-мужчин снизилась популярность бандажей для защиты паха, а у такой одежды, как компрессионные шорты, наблюдается рост популярности, возможно потому, что выполнятся аналогичные функции, и выглядит это менее неловко . У многих из них имеется небольшой карман, который может содержать защитную чашку. Можно утверждать, что компрессионный шорты не удерживают чашки в правильном положении, плотно прилегают к телу и не двигаются, как в случае бандажа. Некоторые игроки носят компрессионные шорты поверх более традиционной защиты.[5]

Компрессионные шорты также являются популярными среди спортсменок, особенно среди тех, кто носит юбки или килты во время игры. В таких ситуациях, спортсмены надевают компрессионные шорты под юбку, и если она спадает или задирается, то их нижнее белье никто не увидит. Это особенно часто используется в женском лакроссе и хоккее на траве (как в не контактных видах спорта, в которых игроки часто носят юбки). При этом компрессионные шорты в разговорной речи определены как лайкра шорты. Женщины также надевают компрессионные шорты для игры в теннис, где, совсем недавно появились шорты, изготовленные с карманом для мяча. Существуют женские компрессионные шорты для использования до, во время и после беременности. Компрессионные шорты поддерживают верхние и нижние мышцы живота, порезы от кесарева сечения и паховые швы.[6]

  1. ↑ Duffield; Portus, M; Edge, J. (2007). «Comparison of three types of full-body compression garments on throwing and repeat-sprint performance in cricket players». British journal of sports medicine 41 (7): 409–14; discussion 414. doi:10.1136/bjsm.2006.033753. PMC 2465357. PMID 17341589
  2. ↑ Doan; Kwon, YH; Newton, RU; Shim, J; Popper, EM; Rogers, RA; Bolt, LR; Robertson, M; Kraemer, WJ (2003). «Evaluation of a lower-body compression garment». Journal of sports sciences 21 (8): 601–10. doi:10.1080/0264041031000101971. PMID 12875311
  3. ↑ Kraemer, WJ; Bush, JA; Wickham, RB; Denegar, CR; Gómez, AL; Gotshalk, LA; Duncan, ND; Volek, JS; et al. (2001). «Influence of compression therapy on symptoms following soft tissue injury from maximal eccentric exercise». The Journal of orthopaedic and sports physical therapy 31 (6): 282–90. doi:10.2519/jospt.2001.31.6.282. PMID 11411623.
  4. ↑ Doan BK, Kwon YH, Newton RU; et al. (Aug 2003). «Evaluation of a lower-body compression garment». J Sports Sci 21 (8): 601–10. doi:10.1080/0264041031000101971. PMID 12875311.
  5. ↑ «Where have all the jockstraps gone? Архивная копия от 23 декабря 2015 на Wayback Machine». Slate Magazine (2005-07-22).
  6. ↑ Компрессионное белье Украина (неопр.). new-face.com.ua. Дата обращения 25 октября 2016.

Компрессор аудиосигнала — Википедия

Компрессор (от англ. «compress» — сжимать, сдавливать) — это электронное устройство или компьютерная программа, выполняющее уменьшение (сжатие) динамического диапазона звукового сигнала; иными словами, компрессор позволяет сделать более узкой разницу между самым тихим и самым громким звуком.

В подавляющем большинстве компрессоры относятся к профессиональному звуковому оборудованию, так как встретить их в бытовой сфере можно крайне редко (применялись лишь в магнитофонах высших классов[уточнить]).

На сегодняшний день можно встретить ламповые, транзисторные и цифровые компрессоры.

Принцип работы и параметры компрессора[править | править код]

Суть работы компрессора состоит в том, что он непрерывно определяет уровень входного сигнала, и, если тот превышает заданное пороговое значение, компрессор его ослабляет на определённую величину (срабатывает).
Прибор, имеющий обратный компрессору принцип работы, называется экспандером.

Компрессор имеет четыре основных параметра:

  • Пороговый уровень (порог срабатывания) (англ. Threshold) — определяет уровень входного сигнала, выше которого компрессор начинает ослаблять сигнал. Выражается в децибелах.
  • Соотношение (степень сжатия) (англ. Ratio) — определяет интенсивность ослабления сигнала, выражается в формате «х:1», где «1» — превышение уровня выходного сигнала над пороговым уровнем равное 1 дБ, а «x» — соответствующее ему превышение уровня входного сигнала в децибелах над пороговым уровнем. Например, если установлено соотношение «2:1», то при превышении входным сигналом порогового уровня на 10 дБ на выходе компрессора сигнал будет на 5 дБ выше порогового уровня.
  • Время атаки (англ. Attack) — это время, которое проходит между превышением порогового значения и моментом достижения заданного соотношения. Выражается в миллисекундах. Эксперименты с этим параметром позволяют получить особые эффекты, например, можно сделать звук бас-барабана заметно чётче. Если атака установлена на 1 мс. и при этом соотношение (Ratio) «∞:1», что в реальной практике достигается при соотношении около «30:1», компрессор уже называется «лимитером» (англ. «to limit» — ограничивать), так как в данном случае на выходе компрессора уровень сигнала в любом случае не превышает пороговый. Однако, не каждый компрессор может быть использован в качестве лимитера, а лишь тот, у которого детектор уровня рассчитан на определение пиковых значений входного сигнала. Некоторые модели компрессоров имеют переключатель «Peak/RMS», то есть работа детектора в режиме определения пиковых значений, либо среднеквадратичных.
  • Время спада (восстановления) (англ. Release) — это время, которое проходит между тем, как уровень входного сигнала упал ниже порога, и моментом, когда компрессор перестаёт ослаблять сигнал. Также выражается в миллисекундах.

Для удобства многие компрессоры оснащаются тремя индикаторами уровня: уровень входа, выхода, а также индикатором ослабления сигнала. Все они позволяют наглядно наблюдать работу компрессора. Также практически все компрессоры на выходе имеют усилительный каскад, который позволяет компенсировать ослабление сигнала и получить на выходе «плотный» звук достаточного уровня.

Мгновенно срабатывающий компрессор превращается в АРУ — автоматический регулятор усиления. Устройство приводит любой сигнал к некоему заданному уровню. Используется, например, в АМ-радиоприёмниках и в телефонах.

Многообразие компрессоров и их применение[править | править код]

Компрессоры составляют класс приборов динамической обработки звукового сигнала. Существует множество разнообразных компрессоров — от самых простых до сложнейших, от универсальных до узкоспециализированных, от одно- до многоканальных. Примером узкоспециализированного типа является класс приборов, применяемых для удлинения продолжительности звучания ноты на электрогитаре — так называемый эффект «сустейна», который по сути представляет собой компрессор, который сначала ослабляет входной сигнал, а затем по мере его затухания усиливает его, делая его динамическую характеристику практически ровной.

На сегодняшний день без компрессоров не обходится ни одна сфера профессионального звукового оборудования — особенно это касается концертного звукоусиления, так как зачастую поведение любого входящего аудиосигнала на «живом» концерте является непредсказуемым, будь то голос или бас-гитара. Например, вокалист, активно двигаясь по сцене, непроизвольно меняет расстояние между ртом и микрофоном, что создаёт «провалы» в уровне сигнала — в этих случаях компрессор просто незаменим.

В студиях звукозаписи компрессоры также составляют неотъемлемую часть обработки звука. Однако, в отличие от концертного звука, в студиях компрессоры применяются с большой аккуратностью и только при необходимости. Выбор компрессора и настройка его параметров значительно зависит от профессионализма музыкантов, их манеры исполнения, и даже от музыкального стиля. К примеру, в рок-музыке компрессоры применяются очень активно и довольно жёстко, а в джазовой музыке, где хороший динамический диапазон имеет важное значение, компрессоры применяются очень редко и мягко. В электронной музыке компрессия используется повсеместно, без неё был бы невозможен, к примеру, всем известный звук басового барабана, он же «trance kick». При записи классической музыки компрессоры чаще всего не применяются.
Также, немаловажное значение компрессоры имеют в сфере современного студийного пост-продакшна. Для этого, как правило, применяются дорогие многополосные компрессоры, которые разделяют входящий сигнал на три или более частотные полосы (подобно кроссоверу) и позволяют индивидуально подобрать параметры компрессии для каждой из них. В студийной работе могут применяться методы как прямой, так параллельной компрессии. Особенно часто параллельная компрессия используется при обработке ударных и вокала.

