С начала 90-х годов ПК получили возможность работать со звуковой информацией. Каждый ПК, имеющий звуковую плату, микрофон, наушники или колонки, может записывать, сохранять и воспроизводить звуковую информацию. С графической информацией мы работаем посредством графических редакторов, со звуковой информацией с помощью редакторов аудиофайлов.

Звук представляет собой распространяющуюся в воздухе, воде или другой среде волну (колебания воздуха или другой среды) 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 больнее частота колебаний, тем выше тон звука.

Человеческое ухо воспринимает звук с частотой от 20 колебаний в секунду (низкий звук) до колебаний в секунду (высокий звук). Человек может воспринимать звук в огромном диапазоне амплитуд, в котором максимальная амплитуда больше минимальной в раз (в сто тысяч миллиардов раз). Для измерения громкости звука применяется специальная единица децибел (дБ).

Амплитуда – максимальное значение колеблющейся величины Амплитуда – максимальное значение колеблющейся величины Частота – число полных колебаний, совершаемых в единицу времени Частота – число полных колебаний, совершаемых в единицу времени

Каким Каким образом можно обработать звук? Если Если обрабатывать звук с помощью компьютера, то в какой форме должна быть волна? Какой Какой процесс лежит в основе получения цифрового звука?

Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенный уровень громкости.

Качество полученного цифрового звука зависит от количества измерений громкости звука в единицу времени, т. е. частоты дискретизации. Чем большее количество измерений производится за одну секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее «лесенка» цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала.

Частота дискретизации – количество измерений громкости звука за одну секунду. Частота дискретизации – количество измерений громкости звука за одну секунду.

Каждой «ступеньке» присваивается определенный уровень громкости звука. Уровни громкости звука можно рассматривать как набор N возможных состояний, для кодирования которых необходимо определенное количество информации i, которое называется глубиной кодирования звука.

Глубина кодирования звука – количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. Глубина кодирования звука – количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. N = 2 I

Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука можно рассчитать по формуле. В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16- битовый двоичный код, наименьшему уровню громкости будет соответствовать код , а наибольшему Пример: Пусть глубина кодирования звука составляет 16 битов, тогда количество уровней громкости звука равно N = 2 i = 2 16 =

Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет оцифрованный звук. Самое низкое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству телефонной связи, будет 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, будет при частоте дискретизации 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 объем цифрового стерео звукового файла длительностью звучания в одну секунду при среднем качестве звука (16 битов, измерений в секунду). Глубину кодирования необходимо умножить на количество измерений в одну секунду и умножить на 2 (стереозвук): 16 битов = битов = байтов = 93,75 Кбайт.

Качество оцифрованного звука зависит от частоты дискретизации частоты дискретизации глубины дискретизации глубины дискретизации моно / стерео (1 / 2 звуковые дорожки) моно / стерео (1 / 2 звуковые дорожки)

Звуковые редакторы позволяют не только записывать и воспроизводить звук, но и редактировать его. Оцифрованный звук представляется в звуковых редакторах в наглядной форме. Операции: копирования перемещения удаления частей звуковой дорожки накладывать звуковые дорожки друг на друга (микшировать звуки) применять различные акустические эффекты (эхо, воспроизведение в обратном направлении и др.).

При сохранении звука в форматах со сжатием отбрасываются «избыточные» для человеческого восприятия звуковые частоты с малой амплитудой, совпадающие по времени со звуковыми частотами с большой амплитудой. Применение такого формата позволяет сжимать звуковые файлы в десятки раз, однако приводит к необратимой потере информации (файлы не могут быть восстановлены в первоначальном виде).

Звуковые редакторы: Audacity (Linux) Audacity (Linux) Звукозапись (Windows) Звукозапись (Windows) WaveLab WaveLab Camtasia Studio Camtasia Studio Форматы файлов: WAV (без сжатия), MP3 (со сжатием) WAV (без сжатия), MP3 (со сжатием)

Кодирование графической информации Кодирование звуковой информации Пространственная дискретизация Временная дискретизация звука Разрешающая способность Частота дискретизации Глубина цвета Глубина кодирования звука

§ 1.5; задание 1.10

Стр. 44, задание 1.9 Стр. 44, задание 1.11

Стр. 188, практическая работа 1.5 «Кодирование и обработка звуковой информации»