Что такое звук в информатике 7 класс
Перейти к содержимому

Что такое звук в информатике 7 класс

  • автор:

Аналоговый и цифровой звук. Технические средства мультимедиа.
презентация урока для интерактивной доски по информатике и икт (7 класс)

Презентация к уроку информатики в 7 классе по теме: Аналоговый и цифровой звук. Технические средства мультимедиа.

Скачать:

Вложение Размер
Файлanalogovyy_i_tsifrovoy_zvuk_tehnicheskie_sredstva_multimedia.pptx 2.43 МБ
Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Аналоговый и цифровой звук. Технические средства мультимедиа

История звукозаписывающей техники Создание компьютерного звука — это современный этап истории развития звуковой техники. С конца XIX века бурно развивались технические средства хранения и передачи информации . В конце XIX века знаменитым американским изобретателем Томасом Эдисоном был изготовлен фонограф. Принцип работы фонографа состоит в следующем. Речь, музыка или пение создают звуковые колебания, которые передаются на записывающую иглу фонографа. Игла, воздействуя на поверхность вращающегося воскового валика, оставляет на ней бороздку с изменяющейся глубиной — звуковую дорожку. При воспроизведении звука происходит обратный процесс: движение считывающей иглы по звуковой дорожке сопровождается ее колебаниями с той же частотой. Эти колебания превращаются фонографом в слышимый звук. Профиль звуковой дорожки на фонографе при сильном увеличении Фонограф Эдисона — первое в истории устройство для записи звука.

На этой же идее было основано производство целлулоидных грампластинок и механизмов, воспроизводящих записанный на них звук: граммофона и патефона. В середине XX века появился электрофон — электрический аналог патефона.

Аналоговое представление звука Звуковая дорожка грампластинки — это пример непрерывной формы записи звука. Такую форму называют аналоговой . В электрофоне колебания движущейся по звуковой дорожке иглы превращаются в непрерывный электрический сигнал.

Такой график называется осциллограммой. Он может быть получен с помощью прибора, который называется осциллографом. Электрический сигнал передается на динамик электрофона и превращается в звук.

В XX веке был изобретен магнитофон — устройство для записи звука на магнитную ленту. Здесь также используется аналоговая форма хранения звука. Только теперь звуковая дорожка — это не механическая бороздка с ямками, а линия с непрерывно изменяющейся намагниченностью. С помощью считывающей магнитной головки создается переменный электрический сигнал, который озвучивается акустической системой.

Раньше вся техника передачи звука была аналоговой. Это и телефонная связь, и радиосвязь. При телефонном разговоре звуковые колебания мембраны микрофона превращаются в переменный электрический сигнал, который передается по электрическим проводам. В принимающем телефоне они превращаются в звук.

Цифровое представление звука Любые данные в памяти компьютера хранятся в виде цепочек битов (принцип дискретности), т. е. последовательностей нулей и единиц. Современные компьютеры умеют работать со звуком. Значит и звук в компьютерной памяти хранится в дискретной форме, т. е. в виде цифр.

АЦП и ЦАП Запись звука происходит через микрофон, который создает непрерывный электрический сигнал, а воспроизведение — через динамики, которые звучат также под действием непрерывного электрического сигнала. Как же работа этих устройств совмещается с дискретными данными в памяти компьютера? Происходит преобразование аналоговой формы представления звука в дискретную и обратное преобразование. Первый процесс называется аналого-цифровым преобразованием (АЦП), второй — цифро-аналоговым преобразованием (ЦАП).

Аппаратные: звуковая карта, колонки, микрофон, дисководы CD-ROM , DVD — ROM Программные: драйверы устройств и программы воспроизведения звука и видео Носители мультимедиа-информации: CD , DVD — диски Средства мультимедиа

Микрофон и звуковая карта Микрофон используется для ввода звука в компьютер. Непрерывные электрические колебания, идущие от микрофона, преобразуются в числовую последовательность. Эту работу выполняет устройство, которое называется аудиоадаптером или звуковой картой Звуковая карта Микрофон

Технические средства мультимедиа для работы со звуком Звуковая карта Микрофон Наушники с микрофоном Звуковые колонки

Воспроизведение звука, записанного в компьютерную память, также происходит с помощью аудиоадаптера , преобразующего оцифрованный звук в аналоговый электрический сигнал звуковой частоты, поступающий на акустические колонки или стереонаушники. Наушники с микрофоном Звуковые колонки

Таким образом, звуковая карта совмещает в себе функции ЦАП и АЦП:

Технические средства для работы с видео и изображением видеокарта монитор web камера сканер видеокамера графический планшет телевизор цифровой фотоаппарат видеопроектор

Устройства для работы с видеокадрами Запись и воспроизведение видеофильмов на компьютере, как и работа со звуком, связаны с преобразованием ЦАП -АЦП. Для этих целей существуют специальные карты ввода/вывода видеоизображения. Оцифрованные и занесенные в компьютерную память видеокадры могут быть подвергнуты редактированию.

Устройства хранения мультимедиа информации лазерный диск flash память карта памяти внутренний жёсткий диск внешний жёсткий диск

Устройства хранения мультимедийной информации Звук, видео, графика, объединенные в мультимедиа приложение, требуют больших объемов памяти. Поэтому для их хранения нужны достаточно емкие и, желательно, недорогие носители. Этим требованиям удовлетворяют оптические компакт-диски . Наибольшей информаци­онной емкостью обладают цифровые видеодиски .

Домашнее задание: Параграфы 25, 26.

Тест : «Технология мультимедиа»

1. Кто в 1877 году изобрёл первый прибор для записи и воспроизведения звука – фонограф? Томас Эдисон Джон фон Нейман Самуэль Морзе Чарльз Беббидж

2. Технология, обеспечивающая одновременно работу со звуком, видеороликами, анимацией, статическими изображениями и текстами в интерактивном режиме называется… технологией создания видеороликов технологией мультипликации технологией мультимедиа

3. Характерными особенностями мультимедийных продуктов являются: работа только с текстовой информацией недружественный интерфейс широкие возможности навигации наличие интерактивного режима работы возможность быстрого поиска информации

4. Выберите устройства (их номера), которыми должен быть укомплектован компьютер для работы с мультимедийными продуктами: Сканер Видеокарта Графический планшет Принтер Web-камера Джойстик Аудиоколонки или наушники Микрофон Звуковая карта

5. Установите соответствие между мультимедийными продуктами и сферой их применения: Реклама товаров 1. Образование 2. Мультимедийные энциклопедии 2. Культура и искусство 3. Система компьютерного моделирования 3. Бизнес 4. Виртуальные экскурсии 4. Наука

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Использование ИКТ и средств мультимедиа на моих уроках французского языка

В наше время необходимо уметь пользоваться компьютером и Интернетом. Это способствует развитию социокультурных знаний,мотивирует на самостоятельную исследовательскую работу учащихся.В этой стать.

Использование ИКТ и средств мультимедиа на моих уроках французского языка

В наше время необходимо уметь пользоваться компьютером и Интернетом. Это способствует развитию социокультурных знаний,мотивирует на самостоятельную исследовательскую работу учащихся.В этой стать.

Аналоговый и цифровой звук

Презентация по теме «Аналоговый и цифровой звук» 8 класс.

Конспект и презентация к уроку в 8 классе по теме: «Технические средства мультимедиа. Компьютерные презентации»

Урок по информатики в 8 классеТема урока: «Технические средства мультимедиа. Компьютерные презентации»Тип урока: обобщение и систематизация знаний.Цели урока:Образовательная:·.

Презентация Мультимедиа. Аналоговый и цифровой звук

Презентация для 7 класса с тестом.

Технические средства мультимедиа. Компьютерные презентации

Презентация для 7 класса.

Тест «Цифровые ресурсы и технические средства обучения»

Тестирование в рамках КПК «ИКТ-компетенция педагога&quot.

7 класс Информатика «Кодирование звукового информации»
презентация к уроку по информатике и икт (7 класс)

7 класс Информатика Кодирование звугового информации.

