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 больше частота колебаний, тем выше тон звука

Процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера: !! Процесс воспроизведения звуковой информации, сохраненной в памяти ЭВМ:

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 1014 раз (в сто тысяч миллиардов раз). Для измерения громкости звука применяется специальная единица децибел (дБ).

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. Время (t) Громкость А (t)

N глубиной кодирования звука.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. Время (t) Громкость А (t)

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.

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).

Задача Определить информационный объем стерео аудио файла длительностью звучания 1 секунда при высоком качестве звука(16 битов, 48 к Гц). Запись условия T=1 сек I=16 бит H= 48 к Гц Стерео - ×2 V=? Решение V= T ×I × H × 2 V=1 ×16 × × 2= бит/8 = байт/1024 = 187,5 Кбайт

Задача (самостоятельно) Определить информационный объем цифрового аудио файла длительностью звучания которого составляет 10 секунда при частоте дискретизации 22,05 к Гц и разрешении 8 битов. Запись условия T=10 сек I=8 бит H= 22,05 к Гц Моно- ×1 V=? Решение V= T ×I × H × 2 V=10 ×8 × × 1= 10 × 8 × бит/8 = байт/1024 = 215,332/1024 Кбайт = 0,21 Мбайт

A Производится одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 48 к Гц и глубиной кодирования 16 бит. Запись длится 2 минуты, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Какое из приведенных ниже чисел наиболее близко к размеру полученного файла, выраженному в мегабайтах? 1) 112) 123) 134) 20 A Проводилась одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 16 к Гц и 24-битным разрешением. В результате был получен файл размером 3 Мбайт, сжатие данных не производилось. Какая из приведенных ниже величин наиболее близка к времени, в течение которого проводилась запись? 1) 30 сек 2) 60 сек 3) 90 сек 4) 120 сек

Решение задач. 90 Определить объем памяти для хранения цифрового аудио­ файла, время звучания которого составляет две минуты при частоте дискретизации 44,1 к Гц и разрешении 16 битов. 91 В распоряжении пользователя имеется память объемом 2,6 Мб. Необходимо записать цифровой аудиофайл с длительностью звучания 1 минута. Какой должна быть частота дискретиза­ции и разрядность? 92 Объем свободной памяти на диске 5,25 Мб, разрядность звуковой платы 16. Какова длительность звучания цифро­вого аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 22,05 к Гц? 93 Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на дис­ке 1,3 Мб, разрядность звуковой платы - 8. С какой частотой дискретизации записан звук?

94 Какой объем памяти требуется для хранения цифрового аудиофайла с записью звука высокого качества при условии, что время звучания составляет 3 минуты? 95 Цифровой аудиофайл содержит запись звука низкого качест­ва (звук мрачный и приглушенный). Какова длительность звучания файла, если его объем составляет 650 Кб? 96 Две минуты записи цифрового аудиофайла занимают на дис­ке 5,05 Мб. Частота дискретизации Гц. Какова раз­рядность аудиоадаптера? 97 Объем свободной памяти на диске 0,1 Гб, разрядность зву­ковой платы 16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации Гц?

Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ. Базовый курс. Учебник для 9 класса. – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний,2007 Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ. Учебник для 9 класса. – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний,2008