© И.В.Муравьева,

Звуковая информация 1. ЗВУК представляет собой распространяющуюся волну в воздухе, воде или другой среде с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.

Примеры непрерывного звука

Человек воспринимает звуковые волны в форме звука различной громкости и тона. Чем больше частота колебаний, тем выше тон звука Чем больше амплитуда звуковой волны, тем громче звук. Время Амплитуда Низкий тихий звук Высокий громкий звук

Чтобы обрабатывать звук на компьютере, его надо дискретизировать Это значит, что звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенный уровень громкости.

Дискретный сигнал в компьютере с помощью звуковой карты превращается в последовательность нулей и единиц

Примеры дискретного звука:

. Звуковой файл – это файл, хранящий звуковую информацию в числовой двоичной форме.

Схема 1: Процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера: Звуковая волна МИКРОФОН Переменный электрический ток АУДИОадаптер (звуковая плата) Двоичный код ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА

Процесс воспроизведения звуковой информации, сохраненной в памяти компьютера Звуковая волна ДИНАМИК Переменный электрический ток АУДИОадаптер (звуковая плата) Двоичный код ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА

АУДИОадаптер (звуковая плата) – специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное: для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении непрерывного звука

ЧАСТОТА ДИСКРЕТИЗАЦИИ ( h ) – это количество измерений входного сигнала (громкости звука) за 1 секунду. Частота измеряется в герцах ( Гц). Одно измерение за 1 секунду соответствует частоте 1 Гц измерений за 1 секунду - 1 килогерц (к Гц). Характерные частоты дискретизации аудио адаптеров: 11 к Гц; 22 к Гц и 44,1 к Гц.

Глубина кодирования звука (i) ( или разрядность регистра адаптера) – это количество бит, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука.

Самое низкое качество оцифрованного звука равно частоте = 11 к Гц и глубине кодирования 8 битов.

Высокое качество соответствует частоте 44,1 к Гц и глубине кодирования 16 битов.

Если известна глубина кодирования звука (i), то количество уровней громкости (N) цифрового звука можно рассчитать по формуле: N = 2 i (1)

При глубине кодирования звука i = 8 бит количество уровней громкости N = 2 8 = 256;

При глубине кодирования звука i = 16 бит количество уровней громкости N = 2 16 =

Форматы сохранения звуковых файлов (расширение) Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в звуковых файлах в универсальном формате WAF, а также в формате со сжатием МР3.

Определение объема звукового файла (V) – (бит, байт, Кб, Мб…) Объем звукового файла определяется по формуле: V = t · h · I (2) Гдеt – время звучания файла, (сек, мин.) h - частота дискретизации, (Гц, к Гц); i - глубина кодирования звука, бит.

Из формулы (2) можно определить время, частоту и глубину кодирования звука: t = V/( h · i ) (3) h = V/( t · i )(4) i = V/( t · h) (5)

Размер цифрового моноаудиофайла ( V ) измеряется по формуле: V = t · h · I (бит) Размер цифрового стерео аудио файла, сигнал которого записан для 2-х колонок (раздельно кодируются левый и правый каналы звучания), определяется по формуле: V = 2 · t · h · I (бит)

Пример задачи Определить размер в байтах цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 к Гц и разрешении 8 бит. Решение: Формула для расчета размера в байтах : V = t · h · I /8, (для перевода в байты полученную величину надо разделить на 8 бит). 22,05 к Гц = 22,05 * 1000 Гц = Гц. V = t · h · I /8 = * 10 * 8/8= байт. Ответ: размер файла байт.

Решите самостоятельно Определить объем памяти для цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 2 минуты при частоте дискретизации 44,1 к Гц и разрешении 16 бит.