Скачать:

Вложение Размер
Office presentation iconkodirovanie_zvukovoy_informatsii.ppt 2.07 МБ
Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Свойства : звук — продольная волна; распространяется в упругих средах (воздух, вода, различные металлы и т.д.); имеет конечную скорость. Звуковые колебания (волны) – механические колебания, частота которых лежит в пределах от 20 до 20 000 Гц. Звуковые колебания 20 Гц 20 000 Гц

громкость звука – зависит от амплитуды колебаний. Чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук. высота звука – определяется частотой колебаний воздуха. скорость звука – скорость распространения волн в среде. тембр звука – окраска звука, зависящая от источника звука (скрипка, рояль, гитара и т.д.). Единица громкости звука — децибел (дБ) (десятая часть бела). Названа в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона. sound_high_low.swf sound_quiet_aloud.swf

fourth.swf third.swf Зависимость громкости и высоты тона звука от интенсивности и частоты звуковой волны

Источник звука Уровень (дБ) Спокойное дыхание Не воспринимается Шёпот 10 Шелест листьев 17 Перелистывание газет 20 Обычный шум в доме 40 Прибой на берегу 40 Разговор средней громкости 50 Громкий разговор 70 Работающий пылесос 80 Поезд в метро 80 Концерт рок-музыки 100 Раскат грома 110 Реактивный двигатель 110 Выстрел из орудия 120 Болевой порог 120

Звуковая информация 2. Временная дискредитация звука 3. Частота дискредитации 4. Глубина кодирования звука 5. Качество оцифрованного звука 6. Звуковые редакторы

Аналоговый Дискретный физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем они изменяются непрерывно . физическая величина принимает конечное множество значений, причем они изменяются скачкообразно . Виниловая пластинка (звуковая дорожка изменяет свою форму непрерывно) Аудиокомпакт-диск (звуковая дорожка содержит участки с разной отражающей способностью)

t A(t) Временная дискретизация – это разбиение непрерывной звуковой волны на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого участка устанавливается определенная величина амплитуды.

КВАНТОВАНИЕ — процесс замены реальных значений сигнала приближенными с определенной точностью. БИТРЭЙТ (bitrate) — уровень квантования, объем информации в единицу времени (bits per second). То есть, какое количество информации о каждой секунде записи мы можем потратить. Измеряется в битах (bit).

Звуковая информация хранится в виде значений амплитуды, взятых в определенные моменты времени (т. е. измерения проводятся «импульсами»).

Для оцифровки звука используются специальные устройства: аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

Пусть глубина кодирования звука составляет 16 битов, тогда количество уровней громкости звука равно: N = 2 I = 2 16 = 65 536 В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код, наименьшему уровню звука будет соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему — 1111111111111111. ГЛУБИНА ДИСКРЕТИЗАЦИИ ЗВУКА ( I ) – это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. N – количество уровней громкости I – глубина кодирования

ЧАСТОТА ДИСКРЕТИЗАЦИИ ЗВУКА – это количество измерений громкости звука за одну секунду. 1 Гц = 1/с 1 кГц = 1000 /с Сэмплрэйт (samplerate) — частота дискретизации (или частота сэмплирования) — частота взятия отсчетов непрерывного во времени сигнала при его дискретизации (в частности, аналого-цифровым преобразователем — АЦП). sound_frequency.swf

Чем выше качество цифрового звука, тем больше информационный объем звукового файла. Параметр Глубина кодирования Частота дискретизации Телефонная связь 8 бит до 8 кГц Среднее качество 8 бит или 16 бит 8-48 кГц Звучание CD -диска 16 бит до 48 кГц

V = i * m * t * k V — объем звукового файла, i — глубина кодирования звука, m — частота дискретизации звука, t — длительность звучания файла, k — количество каналов звучания (режим моно k = 1, стерео k = 2)

Пример . Оцените информационный объем высокочественного стереоаудиофайла длительностью звучания 1 минута, если «глубина» кодирования 16 бит, а частота дискретизации 48 кГц. Информационный объем звукового файла длительностью в 1 секунду равен: 16 бит * 48 000 * 2 = 1 536 000 бит = 187,5 Кбайт Это значит, что битрейт или скорость воспроизведения должна быть равна 187,5 килобайт в секунду. Информационный объем звукового файла длительностью 1 минута равен: 187,5 Кбайт/с * 60 с = 11 Мбайт

Очистка от шумов Разделение стерео-записи на два различных файла: Микширование звука Наложение эффектов Редактирование звука — это любое это преобразование.

