Кодирование звуковой информации Цифровая форма. Дискретизация и квантование.

Кодирование звуковой информации
Цифровая форма.
Дискретизация и квантование.
2011, МБОУ города Новосибирска «Лицей №130 имени академика М.А.Лаврентьева»
Гусельникова Е.В.
Дискретизация
Дискретизация – это разделение
пространства или времени на
фиксированные по размеру области или
отрезки.
Формы хранения
Аналоговая форма
В процессе сохранения звуковой
информации она должна быть
“оцифрована”, т.е. из аналоговой
непрерывной формы переведена в
цифровую дискретную.
Интенсивность звука строго
пропорциональна какой-либо
величине, причем эта величина имеет
непрерывный диапазон значений.
Цифровая форма
Преобразование
В основе кодирования звука с
использованием ПК лежит процесс
преобразования колебаний воздуха
в колебания электрического тока и
последующая дискретизация
аналогового электрического
сигнала.
Аналоговый сигнал — сигнал данных, у которого
каждый из представляющих параметров
описывается функцией времени и непрерывным
множеством возможных значений.
Звуковая карта
Операцию записи звука
осуществляет аналогоцифровой преобразователь
(АЦП)
Операцию вывода звука
осуществляет цифроаналоговый преобразователь
(ЦАП)
Работа любой звуковой карты
основана на переводе
аналогового сигнала,
поступающего в компьютер с
микрофона, в цифровой
дискретный вид, и на переводе
цифрового дискретного
звукового сигнала в аналоговый
непрерывный сигнал, который
воспроизводят динамики.
Преобразование
При преобразовании звуковой информации в
цифровую форму ее подвергают дискретизации и
квантованию.
Дискретизация и квантование
Дискретизация заключается в
замерах величины параметров
аналогового сигнала огромное
множество раз в секунду.
Полученной величине параметра
аналогового сигнала
сопоставляется определенное
значение из заранее выделенного
диапазона: 256 (8 бит) или 65536
(16 бит).
Привидение в соответствие
уровня сигнала определенной
величине диапазона и есть
квантование.
Качество кодирования
Как бы часто не проводили
измерения, все равно часть
информации будет теряться.
Чем чаще проводятся замеры,
тем точнее будет соответствовать
цифровой звук своему
аналоговому оригиналу.
Чем больше бит отведено под
кодирование уровня сигнала
(квантование), тем точнее
соответствие.
Звук хорошего качества будет содержать больше
данных и, следовательно, больше занимать
места на цифровом носителе информации.
Пример 1
Для записи качественной музыки аналоговый звуковой
сигнал измеряют более 44 000 раз в секунду и
квантуют 2 байтами. Определить объем звукового
файла, содержащего 1 минуту записи.
Решение:
1) Квантование: 2 байта = 16 бит.
2) За одну секунду записывается
44 000 * 16 = 704 000 /8 = 88 000 байт информации.
2) 88 000 / 1024  86 Кбайт.
3) Одна минута записи: (86 * 60) /1024  5 Мб.
Понятия
Качество кодирования звука зависит от:
• глубины кодирования звука - количество уровней звука
8-битовая глубина - 28=256 уровней звука
16-битовая глубина звука - 216=65536 уровней звука
• частоты дискретизации по времени – это количество измерений
входного сигнала за 1 секунду.
Частота измеряется в герцах (Гц).
Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц.
1000 измерений за 1 секунду – 1 килогерц (кГц).
Пример 2
Для записи человеческой речи аналоговый звуковой
сигнал кодируют с частотой 11 кГц и количеством
уровней 256. Определить в мегабайтах объем звукового
файла, содержащего 12 минут записи.
Решение:
1) Глубина звука: 256 значений => 8-битовая глубина.
2) За одну секунду записывается
(11 000 * 8) / 8 = 11 000 байт информации.
3) 11 000 / 1024  10,7 Кбайт.
4) 12 минут записи: (10,7 * 12 * 60) /1024  7,5 Мб.
8-)