«КОДИРОВАНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ» ЗВУКОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ Звуковые колебания (волны) – механические колебания, частота которых лежит в пределах от 20 до 20 000 Гц. Звуковые колебания 20 Гц 20 000 Гц Свойства: • звук - продольная волна; • распространяется в упругих средах (воздух, вода, различные металлы и т.д.); • имеет конечную скорость. ХАРАКТЕРИСТИКИ Единица громкости звука ЗВУКА децибел (дБ) (десятая часть • громкость звука – зависит от амплитуды колебаний. Чем больше бела). амплитуда колебаний, тем громче Названа в честь f звук. Александра Грэхема Белла, изобретателя • высота телефона. звука – определяется частотой колебаний воздуха. • скорость звука – скорость распространения волн в среде. • тембр звука – окраска зависящая от источника (скрипка, рояль, гитара и т.д.). звука, звука УРОВНИ ГРОМКОСТИ ЗВУКА ОТ РАЗНЫХ ИСТОЧНИКОВ Источник звука Уровень (дБ) Спокойное дыхание Не воспринимается Шёпот 10 Шелест листьев 17 Перелистывание газет 20 Обычный шум в доме 40 Прибой на берегу 40 Разговор средней громкости 50 Громкий разговор 70 Работающий пылесос 80 Поезд в метро 80 Концерт рок-музыки 100 Раскат грома 110 Реактивный двигатель 110 Выстрел из орудия 120 Болевой порог 120 СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗВУКА Аналоговый физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем они изменяются непрерывно. Виниловая пластинка (звуковая дорожка изменяет свою форму непрерывно) Дискретный физическая величина принимает конечное множество значений, причем они изменяются скачкообразно. Аудиокомпакт-диск (звуковая дорожка содержит участки с разной отражающей способностью) В процессе записи звука аудиоадаптер с определенным периодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в регистр двоичный код полученной величины. Затем полученный код из регистра переписывается в оперативную память компьютера. Качество компьютерного звука определяется характеристиками аудиоадаптера: • Частотой дискретизации • Разрядностью (глубина звука). ЗВУКОВАЯ ВОЛНА Если всю амплитуду «разбить» на 8 «кусочков», то каждый из них будет кодироваться 3 битами. 110 101 100 011 010 001 1 сек. 000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Если 1 сек. записи разбить на 11 «кусочков», то частота дискретизации будет равна 11 Гц. ЧАСТОТА ВРЕМЕННОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИИ -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). Характерные частоты дискретизации аудиоадаптеров: 11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц и др. РАЗРЯДНОСТЬ РЕГИСТРА (ГЛУБИНА ЗВУКА) - это число бит в регистре аудиоадаптера (количество уровней звука). Разрядность определяет точность измерения входного сигнала . Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно. Если разрядность равна 8, то при измерении входного сигнала может быть получено 28= 256, а если разрядность равна 16 бит, то может быть получено 216=65536 различных значений. Очевидно, что 16-разрядный аудиоадаптер точнее кодирует и воспроизводит звук, чем 8-разрядный. ОБЪЕМ ЗВУКОВОГО ФАЙЛА I=m·t·i·k I – информационный объем файла m – частота дискретизации, Гц t – время звучания, сек. i – разрядность или глубина кодирования, бит k – количество каналов (Моно звук – 1 канал, Стерео звук – 2 канала) УРОВЕНЬ ИНТЕНСИВНОСТИ (АМПЛИТУДА) где, N=2 i i – разрядность или глубина кодирования, бит N – количество уровней интенсивности Задача 1. Определить информационный объем стерео аудио файла длительностью звучания 1 секунда при глубине кодирования 16 бит и частоте дискретизации 48 кГц. Дано: t=1 сек. i=16 бит V=48 кГц K=2 Формулы: I=Vtik Найти: I- ? Ответ: I=187,5 Кб Решение: I=48000Гц*1 сек.*16 бит*2=1536000 бит/8 =192000 байт/1024 =187,5 Кб Задача 2. Определить информационный объем цифрового моноаудио файла, длительность звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 битов. Дано: t=10 сек. i=8 бит V=22,05 кГц K=1 Формулы: I=Vtik Найти: I- ? Ответ: I=215,33 Кб Решение: I=22050Гц*10 сек.*8 бит*1=1764000 бит/8 =220500 байт/1024 =215,33 Кб ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 1. Определить объем памяти для хранения цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет две минуты при частоте дискретизации 44,1 кГц и разрешении 16 битов. 2. В распоряжении пользователя имеется память объемом 2,6 Мб. Необходимо записать цифровой аудиофайл с длительностью звучания 1 минута. Какой должна быть частота дискретизации, если разрядность равна 16 бит? 3. Объем свободной памяти на диске — 5,25 Мб, разрядность звуковой платы — 16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц? 4. Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на диске 1,26 Мб. Найдите разрядность звуковой платы, если частота дискретизации равна 22 кГц? САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