Звуковые редакторы позволяют изменять качество цифрового звука и объем звукового файла путем изменения частоты дискретизации и глубины кодирования. Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в звуковых файлах в универсальном формате WAV или в формате со сжатием МР3. При сохранении звука в форматах со сжатием отбрасываются «избыточные» для человеческого восприятия звуковые частоты с малой интенсивностью, совпадающие по времени со звуковыми частотами с большой интенсивностью. Применение такого формата позволяет сжимать звуковые файлы в десятки раз, однако приводит к необратимой потере информации (файлы не могут быть восстановлены в первоначальном виде).

WAVE (.wav) — наиболее широко распространенный формат. Используется в ОС Windows для хранения звуковых файлов. MPEG-3 (.mp3) — наиболее популярный на сегодняшний день формат звуковых файлов. MIDI (.mid ) — содержат не сам звук, а только команды для воспроизведения звука. Звук синтезируется с помощью FM- или WT-синтеза. Real Audio (.ra, .ram ) — разработан для воспроизведения звука в Internet в режиме реального времени. MOD (.mod) — музыкальный формат, в нем хранятся образцы оцифрованного звука, которые можно затем использовать как шаблоны для индивидуальных нот.

Задачи: Задача №1 . Подсчитать объем файла с 10 минутной речью записанного с частотой дискретизации 11025 Гц и разрядностью кода (глубина звука/размер аудио образца) 4 бита на 1 измерение — Что нам нужно вычислить в данной задаче? — Информационный объем звукового файла — Как мы можем его найти? по формуле: V = m * t * i * k Нам нужно перевести единицы измерения, минуты в секунды. Дано: t = 10мин, m = 11025 Гц i = 4бита Найти: V – ? Решение: V = v * t * i * k = 600сек * 11025 Гц * 4 бита * 1 = 26460000 (бит) = 3307500 (байт) = 3229, 98 (Кб) = 3,15 (Мб) Ответ: 3,15 (Мб)

Решите задачу в тетради: Задача №2. Подсчитать время звучания звукового файла объемом 3.5 Мбайт, содержащего стереозапись с частотой дискретизации 44 100 Гц и глубиной звука 16 бит.

Кодирование звуковой информации

«КОДИРОВАНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ»

Звуковые колебания (волны) – механические колебания, частота которых лежит в пределах от 20 до 20 000 Гц.

Звуковые колебания

Свойства :

  • звук — продольная волна;
  • распространяется в упругих средах (воздух, вода, различные металлы и т.д.);
  • имеет конечную скорость.

Звук представляет собой распространяющуюся в воздухе, воде или другой среде волну с непрерывно меняющейся интенсивностью и частотой.

Звук ниже диапазона слышимости человека называют инфразвуком ; выше: до 1 ГГц, — ультразвуком , от 1 ГГц — гиперзвуком .

Человеческое ухо воспринимает звук с частотой от 20 колебаний в секунду (низкий звук) до 20 000 колебаний в секунду (высокий звук).

 Единица громкости звука - децибел (дБ) (десятая часть бела). Названа в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона. громкость звука – зависит от амплитуды колебаний. Чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук. высота звука – определяется частотой колебаний воздуха. скорость звука – скорость распространения волн в среде. тембр звука – окраска звука, зависящая от источника звука (скрипка, рояль, гитара и т.д.). f http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/2abcc892-c29e-4e08-9026-50ae9f2ee5e1/svyk_har-ka.htm http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/1a23d17e-f585-417e-b33b-7c63cd72c6fa/sound_high_low.swf http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/fc97b4df-f9de-407f-94a6-1844bfcee73d/sound_quiet_aloud.swf 2

Единица громкости звука — децибел (дБ) (десятая часть бела).

Названа в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона.

  • громкость звука – зависит от амплитуды колебаний. Чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук.
  • высота звука – определяется частотой колебаний воздуха.
  • скорость звука – скорость распространения волн в среде.
  • тембр звука – окраска звука, зависящая от источника звука (скрипка, рояль, гитара и т.д.).

Источник звука Уровень (дБ) Спокойное дыхание Шёпот Не воспринимается Шелест листьев 10 17 Перелистывание газет 20 Обычный шум в доме 40 Прибой на берегу 40 Разговор средней громкости 50 Громкий разговор Работающий пылесос 70 80 Поезд в метро 80 Концерт рок-музыки 100 Раскат грома 110 Реактивный двигатель 110 Выстрел из орудия 120 Болевой порог 120 Ухо человека имеет порог слышимости, т.е. минимальную интенсивность звука, которую в состоянии слышать человек. Величина порога в тишине будет минимальной, а при наличии шума будет повышаться. Волны какой частоты вызывают у человека звуковые ощущения? Звук громкостью свыше 180 дБ может даже вызвать разрыв барабанной перепонки.

Источник звука

Обычный шум в доме

Прибой на берегу

Разговор средней громкости

Выстрел из орудия

Ухо человека имеет порог слышимости, т.е. минимальную интенсивность звука, которую в состоянии слышать человек. Величина порога в тишине будет минимальной, а при наличии шума будет повышаться.

Волны какой частоты вызывают у человека звуковые ощущения?

Звук громкостью свыше 180 дБ может даже вызвать разрыв барабанной перепонки.

СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗВУКА Аналоговый Дискретный физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем они изменяются непрерывно . физическая величина принимает конечное множество значений, причем они изменяются скачкообразно . Виниловая пластинка (звуковая дорожка изменяет свою форму непрерывно) Аудиокомпакт-диск (звуковая дорожка содержит участки с разной отражающей способностью)

СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗВУКА

физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем они изменяются непрерывно .

физическая величина принимает конечное множество значений, причем они изменяются скачкообразно .

Виниловая пластинка (звуковая дорожка изменяет свою форму непрерывно)

Аудиокомпакт-диск (звуковая дорожка содержит участки с разной отражающей способностью)

В процессе записи звука аудиоадаптер с определенным периодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в регистр двоичный код полученной величины. Затем полученный код из регистра переписывается в оперативную память компьютера. Качество компьютерного звука определяется характеристиками аудиоадаптера: Частотой дискретизации Разрядностью (глубина звука) .

В процессе записи звука аудиоадаптер с определенным периодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в регистр двоичный код полученной величины.

Затем полученный код из регистра переписывается в оперативную память компьютера. Качество компьютерного звука определяется характеристиками аудиоадаптера:

ЗВУКОВАЯ ВОЛНА Если всю амплитуду «разбить» на 8 «кусочков», то каждый из них будет кодироваться 3 битами. 110 101 100 011 010 001 000 1 сек. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Если 1 сек. записи разбить на 11 «кусочков», то частота дискретизации будет равна 11 Гц.

  • Частотой дискретизации
  • Разрядностью (глубина звука) .

Если всю амплитуду «разбить» на 8 «кусочков», то каждый из них будет кодироваться 3 битами.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Если 1 сек. записи разбить на 11 «кусочков», то частота дискретизации будет равна 11 Гц.

ЧАСТОТА ВРЕМЕННОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИИ - это количество измерений входного сигнала за 1 секунду. Частота измеряется в герцах (Гц). Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц. 1000 измерений за 1 секунду – 1 килогерц (кГц). Характерные частоты дискретизации аудиоадаптеров: 11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц и др.

ЧАСТОТА ВРЕМЕННОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИИ

— это количество измерений входного сигнала за 1 секунду.

Частота измеряется в герцах (Гц). Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц.

1000 измерений за 1 секунду – 1 килогерц (кГц).

Характерные частоты дискретизации аудиоадаптеров:

11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц и др.

 РАЗРЯДНОСТЬ РЕГИСТРА (ГЛУБИНА ЗВУКА) это число бит в регистре аудиоадаптера (количество уровней звука). Разрядность определяет точность измерения входного сигнала . Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно. Если разрядность равна 8, то при измерении входного сигнала может быть получено 2 8 = 256, а если разрядность равна 16 бит, то может быть получено 2 16 =65536 различных значений. Очевидно, что 16-разрядный аудиоадаптер точнее кодирует и воспроизводит звук, чем 8-разрядный.

РАЗРЯДНОСТЬ РЕГИСТРА (ГЛУБИНА ЗВУКА)

  • это число бит в регистре аудиоадаптера (количество уровней звука).

