Тема: Двоичное кодирование звуковой информации. Глава: Кодирование и обработка графической и мультимедийной информации Учебник: Н.Угринович. Базовый курс. 9 класс.

Сигнал - способ передачи информации Сигналы Аналоговый (непрерывный) Дискретный (могут изменятся только в определённый момент времени и принимать заранее определённые значения) Речь человека Пение птиц Кардиограмма Музыкальный звук Изменение влажности воздуха Сигналы светофора Азбука Морзе Текст и символы

Кодирование звука Использование компьютера для обработки звука началось позднее, нежели чисел, текстов и графики. Звук – волна с непрерывно изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота, тем выше тон. Звуковые сигналы в окружающем нас мире необычайно разнообразны. Сложные непрерывные сигналы можно с достаточной точностью представлять в виде суммы некоторого числа простейших синусоидальных колебаний. Причем каждое слагаемое, то есть каждая синусоида, может быть точно задана некоторым набором числовых параметров – амплитуды, фазы и частоты, которые можно рассматривать как код звука в некоторый момент времени.

Аналоговые звуковые сигналы

Временная дискретизация звука В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Таким образом непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.

После дискретизации непрерывный сигнал представляется последовательностью чисел: , которые с помощью звуковой платы преобразуются в числовой двоичный код:

Двоичное кодирование в компьютере Вся информация, которую обрабатывает компьютер должна быть представлена двоичным кодом с помощью двух цифр: 0 и 1. Эти два символа принято называть двоичными цифрами или битами. С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организованно два важных процесса: кодирование и декодирование. Кодирование – преобразование входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, т.е. двоичный код. Декодирование – преобразование данных из двоичного кода в форму, понятную человеку. Привет!

Почему двоичное кодирование С точки зрения технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации оказалось намного более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента: 0 – отсутствие электрического сигнала; 1 – наличие электрического сигнала. Эти состояния легко различать. Недостаток двоичного кодирования – длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим количеством простых элементов, чем с небольшим числом сложных. Способы кодирования и декодирования информации в компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: числа, текст, графические изображения или звук.

Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации. Количество уровней громкости N определяет глубину кодирования или разрешение (R). Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. При этом количество уровней громкости равно N = 2 R = 2 16 = N = 2 R = 2 16 = Частота дискретизации ( υ )– количество измерений уровня сигнала в единицу времени. Одно измерение в секунду соответствует частоте 1 Гц измерений – 1 к Гц. Может принимать значения: 5,5 к Гц, 11 к Гц, 22,05 к Гц, 44,1 к Гц, 48 к Гц. Качество может быть очень плохим (при 8 битах и 5,5 к Гц) и очень хорошим (при 16 битах и 48 к Гц). Также различают режимы «моно» - одна звуковая дорожка и «стерео» - две звуковой дорожки.

Формула для расчёта размера цифрового аудиофайла: V = υ *R*t Оценим размер цифрового стерео- звукового файла длительностью звучания 2 секунды при среднем качестве звука (16 битов, 24 к Гц) Оценим размер цифрового стерео- звукового файла длительностью звучания 2 секунды при среднем качестве звука (16 битов, 24 к Гц) N = 16 бит* /с*2 с*2= бит= байт=187,5 Кбайт

Задания Оцените объем моноадуиофайла длительностью 10 с при частоте дискретизации 22,05 к Гц и разрешении 8 бит. Оцените объем моноадуиофайла длительностью 10 с при частоте дискретизации 22,05 к Гц и разрешении 8 бит. Определите объём памяти для хранения цифрового моноаудиофайла, время звучания которого составляет 2 минуты при частоте дискретизации 44,1 к Гц и глубине звука 16 бит. Определите объём памяти для хранения цифрового моноаудиофайла, время звучания которого составляет 2 минуты при частоте дискретизации 44,1 к Гц и глубине звука 16 бит.

Объём звукового файла 5,25 Мбайт, разрядность звуковой платы – 16. Какова длительность звучания этого файла, записанного с частотой дискретизации 22,05 к Гц? Объём звукового файла 5,25 Мбайт, разрядность звуковой платы – 16. Какова длительность звучания этого файла, записанного с частотой дискретизации 22,05 к Гц? Одна минута записи цифрового стерео аудио файла занимает на диске 2,6 Мбайт, разрядность звуковой платы – 8. С какой частотой дискретизации записан звук? Одна минута записи цифрового стерео аудио файла занимает на диске 2,6 Мбайт, разрядность звуковой платы – 8. С какой частотой дискретизации записан звук?

Для хранения звуковой информации требуются огромные объёмы памяти, поэтому звуковые файлы подвергаются сжатию: «избыточные» для человеческого восприятия звуковые частоты с малой интенсивностью, совпадающей по времени со звуковыми частотами с большой интенсивностью. Что позволяет сжатию файла в десятки раз, а также может привести к потере информации. Для хранения звуковой информации требуются огромные объёмы памяти, поэтому звуковые файлы подвергаются сжатию: «избыточные» для человеческого восприятия звуковые частоты с малой интенсивностью, совпадающей по времени со звуковыми частотами с большой интенсивностью. Что позволяет сжатию файла в десятки раз, а также может привести к потере информации. Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в формате WAV или в формате со сжатием MP3. Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в формате WAV или в формате со сжатием MP3.

Домашнее задание: Стр. 45 Задания: