Что такое звук? С помощью микрофона звук преобразуется в так называемый аналоговый электрический сигнал. sound_high_low.swf sound_quiet_aloud.swf Аналоговый сигнал – это произвольное изменение некоторой величины в заданном диапазоне. Звук – это колебания среды (воздуха, воды), которые воспринимает человеческое ухо.
Оцифровка Цифровой сигнал Оцифровка – это преобразование аналогового сигнала в цифровой код.
Дискретизация 0 T 2T2T 0 T 2T2T Временная дискретизация звука – процесс, при котором, во время кодирования непрерывного звукового сигнала, звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Чем больше амплитуда сигнала, тем громче звук. Аналоговый сигнал Цифровой сигнал
Частота дискретизации Качество цифрового звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени, т. е. частоты дискретизации. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее «лесенка» цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала. Частота дискретизации звука это количество измерений громкости звука за одну секунду. Измеряется в ГЦ.
Частота дискретизации Для кодирования звука в компьютерах чаще всего используются частоты дискретизации 8 кГц (плохое качество, но достаточно для распознавания речи), 11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц (звуковые компакт диски), 48 кГц (фильмы в формате DVD), 96 кГц и 192 кГц (высококачественный звук в формате DVD audio).
Глубина кодирования звука В процессе дискретизации на хранение одного отсчета в памяти отводится ограниченное место. Представим себе, что на один отсчет выделяется 3 бита. При этом код каждого отсчета – это целое число от 0 до 7. Весь диапазон возможных значений сигнала, от 0 до максимально допустимого, делится на 8 полос, каждой из которых присваивается номер (код). Все отсчеты, попавшие в одну полосу, имеют одинаковый код. Т.о. при кодировании звука выполняется дискретизация с потерей информации
Глубина кодирования звука Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука (уровень дискретизации) можно рассчитать по формуле. N = 2 I Недорогие звуковые карты имеют разрядность бит, большинство современных – 24 бита, что позволяет использовать 2 24 = различных уровней. Глубина (разрядность) кодирования звука это количество бит, которое отводится на одно измерение звука. Преобразование измеренного значения сигнала в число называется дискретизацией по уровню. Эту операцию выполняет аналого цифровой преобразователь (АЦП) звуковой карты.
Форматы графических файлов WAV (Waveform audio format), часто без сжатия (размер!) MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3, сжатие с потерями) WMA (Windows Media Audio, потоковый звук, сжатие) OGG (Ogg Vorbis, открытый формат, сжатие с потерями) С помощью оцифровки можно закодировать любой звук, который принимает микрофон (человеческого голоса, шум прибоя и т.п.). Однако у этого метода есть и недостатки: при оцифровке звука всегда есть потеря информации (из за дискретизации); звуковые файлы имеют, как правило, большой размер, поэтому в большинстве современных форматов используется сжатие.
Инструментальное кодирование MIDI (Musical Instrument Digital Interface) - цифровой интерфейс музыкальных инструментов (файлы *.MID) Точно воспроизводит звучание инструментов, без потери качества. В формате MIDI хранятся нота (высота, длительность) музыкальный инструмент (можно использовать 128 мелодических и 47 ударных инструментов) параметры звука (громкость, тембр) многоканальный звук (полифония) Нельзя закодировать человеческий голос MIDI-клавиатура
Задача 1 Производится одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и глубиной кодирования 24 бита. Запись длится 1 минуту, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Какое из приведенных ниже чисел наиболее близко к размеру полученного файла, выраженному в мегабайтах? 1) 0,2 2) 2 3) 34) 4 Решение: 16 кГц = Гц; V = M*i*t V = * 24 *60 = бит 2,7 Мбайт Наиболее близкое значение 3 Мбайта Ответ: 3)
Задача 2 Объем звукового файла 5,25 Мбайт, разрядность звуковой платы – 16. Какова длительность звучания этого файла (примерно), записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц? V = M * i * t t = 5,25 * 8 * 1024 *1024 / (22,05 * 1000 * 16) = 125 сек V = 5,25 Мбайт М = 22,05 кГц i = 16 бит t = V / (M * i)
Задача 3 Производится одноканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 64Гц. При записи использовались 32 уровня дискретизации. Запись длится 4 минуты 16 секунд, её результаты записываются в файл, причём каждый сигнал кодируется минимально возможным и одинаковым количеством битов. Вычислить размер полученного файла, выраженному в килобайтах? Решение: 32 = 2 5 – Глубина кодирования i=5 бит 4 мин 16 с = = 256 с V = = байт = 5 2 Кбайт = 10 Кбайт Ответ: 10 Кбайт.
Кодирование графической информации. №. Вопросы. 1. Пространственная дискретизация это. 2. Разрешающая способность экрана в графическом режиме определяется количеством. 3. Страница видеопамяти составляет 16 000 байтов. Дисплей работает в режиме 320x400 пикселей. Сколько цветов в палитре? 4. Определить глубину цвета в графическом режиме, в котором палитра состоит из 256 цветов. 5. 256-цветный рисунок содержит 120 байт информации. Из скольких точек он состоит? 6. Определите количество цветов в палитре при глубине цвета 16 бит. 7. Черно – белое растровое изображение имеет размер 10 Х 10 точек. Какой объем памяти займет это изображение? 8. Цветное (с палитрой 256 цветов) растровое изображение имеет размер 10 Х 10 точек. Какой объем памяти займет это изображение? 9. В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 65536 до 16.Во сколько раз уменьшится объем занимаемой им памяти?
1 из 13
Презентация на тему: Кодирование звуковой информации
№ слайда 1
Описание слайда:
№ слайда 2
Описание слайда:
Аналоговый и дискретный способы представления звука Звук - физическое явление, представляющее собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде. При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно. В аналоговой форме звук представляет собой волну, которая характеризуется: Высота звука определяется частотой колебаний вибрирующего тела. Громкость звука определяется энергией колебательных движений, то есть амплитудой колебаний. Длительность звука - продолжительность колебаний. Тембром звука называется окраска звука.
№ слайда 3
Описание слайда:
Дискретное представление звуковой волны 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. При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем ее величина изменяется скачкообразно.
№ слайда 4
Описание слайда:
Качество кодирования звуковой информации зависит от: Частотой дискретизации, т.е. количества измерений уровня сигнала в единицу времени. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования. Частота дискретизации измеряется в Гц- единица измерения частоты периодических процессов 1 Гц=1/с
№ слайда 5
Описание слайда:
Глубина кодирования звука Глубиной кодирования - это количество информации необходимое для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. N = 2i где N-количество уровней громкости цифрового звука где i - глубина кодирования звука. Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. Количество различных уровней сигнала (состояний при данном кодировании) можно рассчитать по формуле: N = 2i = 216 = 65536, В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код, наименьшему уровню звука будет соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему - 1111111111111111.
№ слайда 6
Описание слайда:
Качество оцифрованного звука Чем больше частота дискретизации и глубина кодирования звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука и тем лучше можно приблизить оцифрованный звук к оригинальному звучанию. Самое высокое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте дискретизации 48 000 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.
№ слайда 7
Описание слайда:
Звуковые редакторы Звуковые редакторы позволяют не только записывать и воспроизводить звук, но и редактировать его. Наиболее видными можно смело назвать, такие как Sony Sound Forge, Adobe Audition, GoldWave и другие. Оцифрованный звук представляется в звуковых редакторах в наглядной визуальной форме, поэтому операции копирования, перемещения и удаления частей звуковой дорожки можно легко осуществлять с помощью компьютерной мыши. Кроме того, можно накладывать, перехлёстывать звуковые дорожки друг на друга (микшировать звуки) и применять различные акустические эффекты (эхо, воспроизведение в обратном направлении и др.). Звуковые редакторы позволяют изменять качество цифрового звука и объём конечного звукового файла путём изменения частоты дискретизации и глубины кодирования. Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в звуковых файлах в универсальном формате WAV (формат компании Microsoft) или в форматах со сжатием OGG, МР3 (сжатие с потерями).
Выполнили учащиеся 9 класса
Руководитель Тарасова Ирина Николаевна
Звук представляет собой волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.
Человек воспринимает звуковые волны с помощью слуха в форме звука различной громкости и тона . Чем больше амплитуда звуковой волны,тем громче звук, чем больше частота колебаний, тем выше тон звука.
ЗВУКОВАЯ ВОЛНА
Амплитуда
Высокий громкий звук
Низкий тихий звук
Человеческое ухо воспринимает звук с частотой от 20 колебаний
в секунду (низкий звук) до 20 000 колебаний в секунду (высокий звук).
Человек может воспринимать звук в огромном диапазоне амплитуд, в котором максимальная амплитуда больше минимальной 10 раз
(в 100 тыс. млрд. раз). Для измерения громкости звука применяется специальная единица децибел (дБ). Уменьшение или увеличение громкости звука на 10 дБ соответствует уменьшению или увеличению амплитуды звука в 10 раз.
14
Звук
Громкость, дБ
Нижний предел чувствительности человеческого уха
0
Шорох листьев
10
Разговор
60
Гудок автомобиля
90
Реактивный двигатель
120
Болевой порог
140
Временная дискретизация- это ПРЕОБРАЗОВАНИЕ непрерывного звукового сигнала в цифровую дискретную форму
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенный уровень громкости.
Частота дискретизации звука -
это количество измерений громкости
звука за одну секунду
Для записи аналогового звука и его преобразование в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате.
Качества полученного цифрового звука зависит от количества измерений громкости звука в единицу времени, т.е. частоты дискретизации. Чем больше количество измерений производится за одну секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее «лесенка» цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала .
Глубина кодирования
Глубина кодирования звука- это количество информации, которое необходимо для
Кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука.
Если глубина кодирования равна 16 бит
N – количество уровней громкости
И тогда каждому уровню громкости присваивается свой 16-битовый двоичный код
Звуковы е редакторы .
Звуковые редакторы позволяют записывать, воспроизводить, редактировать звук.
Оцифрованный звук представляется в звуковых редакторах в наглядной форме, поэтому операция копирования, перемещения и удаления частей звуковой дорожки можно легко осуществлять с помощью мыши.
Звуковые редакторы позволяют изменять качества цифрового звука путём изменения частоты дискретизации и глубины кодирования.
Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в звуковых файлах в универсальном формате WAV, а так же в формате со сжатием MP3 .