Разрядность определяет точность измерения входного сигнала . Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно.

Если разрядность равна 8, то при измерении входного сигнала может быть получено 2 8 = 256, а если разрядность равна 16 бит, то может быть получено 2 16 =65536 различных значений.

Очевидно, что 16-разрядный аудиоадаптер точнее кодирует и воспроизводит звук, чем 8-разрядный.

 ОБЪЕМ ЗВУКОВОГО ФАЙЛА I=m·t·i·k I – информационный объем файла m – частота дискретизации, Гц t – время звучания, сек. i – разрядность или глубина кодирования, бит k – количество каналов (Моно звук – 1 канал, Стерео звук – 2 канала)

ОБЪЕМ ЗВУКОВОГО ФАЙЛА

I информационный объем файла

m частота дискретизации, Гц

t время звучания, сек.

i разрядность или глубина кодирования, бит

k количество каналов

(Моно звук – 1 канал, Стерео звук – 2 канала)

 УРОВЕНЬ ИНТЕНСИВНОСТИ (АМПЛИТУДА) N=2 i где, i – разрядность или глубина кодирования, бит N – количество уровней интенсивности

УРОВЕНЬ ИНТЕНСИВНОСТИ (АМПЛИТУДА)

i разрядность или глубина кодирования, бит

N количество уровней интенсивности

Задача 1. Определить информационный объем стерео аудио файла длительностью звучания 1 секунда при глубине кодирования 16 бит и частоте дискретизации 48 кГц. Формулы: Дано: t=1 сек. i=16 бит V=48 кГц K=2 Найти: I- ? Решение: I=48000 Гц*1 сек.*16 бит*2=1536000 бит/8 =192000 байт/1024 =187,5 Кб I=Vtik Ответ: I= 187,5 Кб

Задача 1. Определить информационный объем стерео аудио файла длительностью звучания 1 секунда при глубине кодирования 16 бит и частоте дискретизации 48 кГц.

I=48000 Гц*1 сек.*16 бит*2=1536000 бит/8 =192000 байт/1024 =187,5 Кб

Ответ: I= 187,5 Кб

Задача 2. Определить информационный объем цифрового моноаудио файла, длительность звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 битов. Дано: t=1 0 сек. i= 8 бит V= 22,05 кГц K= 1 Найти: I- ? Решение: I= 22050Гц*10 сек.*8 бит*1=1764000 бит/8 =220500 байт/1024 =215,33 Кб Формулы: I=Vtik Ответ: I= 215,33 Кб

Задача 2. Определить информационный объем цифрового моноаудио файла, длительность звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 битов.

I= 22050Гц*10 сек.*8 бит*1=1764000 бит/8 =220500 байт/1024 =215,33 Кб

Ответ: I= 215,33 Кб

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 1. Определить объем памяти для хранения цифрового аудио­файла, время звучания которого составляет две минуты при частоте дискретизации 44,1 кГц и разрешении 16 битов. 2. В распоряжении пользователя имеется память объемом 2,6 Мб. Необходимо записать цифровой аудиофайл с длительностью звучания 1 минута. Какой должна быть частота дискретиза­ции, если разрядность равна 16 бит? 3. Объем свободной памяти на диске — 5,25 Мб, разрядность звуковой платы — 16. Какова длительность звучания цифро­вого аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц? 4. Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на дис­ке 1,26 Мб. Найдите разрядность звуковой платы, если частота дискретизации равна 22 кГц?

1. Определить объем памяти для хранения цифрового аудио­файла, время звучания которого составляет две минуты при частоте дискретизации 44,1 кГц и разрешении 16 битов.

2. В распоряжении пользователя имеется память объемом 2,6 Мб. Необходимо записать цифровой аудиофайл с длительностью звучания 1 минута. Какой должна быть частота дискретиза­ции, если разрядность равна 16 бит?

3. Объем свободной памяти на диске — 5,25 Мб, разрядность звуковой платы — 16. Какова длительность звучания цифро­вого аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц?

4. Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на дис­ке 1,26 Мб. Найдите разрядность звуковой платы, если частота дискретизации равна 22 кГц?

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

-80%

Представление звука в памяти компьютера

Звук представляет собой непрерывный сигнал — звуковую волну с меняющейся амплитудой и частотой.

Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека.

Чем больше частота сигнала, тем выше тон.

Частота звуковой волны выражается числом колебаний в секунду и измеряется в герцах (Гц, Hz).

Человеческое ухо способно воспринимать звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, который называют звуковым.

Количество бит, отводимое на один звуковой сигнал, называют глубиной кодирования звука.

Современные звуковые карты обеспечивают 16-, 32- или 64-битную глубину кодирования звука.

При кодировании звуковой информации непрерывный сигнал заменяется дискретным, то есть превращается в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

Процесс перевода звуковых сигналов от непрерывной формы представления к дискретной, цифровой форме называют оцифровкой.

Важной характеристикой при кодировании звука является частота дискретизации — количество измерений уровней сигнала за 1 секунду:

— 1 (одно) измерение в секунду соответствует частоте 1 Гц;

— 1000 измерений в секунду соответствует частоте 1 кГц.

Частота дискретизации звука — это количество измерений громкости звука за одну секунду.

Количество измерений может лежать в диапазоне от 8 кГц до 48 кГц (от частоты радиотрансляции до частоты, соответствующей качеству звучания музыкальных носителей).

Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука. Самое низкое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству телефонной связи, получается при частоте дискретизации 8000 раз в секунду, глубине дискретизации 8 битов и записи одной звуковой дорожки (режим «моно»). Самое высокое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте дискретизации 48000 раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек (режим «стерео»).

Необходимо помнить, что чем выше качество цифрового звука, тем больше информационный объем звукового файла.

Оценить информационный объём моноаудиофайла ( V ) можно следующим образом: V = N⋅f⋅k , где N — общая длительность звучания (секунд), f — частота дискретизации (Гц), k — глубина кодирования (бит).

Например, при длительности звучания 1 минуту и среднем качестве звука ( 16 бит, 24 кГц):

V = 60⋅24000⋅16 бит = 23040000 бит = 2880000 байт = 2812,5 Кбайт = 2,75 Мбайт.

При кодировании стереозвука процесс дискретизации производится отдельно и независимо для левого и правого каналов, что, соответственно, увеличивает объём звукового файла в два раза по сравнению с монозвуком.

Например, оценим информационный объём цифрового стереозвукового файла длительностью звучания 1 секунда при среднем качестве звука ( 16 битов, 24000 измерений в секунду). Для этого глубину кодирования необходимо умножить на количество измерений в 1 секунду и умножить на 2 (стереозвук):

V=16 бит * 24000⋅2 = 768000 бит = 96000 байт = 93,75 Кбайт.

Существуют различные методы кодирования звуковой информации двоичным кодом, среди которых можно выделить два основных направления: метод FM и метод Wave-Table.

Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, и, следовательно, может быть описан кодом. Разложение звуковых сигналов в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства — аналогово-цифровые преобразователи (АЦП).

Преобразование звукового сигнала в дискретный сигнал: a — звуковой сигнал на входе АЦП; б — дискретный сигнал на выходе АЦП.

Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Процесс преобразования звука представлен на рис. ниже. Данный метод кодирования не даёт хорошего качества звучания, но обеспечивает компактный код.

Звуковые файлы имеют несколько форматов. Наиболее популярные из них MIDI, WAV, МРЗ.

Формат MIDI (Musical Instrument Digital Interface) изначально был предназначен для управления музыкальными инструментами. В настоящее время используется в области электронных музыкальных инструментов и компьютерных модулей синтеза.

Формат аудиофайла WAV (waveform) представляет произвольный звук в виде цифрового представления исходного звукового колебания или звуковой волны. Все стандартные звуки Windows имеют расширение WAV.

Формат МРЗ (MPEG-1 Audio Layer 3) — один из цифровых форматов хранения звуковой информации. Он обеспечивает более высокое качество кодирования.

  1. https://www.yaklass.ru/p/informatika/10-klass/informatciia-i-informatcionnye-protcessy-11955/predstavlenie-nechislovoi-informatcii-v-kompiutere-12433/re-b2f76748-2c67-4268-8bc3-c1227079274c
  2. https://inf-ege.sdamgia.ru/problem?id=2509

-80%

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *