Конспект урока информатики "Кодирование звуковой информации"

Кодирование и  Кодирование и  обработка звуковой  обработка звуковой  информации информации

Звук – это волна с  Звук – это волна с  непрерывно меняющейся  непрерывно меняющейся  амплитудой и  амплитудой  и частотой частотой

Чем больше амплитуда, тем  Чем больше амплитуда, тем  Чем больше частота, тем  Чем больше частота, тем  громче звук громче звук больше тон больше тон

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

Для измерения громкости  Для измерения громкости  "децибел" (дбл)   (дбл)  "децибел" звука применяется  звука применяется  специальная единица  специальная единица

ЗвукЗвук Нижний предел  Нижний предел  чувствительности  чувствительности  человеческого уха человеческого уха Шорох листьев Шорох листьев Разговор Разговор Гудок автомобиля Гудок автомобиля Реактивный двигатель Реактивный двигатель Болевой порог Болевой порог Громкость в  Громкость в  децибелах децибелах 00 1010 6060 9090 120120 140140

Для того чтобы компьютер  Для того чтобы компьютер  мог обрабатывать звук,  мог обрабатывать звук,  непрерывный звуковой сигнал  непрерывный звуковой сигнал  должен быть преобразован в  должен быть преобразован в  цифровую дискретную форму  цифровую дискретную форму  с помощью временной  временной  с помощью  дискретизации. .  дискретизации

Для записи аналогового звука и его  Для записи аналогового звука и его  преобразования в цифровую форму  преобразования в цифровую форму  используется микрофон, подключенный к  используется микрофон, подключенный к  звуковой плате. Качество полученного  звуковой плате. Качество полученного  цифрового звука зависит от количества  цифрового звука зависит от количества  измерений уровня громкости звука в единицу  измерений уровня громкости звука в единицу  частоты дискретизации. Чем  времени, т. е. частоты дискретизации . Чем  времени, т. е.  большее количество измерений производится  большее количество измерений производится  за 1 секунду (чем больше частота  за 1 секунду (чем больше частота  дискретизации), тем точнее "лесенка"  дискретизации), тем точнее "лесенка"  цифрового звукового сигнала повторяет  цифрового звукового сигнала повторяет  кривую диалогового сигнала. кривую диалогового сигнала.

Характеристика цифрового  Характеристика цифрового  звука: звука: 1. Частота 1. Частота 2. Глубина 2. Глубина

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

Частота дискретизации звука  Частота дискретизации звука  может лежать в диапазоне от  может лежать в диапазоне от  8000 до 48 000 измерений  8000 до 48 000 измерений  громкости звука за одну  громкости звука за одну  секунду. (Гц) секунду. (Гц)

Глубина кодирования  Глубина кодирования   ­ это количество  звука ­ это количество  звука информации, которое  информации, которое  необходимо для кодирования  необходимо для кодирования  дискретных уровней  дискретных уровней  громкости цифрового звука. громкости цифрового звука.

Если известна глубина  Если известна глубина  кодирования, то количество  кодирования, то количество  уровней громкости цифрового  уровней громкости цифрового  звука можно рассчитать по  звука можно рассчитать по  N = 2N = 2II = 2 = 21616 = 65 536.   = 65 536.  формуле N = 2N = 2II. Пусть глубина  . Пусть глубина  формуле  кодирования звука составляет  кодирования звука составляет  16 битов, тогда количество  16 битов, тогда количество  уровней громкости звука равно: уровней громкости звука равно:

Режимы Режимы

Качество оцифрованного  Качество оцифрованного  звука звука

Чем больше частота и  Чем больше частота и  глубина дискретизации звука,  глубина дискретизации звука,  тем более качественным  тем более качественным  будет звучание  будет звучание  оцифрованного звука.  оцифрованного звука.

Самое низкое качество оцифрованного звука,   оцифрованного звука,  Самое низкое качество соответствующее качеству телефонной связи,  соответствующее качеству телефонной связи,  получается при частоте дискретизации 8000  получается при частоте дискретизации 8000  раз в секунду, глубине дискретизации 8 битов  раз в секунду, глубине дискретизации 8 битов  и записи одной звуковой дорожки (режим  и записи одной звуковой дорожки (режим  "моно").  "моно").  Самое высокое качество оцифрованного звука,   оцифрованного звука,  Самое высокое качество соответствующее качеству аудио­CD,  соответствующее качеству аудио­CD,  достигается при частоте дискретизации 48 000  достигается при частоте дискретизации 48 000  раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов  раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов  и записи двух звуковых дорожек (режим  и записи двух звуковых дорожек (режим  "стерео"). "стерео").

Объем файла (бит) =  Объем файла (бит) =  частота (Гц) * частота (Гц) * глубина (бит) *  глубина (бит) *  время (сек) *  время (сек) *  режим (моно = 1, стерео = 2) режим (моно = 1, стерео = 2)

Звуковые редакторы  Звуковые редакторы  позволяют не только  позволяют не только  записывать и воспроизводить  записывать и воспроизводить  звук, но и редактировать его  звук, но и редактировать его

Звуковые редакторы позволяют  Звуковые редакторы позволяют  изменять качество цифрового  изменять качество цифрового  звука и объем звукового файла  звука и объем звукового файла  путем изменения частоты  путем изменения частоты  дискретизации и глубины  дискретизации и глубины  кодирования. Оцифрованный  кодирования. Оцифрованный  звук можно сохранять без  звук можно сохранять без  сжатия в звуковых файлах в  сжатия в звуковых файлах в  универсальном формате WAVWAV   универсальном формате  или в формате со сжатием МР3МР3.. или в формате со сжатием

1. Подсчитать объем файла с 10 минутной  речью записанного с частотой  дискретизации 11025 Гц и разрядностью  кода 4 бита на 1 измерение.  2. Подсчитать время звучания звукового  файла объемом 3.5 Мбайт, содержащего  стереозапись с частотой дискретизации 44  100 Гц и разрядностью кода 16 бит на 1  измерение.