В некоторых компрессорах можно встретить ряд дополнительных функций, например, «боковая цепь» (Side-chain), в которой, помимо основного входного сигнала, на дополнительный вход компрессора подаётся другой (боковой), каким-либо образом связанный с основным. В этом случае параметры компрессии основного сигнала устанавливаются в определённую зависимость от уровня или частотной характеристики бокового. Очень часто компрессоры составляют динамический блок обработки в акустических процессорах.

Компрессоры применяются в слуховых аппаратах для отображение широкого динамического диапазона звукового сигнала в узкий (остаточной) динамический диапазон слуха слабослышащего человека.[1]

  1. Вашкевич М.И., Азаров И.С., Петровский А.А. Косинусно-модулированные банки фильтров с фазовым преобразованием: реализация и применение в слуховых аппаратах. — М.: Горячая-линия-Телеком, 2014. — С. 113-117. — 210 с. — ISBN 978-5-9912-0437-8.

Двигатель с воспламенением однородной горючей смеси от сжатия — Википедия

Двигатель с воспламенением однородной горючей смеси от сжатия (HCCI, от англ. Homogeneous charge compression ignition) — двигатель внутреннего сгорания, в котором хорошо смешанное топливо и окислитель (обычно воздух) сжимаются до точки самовоспламенения. Как и при других видах сгорания, эта экзотермическая реакция выделяет энергию, которая может быть преобразована двигателем в тепло и полезную работу.

Такой двигатель сочетает в себе характеристики обычных бензинового и дизельного двигателей. Бензиновые двигатели используют однородную смесь и искровое зажигание. Современные дизельные двигатели используют стратифицированную смесь и зажигание от сжатия.

Также как в бензиновом двигателе, в HCCI впрыск топлива происходит на такте впуска. Однако вместо использования электрической искры для зажигания небольшой части топливной смеси, HCCI увеличивает плотность и температуру смеси до тех пор, пока по всему объёму не начнётся спонтанная реакция сгорания.

Таким же образом работают современные дизельные двигатели, однако в них впрыск происходит позже, во время цикла сжатия. Сгорание происходит на границе воздуха и топлива, создавая больше выбросов, позволяя как более обедненную смесь так и высокую температуру сгорания, что приводит к более высокому КПД.

Управление HCCI двигателем требует применения микропроцессорной системы управления и понимание физики воспламенения. Такие двигатели могут достигать сравнительно низких выбросов как бензиновые и такого же высокого КПД как дизельные.

Также HCCI двигатели достигают чрезвычайно низких выбросов оксидов азота NOx даже без применения каталитического нейтрализатора. Тем не менее для соответствия экологическим стандартам требуется нейтрализация несгоревших углеводородов и угарного газа.

Последние исследования показали что использование гибридного топлива(например смеси дизтоплива и бензина)помогает лучше контролировать процессы зажигания и сгорания в HCCI двигателях.

HCCI двигатели имеют долгую историю, хотя и не получили столь широкого распространения как бензиновые и дизельные. Такие двигатели были популярны до появления электрического искрового зажигания. Одним из таких двигателей является нефтяной(калоризаторный) двигатель в котором использовалась горячая испарительная камера для смешивания топлива с воздухом. Дополнительный нагрев совместно со сжатием создает условия для сгорания. Другим примером является компрессионный карбюраторный двигатель широко используемый в авиамоделизме.

Принцип[править | править код]

Смесь воздуха и топлива воспламеняется когда температура и давление смеси достаточно высоки. Концентрация и/или температура могут быть увеличены одним из следующих способов:

  • Увеличение степени сжатия
  • Предварительный нагрев газов наддува
  • Наддув
  • Увеличение или снижение рециркуляциии выхлопных газов

Сразу после воспламенения начинается сгорание, которое протекает очень быстро. При слишком раннем самовоспламенении или выделении чрезмерно большого количества энергии, высокое давление в цилиндрах может привести к разрушению двигателя. Поэтому при работе двигателя как правило используется обедненная смесь.

