Поделиться
А8.ppt
Подготовка к ЕГЭ по теме: «Кодирование звуковой информации».
учитель информатики
МОУ «СОШ №5» г.Саратова
Пяток Маргарита Яковлевна
Презентация для подготовки к ЕГЭ по теме: «Кодирование звуковой информации» по информатике в формате Power Point. В данной презентации для школьников (10-11 классов) изложен необходимый теоретический материал, что такое звук, как он оцифровывается, как он хранится в памяти компьютера, как кодируется. Вводятся основные понятия, как частота дискретизации, глубина кодирования звука и их единицы измерения. Также приводится набор формул, необходимый для решения задач по данной теме. В презентации производится разбор задачи (из демонстрационных вариантов ЕГЭ). В работе содержится большое количество задач для самостоятельной работы по данной теме, с целью закрепления навыков решения подобных задач. Автор презентации: учитель информатики МОУ «СОШ №5» г.Саратова Пяток Маргарита Яковлевна.
Кодирование звуковой информации.
Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон.
Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть оцифрован, т.е. превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).
В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.
Представление непрерывного звукового сигнала в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства – аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). АЦП и ЦАП являются компонентами звуковых карт.
Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени A(t) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность "ступенек".
Каждой "ступеньке" присваивается значение уровня громкости звука, его код (1, 2, 3 и так далее). Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний, соответственно, чем большее количество уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, тем большее количество информации будет нести значение каждого уровня и тем более качественным будет звучание.
Разрядность звуковой карты (R) - это количество распознаваемых дискретных уровней сигналов. Современные звуковые карты обеспечивают 8,16,32,64 - глубину кодирования звука. Количество различных уровней сигнала (состояний при данном кодировании) можно рассчитать по формуле: N=2I, где I - глубина звука.
И так, качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.
Количество измерений в секунду может лежать в диапазоне от 8000 до 48000, то есть частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц. При частоте 8 кГц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 кГц – качеству звучания аудио-CD. Возможны как моно-, так и стереорежимы.
Звуковая информация может быть представлена в аналоговой или дискретной форме:
при аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, и её значения изменяются непрерывно,
при дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, и её величина изменяется скачкообразно.
Частота дискретизации (η) - это количество измерений уровня сигнала в единицу времени.
Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования.
Одно измерение в секунду соответствует частоте 1 Гц (Герц).
1000 измерений в секунду - 1 кГц = 1000Гц.
Частота, с которой происходит выборка сигналов, может принимать значения от 5,5 кГц до 48 кГц.
Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.
Качество звука в дискретной форме может быть очень плохим (при 8 битах и 5,5 кГц) и очень высоким (при 16 битах и выше 40 кГц), так же как радиотрансляция и аудиоCD.
При подготовке к сдаче ЕГЭ следует знать:
Разбор задачи
Производится одноканальная (моно) цифровая звукозапись. Значение сигнала фиксируется 48 000 раз в секунду, для записи каждого значения используется 32 бит. Запись длится 4 минуты, её результаты записываются в файл, сжатия данных не производится. Какая из приведённых ниже величин наиболее близка к размеру полученного файла?
44 Мбайт 125 Мбайт
87 Мбайт 175 Мбайт
Решение: Объем звукозаписи (размер моноаудиофайла) определяют по формуле: V = R · t ·η
где η - частота дискретизации, R - разрешение, t - время
η = 48 000 Гц = 48*103 Гц
R = 32 бита = 32/8 = 4 байта
t = 4 мин = 4*60 = 240 сек
V = 48*103*4*240 = 3*16*(5*2)3*4*3*8*5*2 = 5625*213 байт.
Выразим в мегабайтах: 1 мегабайт = 220 байт
213*5625/220 = 5625/27 = 5625/128 = 43,95 ≈ 44 мегабайта.
Разбор задачи
Аналоговый звуковой сигнал был дискретизирован сначала с использованием 64 уровней дискретизации сигнала, а затем с использованием 4096 уровней дискретизации сигнала. Во сколько раз увеличился информационный объем оцифрованного звука?
1) 64
2) 8
3) 2
4) 12
Решение: Количество различных уровней сигнала (состояний при данном кодировании) можно рассчитать по формуле: N=2I, где I - глубина звука.
V1 = R1 · t ·η , V2 = R2 · t ·η ; V2 / V1 = R2 · t ·η/ R1 · t ·η = R2/ R1
64 уровням дискретизации сигнала соответствует глубина кодирования 6 бит, т. к. 64 = 26.
Аналогично для 4096 = 212 уровней — глубина кодирования 12 бит.
Информационный объём зависит от глубины кодирования, поэтому объём увеличился в 12 / 6 = 2 раза.
Ответ: 3
Задачи для тренировки на тему: «Кодирование звуковой информации. Размер цифрового файла».
Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 1 мин. если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно: а) 16 бит и 8 кГц; б) 16 бит и 24 кГц.
Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 20 с, если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно 8 бит и 8 кГц;
Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 32 кГц его объем равен 700 Кбайт;
Какой объем данных имеет моноаудиофайл, длительность звучания которого 1 секунда, при среднем качестве звука (16 бит, 24 кГц)?
Рассчитайте объем стереоаудиофайла длительностью 20 секунд при 20-битном кодировании и частоте дискредитации 44.1 кГц.
Определите количество уровней звукового сигнала при использовании 8-битных звуковых карт.
Оцените информационный объем стерео аудиофайла длительностью звучания 30 с, если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно 8 бит и 8 кГц;
Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 1 мин. если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно:16 бит и 48 кГц.
Задачи для тренировки
Используемая литература и эл.ресурсы:
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