Преимущества[править | править код]

  • Так как HCCI двигатель работает в режиме обедненной смеси, он может работать с высокой степенью сжатия(>15) как у дизеля и имеют до 30% более высокую топливную чем обычные бензиновые двигатели.
  • Однородная топливная смесь позволяет более полное сгорание с меньшими выбросами. Так как максимальные температуры ниже чем в двигателях с искровым зажиганием, то количество образующихся оксидов азота NOx минимально. Также такой двигатель не выбрасывает сажу.
  • Двигатель может работать как на бензине, так и на дизеле и на большинстве альтернативных видов топлива.
  • Также HCCI позволяет избежать потерь на дросселирование, что дополнительно увеличивает эффективность.

Недостатки[править | править код]

  • Сложности с холодным пуском.
  • Высокие температура и скорость нарастания давления приводят к повышенному износу.
  • Самовоспламенение трудно контролировать, в отличие от традиционных двигателей, контролируемых с помощью свечей зажигания и топливных форсунок (у дизеля).
  • HCCI двигатели имеют малых диапазон мощности ограниченный при малых нагрузках условиями воспламенения обедненной смеси и при высоких нагрузках пределом давления в цилиндрах.
  • Выбросы угарного газа и несгоревших углеводородов выше чем у обычных бензиновых двигателей из-за неполного окисления (из-за низкой температуры и высокой скорости сгорания).

Способы управления[править | править код]

Двигатель с воспламенением однородной горючей смеси от сжатия сложнее в управлении чем другие ДВС. В бензиновых двигателях используются свечи зажигания для воспламенения топливной смеси. В дизельных двигателях сгорание начинается когда топливо впрыскивается в предварительно сжатый воздух. И в том и в другом случае зажигание происходит в определенный момент времени. В HCCI двигателях же, сжимается однородная смесь топлива и воздуха и сгорание начинается в произвольный момент когда температура и давление становятся достаточными для самовоспламенения. Это означает отсутствие какого-либо определенного инициатора зажигания который бы можно было контролировать. Двигатель должен быть спроектирован таким образом, чтобы условия самовоспламенения достигались своевременно. Для стабильной работы система управления двигателем должна управлять условиями которые инициируют сгорание. Такими способами могут быть: степень сжатия, температура и давление наддува, изменение процента рециркуляции выхлопных газов.

Степень сжатия[править | править код]

Имеют значения две степени сжатия. Геометрическая степень сжатия может изменяться с помощью подвижного поршня в верхней части ГБЦ. Такая система используется в авиамодельных компрессионных карбюраторных двигателях. Эффективная степень сжатия может быть уменьшена относительно геометрической закрытием впускного клапана либо слишком рано, либо слишком поздно с помощью системы изменения фаз газораспределения(VVT). Оба способа требуют энергозатрат для достижения нужного быстродействия. Также они являются дорогостоящими, но эффективными. Влияние степени сжатия на процесс сгорания в HCCI двигателе является предметом исследований.

Температура наддува[править | править код]

Самовоспламенение в HCCI весьма чувствительно к температуре. Простейшим способом используемым для контроля температуры является использование резистивных нагревателей на впуске, однако быстродействие такого подхода недостаточно для изменения температуры в ходе одного такта. Другим способом является быстрое управление температурой(FTM), он реализуется путём смешивания горячего и холодного воздуха на впуске. Этот способ обладает необходимым быстродействием, но дорог и имеет ограничения по производительности.

Процент рециркуляции выхлопных газов[править | править код]

Выхлопные газы могут быть очень горячими если подаются обратно в цилиндры непосредственно из выпускного тракта, либо холодными если они прошли рециркуляцию через впуск как это делается в системах рециркуляции выхлопных газов(EGR). Выхлопные газы влияют на процесс сгорания в HCCI двояким образом. Они разбавляют свежий заряд, отсрочивая воспламенение и уменьшая выделение энергии и соответственно результирующую мощность. Горячие же продукты сгорания напротив увеличивают температуру в цилиндре и ускоряют начало зажигания. Управление HCCI двигателями с помощью EGR было продемонстрировано экспериментально.

Изменяемые фазы газораспределения[править | править код]

Изменяемые фазы газораспределения(VVA) расширяют рабочий диапазон HCCI двигателя позволяя более точно контролировать совокупность параметров температура-давление-время в камере сгорания. Это может быть достигнуто следующими способами:

  • Управлением эффективной степенью сжатия: VVA на впуске может регулировать момент в который закрывается клапан впуска. Если это сделать после прохождения нижней мертвой точки, степень сжатия изменится за счет изменения давления.
  • Регулируя количество возвращённых в камеру сгорания горячих выхлопных газов: VVA может регулировать это либо повторным открытием клапанов, либо временем одновременного открытия впуска и выпуска. Изменение баланса поступающих холодных и горячих выхлопных газов позволяет контролировать температуру внутри цилиндра.

Электрогидравлические и бесклапанные системы изменения фаз газораспределения хотя и дают контроль над работой двигателя чрезмерно сложны и дороги, в то время как широко распространённые механические системы могут быть настроены для достижения необходимых режимов работы двигателя.

Смесь различных видов топлива[править | править код]

Другим способом увеличения рабочего диапазона двигателя является контроль за началом самовоспламенения и тепловыделением с помощью изменения самого состава топлива. Обычно это достигается за счёт смешивания нескольких топлив «на лету» в одном двигателе. Примером являются доступные на рынке двигатели использующие природный газ и этанол совместно с бензином/дизелем. Достичь этого можно различными способами:

  • Смешивание на входе: различные виды топлива смешиваются в жидкой фазе, одно с высокой воспламеняемостью(дизель) и другое с низкой(бензин). Момент зажигания в этом случае определяется составом смеси.
  • Смешивание в камере сгорания: одно топливо может впрыскиваться во впускной тракт, а другое непосредственно в цилиндр.
Непосредственный впрыск: PCCI или PPCI Сгорание[править | править код]

Непосредственный впрыск с воспламенением от сжатия(CIDI) — отработанная технология контроля момента самовоспламенения и тепловыделения использующаяся в дизельных двигателях. Двигатель с воспламенением предварительно смешанной(частично) горючей смеси от сжатия(PPCI или PCCI) это компромисс между простыми в управлении CIDI двигателями и более экологически чистыми HCCI двигателями, в частности с малым образованием сажи. Тепловыделение контролируется созданием горючей смеси которая дольше горит и менее склонна к детонации. Это делается путём впрыскивания смеси в такой момент, чтобы к началу воспламенения в цилиндре образовывались участки с различным соотношением топлива и воздуха. Сгорание начинается в разных точках камеры сгорания в различный момент времени там самым замедляя тепловыделение. Смесь формируется таким образом чтобы избежать обогащённых участков смеси приводящих к образованию сажи. Применение EGR и дизтоплива с высокой устойчивостью к воспламенению даёт больше времени на смешивание до воспламенения снижая число обогащённых участков смеси.

Предельное давление и скорость выделения тепла[править | править код]

В обычном ДВС сгорание происходит в режиме горения. Таким образом в каждый конкретный момент времени горит лишь некоторая часть топлива. Результатом этого являются сравнительно низкие давление и выделение энергии. В HCCI двигателях же вся топливовоздушная смесь воспламеняется одновременно и сгорает за меньшее время, при этом давление и выделение энергии значительно выше. Это повышает требования к прочности деталей двигателя.

Мощность[править | править код]

В ДВС изменение(увеличение) мощности происходит простым введением большего количества топлива в цилиндры. Так как скорость выделения тепла в таких двигателях сравнительно невелика, они могут выдерживать подобное увеличение мощности. Однако, в HCCI двигателях увеличение соотношения топливо/воздух приводит к росту давления и тепловыделения. К тому же многие способы управления HCCI двигателями подразумевают предварительный нагрев топлива, что приводит к уменьшению плотности, а следовательно и массы топливовоздушной смеси в камере сгорания снижая мощность. Из-за этого регулирование мощности HCCI двигателя является сложной задачей. Одним из способов является использование смешение топлив с различной стойкостью к самовоспламенению. Это уменьшает пиковое давление и тепловыделение и позволяет снизить коэффициент избытка воздуха. Другим способом является термическая стратификация топливовоздушной смеси таким образом, чтобы в разных точках сжимаемая смесь имела различную температуру и скорость горения. Третьим способом является ограничение работы двигателя в HCCI режиме только до при частичных нагрузках, переводя его в режим обычного сгорания(дизельного/бензинового) при полной мощности.

Выхлоп[править | править код]

Отличия от детонации[править | править код]

Моделирование HCCI двигателей[править | править код]

На 2019 год до стадии серийного производства доведены только двигатели Mazda SkyActive-G второго поколения(Skyactive-X), устанавливающиеся на Mazda 3. Двухлитровый двигатель оснащён турбонаддувом и имеет степень сжатия 18:1.

Также были продемонстрированы:

  • В 1994 году Honda представила мотоцикл EXP-2. Для имитации HCCI в двухтактном двигателе использовался выпускной клапан.
  • В 2007-2009 General Motors демонстрировала модифицированный 2.2L двигатель Ecotec. Двигатель работал в HCCI режиме при спокойной езде и переходил в обычный режим(цикл Отто, искровое зажигание) при максимальной мощности.
  • Mercedes-Benz создал прототип двигателя DiesOtto с управляемым самовоспламенением. Он был подемонстрирован в 2007 на Франкфуртском автошоу в составе прототипа F700.
  • Volkswagen разработал 2 прототипа на основе дизельного и бензинового двигателей соответственно.
  • В ноябре 2011 Hyundai представила GDCI двигатель работающие без свечей зажигания и использующий одновременно турбину и компрессор для контроля за самовоспламенением.
  • Британская компания Oxy-Gen Combustion в партнерстве с Michelin и Shell создала прототип HCCI двигателя работающего на максимальной мощности.

Сжатие аудиоданных — Википедия

Сжатие (компрессия) аудиоданных представляет собой процесс уменьшения скорости цифрового потока за счет сокращения статистической и психоакустической избыточности цифрового звукового сигнала.

Методы сокращения статистической избыточности аудиоданных также называют сжатием без потерь, а, соответственно, методы сокращения психоакустической избыточности — сжатием с потерями.

Сокращение статистической избыточности основано на учете свойств самих звуковых сигналов. Она определяется наличием корреляционной связи между соседними отсчетами цифрового звукового сигнала, устранение которой позволяет сокращать объем передаваемых данных на 15…25 % по сравнению с их исходной величиной. Для передачи сигнала необходимо получить более компактное его представление, что возможно осуществить с помощью ортогонального преобразования. Важными условиями применения такого метода преобразования являются:

  • возможность восстанавливать исходный сигнал без искажений
  • способность обеспечивать наибольшую концентрацию энергии в небольшом числе коэффициентов преобразования
  • быстрый вычислительный алгоритм

Этим требованиям отвечает модифицированное дискретно-косинусное преобразование (МДКП).

Уменьшить скорость цифрового потока позволяют методы кодирования, учитывающие статистику звуковых сигналов, например, вероятности появления уровней разной величины. Одним из таких методов является код Хаффмана, где наиболее вероятным значениям сигнала приписываются более короткие кодовые слова, а значения отсчетов, вероятность появления которых мала, кодируются кодовыми словами большей длины. Именно в силу этих двух причин в наиболее эффективных алгоритмах компрессии цифровых аудиоданных кодированию подвергаются не сами отсчеты звукового сигнала, а коэффициенты МДКП.

Подобные методы применяются при архивации файлов.

Сжатие аудиоданных с потерями основывается на несовершенстве человеческого слуха при восприятии звуковой информации. Неспособность человека в определенных случаях различать тихие звуки в присутствии более громких, называемая эффектом маскировки, была использована в алгоритмах сокращения психоакустической избыточности. Эффекты слухового маскирования зависят от спектральных и временных характеристик маскируемого и маскирующего сигналов и могут быть разделены на две основные группы:

  • частотное (одновременное) маскирование
  • временное (неодновременное) маскирование

Эффект маскирования в частотной области связан с тем, что в присутствии больших звуковых амплитуд человеческое ухо нечувствительно к малым амплитудам близких частот. То есть, когда два сигнала одновременно находятся в ограниченной частотной области, то более слабый сигнал становится неслышимым на фоне более сильного.

Маскирование во временной области характеризует динамические свойства слуха, показывая изменение во времени относительного порога слышимости (порог слышимости одного сигнала в присутствии другого), когда маскирующий и маскируемый сигналы звучат не одновременно. При этом следует различать явления послемаскировки (изменение порога слышимости после сигнала высокого уровня) и предмаскировки (изменение порога слышимости перед приходом сигнала максимального уровня). Более слабый сигнал становится неслышимым за 5 − 20 мс до включения сигнала маскирования и становится слышимым через 50 − 200 мс после его включения.

Наилучшим методом кодирования звука, учитывающим эффект маскирования, оказывается полосное кодирование. Сущность его заключается в следующем. Группа отсчетов входного звукового сигнала, называемая кадром, поступает на блок фильтров который разделяет сигнал на частотные поддиапазоны. На выходе каждого фильтра оказывается та часть входного сигнала, которая попадает в полосу пропускания данного фильтра. Далее, в каждой полосе с помощью психоакустической модели, анализируется спектральный состав сигнала и оценивается, какую часть сигнала следует передавать без сокращений, а какая лежит ниже порога маскирования и может быть переквантована на меньшее число бит. Для сокращения максимального динамического диапазона определяется максимальный отсчет в кадре и вычисляется масштабирующий множитель, который приводит этот отсчет к верхнему уровню квантования. Эта операция аналогична компандированию в аналоговом вещании. На этот же множитель умножаются и все остальные отсчеты. Масштабирующий множитель передается к декодеру вместе с кодированными данными для коррекции коэффициента передачи последнего. После масштабирования производится оценка порога маскирования и осуществляется перераспределение общего числа битов между всеми полосами.

Очевидно, что после устранения психоакустической избыточности звуковых сигналов их точное восстановления при декодировании оказывается уже невозможным. Методами устранения психофизической избыточности можно обеспечить сжатие цифровых аудиоданных в 10 − 12 раз без существенных потерь в качестве.

Структура кодера сжатия аудиоданных с потерями[править | править код]

Обобщенная структура кодера звукового сигнала с компрессией цифровых аудиоданных
  • Исходный цифровой звуковой сигнал разделяется на частотные поддиапазоны и сегментируется по времени в блоке временной и частотной сегментации.
  • Длина кодируемой выборки зависит от формы временной функции звукового сигнала. При отсутствии резких выбросов по амплитуде используется так называемая длинная выборка, обеспечивающая высокое разрешение по частоте. В случае же резких изменений амплитуды сигнала длина кодируемой выборки резко уменьшается, что дает более высокое разрешение по времени. Решение об изменении длины кодируемой выборки принимает блок психоакустического анализа, вычисляя значение психоакустической энтропии сигнала.
  • После сегментации сигналы частотных поддиапазонов нормируются, квантуются и кодируются. В наиболее эффективных алгоритмах компрессии кодированию подвергаются не сами отсчеты выборки звукового сигнала, а соответствующие им коэффициенты МДКП.
  • Учет закономерностей слухового восприятия звукового сигнала выполняется в блоке психоакустического анализа. Здесь по специальной процедуре для каждого частотного поддиапазона рассчитывается максимально допустимый уровень искажений (шумов) квантования, при котором они еще маскируются полезным сигналом данного поддиапазона.
  • Блок динамического распределения бит в соответствии с требованиями психоакустической модели для каждого поддиапазона кодирования выделяет такое минимально возможное их количество, при котором уровень искажений, вызванных квантованием, не превышал порога их слышимости, рассчитанного психоакустической моделью.
  • Также могут использоваться:
    • матрицирование стерео — сложение и вычитание левого и правого канала для устранения повторяющейся информации
    • специальные процедуры итерационных циклов, позволяющие управлять величиной энергии искажений квантования в поддиапазонах при недостаточном числе доступных для кодирования бит
    • процедуры линейного и обратного адаптивного предсказаний
    • техника сглаживания переходных шумов во временной области (Temporal Noise Shaping — TNS), позволяющая управлять микроструктурой искажений квантования внутри каждого поддиапазона кодирования

Многие другие приёмы могут послужить способом сократить объём данных звуковой информации. Даже простое сужение полосы частот сигнала вместе с уменьшением динамического диапазона может уже называться сжатием аудиоданных. Например, в стандарте сжатия звука в сотовой связи используется и то и другое. Стремясь удалить избыточность из звука, кодек при плохом качестве сигнала становится избирателен к определённым словам, упорно проглатывая их.

Для сжатых аудиоданных существует субъективная оценка качества, оцениваемая как процент людей, почувствовавших разницу с оригиналом.

Соответствие битрейта кодека MP3 в режиме стерео и процента людей заметивших разницу с оригиналом
Приблизительное количество людей, услышавших разницу между оригинальной и сжатой записями, % Битрейт сжатой записи, кбит/сек
0…1 320
5…30 256
30…40 192
40…70 128

Следует учесть тот факт, что качество получившегося материала зависит от характера сжимаемых данных, от жанра, наличия фона, помех. После сжатия, например MP3, на средних битрейтах, слушатели отмечают оловянность перкуссионных. А на голосе сжатие (даже сильное) отражается мало.

Википедия — свободная энциклопедия

Избранная статья

Американская экспедиция на К2 1953 года (англ. 1953 American Karakoram expedition) — американская экспедиция на вершину Чогори под руководством доктора Чарльза Хьюстона, состоявшаяся летом 1953 года и ставившая своей целью первое восхождение на второй по высоте восьмитысячник планеты. Это была пятая по счёту попытка восхождения на К2 и третья со стороны американских альпинистов.

Экспедиция вылетела из Нью-Йорка в Карачи 25 мая 1953 года и после почти месячного перехода к Базовому лагерю у подножия К2 начала свою работу на горе. За чуть менее чем полтора месяца осады ребра Абруццкого (Абруцци) были организованы восемь промежуточных лагерей. В последнем из них (на высоте 7770 м) 2 августа собрались все участники экспедиции, готовясь к финальному рывку. Однако в ночь на 3 августа на гору обрушился шторм, который не утихал последующие две недели. На пятые сутки пережидания непогоды неожиданно тяжело заболел один из сильнейших участников экспедиции Арт Гилки, которому требовалась немедленная эвакуация вниз, но альпинисты смогли её начать лишь 10 августа. Вечером того же дня Арт Гилки погиб в результате схода снежной лавины, но, даже не имея «на руках» больного, все альпинисты смогли спуститься в Базовый лагерь только 15 августа, претерпев все возможные испытания.

Хотя экспедиция не достигла своей главной цели, в альпинистских кругах на десятилетия вперёд она стала эталоном альпинистской взаимовыручки и, по словам Райнхольда Месснера, «самой потрясающей неудачей, которую только можно себе представить».

Хорошая статья

Солове́цкий ка́мень в Санкт-Петербурге — памятник жертвам политических репрессий в СССР и борцам за свободу. Он находится на Петроградской стороне в историческом центре города, на его старейшей площади — Троицкой. Этот сквер расположен рядом с местами, непосредственно связанными с политическими репрессиями в СССР — Домом политкаторжан, тюрьмой и некрополем Петропавловской крепости, Большим домом.

Памятник представляет собой гранитную глыбу, привезённую с территории бывшего Соловецкого лагеря, считающегося символом ГУЛАГа и советского государственного террора в целом. Он был установлен по инициативе и силами бывших политических заключённых и Санкт-Петербургской организации «Мемориал». Авторами памятника выступили художники Юлий Рыбаков и Евгений Ухналёв, которые в советское время сами пережили политическое заключение. Мемориал призван увековечить память не только о жертвах репрессивной системы и о борцах с ней, но в широком смысле он символизирует ценность свободы, прав человека и человеческого достоинства. Соловецкий камень является центральным местом мероприятий, посвящённых памяти жертв государственного террора в СССР, а также других правозащитных акций.

Изображение дня

«Дрозд-отшельник» — один из геоглифов Наски

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.