Při řešení problémů studenti spoléhají na následující koncepty:
Vzorkování času – proces, při kterém se při kódování spojitého audio signálu zvuková vlna rozdělí na samostatné malé časové úseky a pro každý takový úsek se nastaví určitá hodnota amplitudy. Čím větší je amplituda signálu, tím je zvuk hlasitější.
Hloubka zvuku (hloubka kódování) - počet bitů na kódování zvuku.
Úrovně hlasitosti (úrovně signálu)- zvuk může mít různé úrovně hlasitosti. Počet různých úrovní hlasitosti se vypočítá pomocí vzorce N = 2 já Kde já – hloubka zvuku.
Vzorkovací frekvence – počet měření úrovně vstupního signálu za jednotku času (za 1 sekundu). Čím vyšší je vzorkovací frekvence, tím přesnější je postup binárního kódování. Frekvence se měří v Hertzech (Hz). 1 měření za 1 sekundu -1 Hz.
1000 měření za 1 sekundu 1 kHz. Označme vzorkovací frekvenci písmenem D. Pro kódování vyberte jednu ze tří frekvencí: 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.
Předpokládá se, že rozsah frekvencí, ze kterých člověk slyší, pochází20 Hz až 20 kHz .
Binární kvalita kódování – hodnota, která je určena hloubkou kódování a vzorkovací frekvencí.
Audio adaptér (zvuková karta) – zařízení, které převádí elektrické vibrace zvukové frekvence na číselný binární kód při zadávání zvuku a naopak (z číselného kódu na elektrické vibrace) při přehrávání zvuku.
Specifikace audio adaptéru: vzorkovací frekvence a bitová hloubka registru.).
Velikost registru - počet bitů v registru audio adaptéru. Čím větší je kapacita číslic, tím menší je chyba každého jednotlivého převodu velikosti elektrického proudu na číslo a naopak. Pokud je bitová hloubka já , pak při měření vstupního signálu 2 lze získat já = N různé významy.
Velikost digitálního mono audio souboru ( A ) se měří podle vzorce:
A = D * T * já /8 , Kde D – vzorkovací frekvence (Hz), T – čas přehrávání nebo nahrávání zvuku, já šířka registru (rozlišení). Podle tohoto vzorce se velikost měří v bajtech.
Velikost digitálního stereo audio souboru ( A ) se měří podle vzorce:
A =2* D * T * já /8 , signál se nahrává pro dva reproduktory, protože levý a pravý zvukový kanál jsou kódovány odděleně.
Pro studenty je užitečné vydávat stůl 1, který ukazuje, kolik MB zabere zakódovaná jedna minuta zvukové informace při různých vzorkovacích frekvencích:
Vzorkovací frekvence, kHz
44,1
22,05
11,025
16 bit, stereo
10,1 MB
5,05 MB
2,52 MB
16 bit, mono
5,05 MB
2,52 MB
1,26 MB
8 bit, mono
2,52 MB
1,26 MB
630 kB
1. Velikost digitálního souboru
úroveň "3"
1. Určete velikost (v bajtech) digitálního zvukového souboru, jehož doba přehrávání je 10 sekund při vzorkovací frekvenci 22,05 kHz a rozlišení 8 bitů. Soubor není komprimován. (, strana 156, příklad 1)
Řešení:
Vzorec pro výpočet velikosti(v bajtech) digitální audio soubor: A = D * T * já /8.
Pro převod na bajty je třeba výslednou hodnotu vydělit 8 bity.
22,05 kHz =22,05 * 1000 Hz =22050 Hz
A = D * T * já /8 = 22 050 x 10 x 8 / 8 = 220 500 bajtů.
Odpověď: Velikost souboru je 220 500 bajtů.
2. Určete velikost paměti pro uložení digitálního zvukového souboru, jehož doba přehrávání je dvě minuty při vzorkovací frekvenci 44,1 kHz a rozlišení 16 bitů. (, str. 157, č. 88)
Řešení:
A = D * T * já /8. – velikost paměti pro uložení digitálního zvukového souboru.
44100 (Hz) x 120 (s) x 16 (bitů) / 8 (bitů) = 10584000 bajtů = 10335,9375 KB = 10,094 MB.
Odpověď: ≈ 10 MB
úroveň "4"
3. Uživatel má kapacitu paměti 2,6 MB. Je nutné nahrát digitální zvukový soubor s délkou zvuku 1 minutu. Jaká by měla být vzorkovací frekvence a bitová hloubka? (, str. 157, č. 89)
Řešení:
Vzorec pro výpočet vzorkovací frekvence a bitové hloubky:D* já=A/T
(kapacita paměti v bajtech) : (doba zvuku v sekundách):
2,6 MB = 2726297,6 bajtů
D* já=A/T= 2726297,6 bajtů: 60 = 45438,3 bajtů
D= 45438,3 bajtů :I
Šířka adaptéru může být 8 nebo 16 bitů. (1 bajt nebo 2 bajty). Vzorkovací frekvence tedy může být nebo 45438,3 Hz = 45,4 kHz ≈ 44,1 kHz–standardní charakteristická vzorkovací frekvence nebo 22719,15 Hz = 22,7 kHz ≈ 22,05 kHz- standardní charakteristická vzorkovací frekvence
Odpovědět:
4. Velikost volné paměti na disku je 5,25 MB, bitová hloubka zvukové karty je 16. Jaká je doba trvání zvuku digitálního zvukového souboru nahraného se vzorkovací frekvencí 22,05 kHz? (, str. 157, č. 90)Řešení:
Vzorec pro výpočet délky zvuku: T =A /D /I
(kapacita paměti v bajtech) : (vzorkovací frekvence v Hz) : (kapacita zvukové karty v bajtech):
5,25 MB = 5505024 bajtů
5505024 bajtů: 22050 Hz: 2 bajty = 124,8 s
Odpověď: 124,8 sekund
5. Jedna minuta záznamu digitálního zvukového souboru zabere 1,3 MB místa na disku, bitová hloubka zvukové karty je 8. Při jaké vzorkovací frekvenci je zvuk zaznamenán? (, str. 157, č. 91)
Řešení:
Vzorec pro výpočet vzorkovací frekvence: D=A/T/ já
(kapacita paměti v bajtech) : (doba záznamu v sekundách) : (kapacita zvukové karty v bajtech)
1,3 MB = 1363148,8 bajtů
1363148,8 bajtů: 60:1 = 22719,1 Hz
Odpověď: 22,05 kHz
6. Dvě minuty záznamu digitálního zvukového souboru zaberou 5,1 MB místa na disku. Vzorkovací frekvence - 22050 Hz. Jaká je bitová hloubka audio adaptéru? (, str. 157, č. 94)
Řešení:
Vzorec pro výpočet bitové hloubky: (kapacita paměti v bajtech): (doba zvuku v sekundách): (vzorkovací frekvence):
5,1 MB= 5347737,6 bajtů
5347737,6 bajtů: 120 s: 22 050 Hz= 2,02 bajtů = 16 bitů
Odpověď: 16 bitů
7. Velikost volné paměti na disku je 0,01 GB, bitová hloubka zvukové karty je 16. Jaká je doba trvání zvuku digitálního zvukového souboru nahraného se vzorkovací frekvencí 44100 Hz? (, str. 157, č. 95)
Řešení:
Vzorec pro výpočet délky zvuku T = A / D / I
(kapacita paměti v bajtech) : (vzorkovací frekvence v Hz) : (kapacita zvukové karty v bajtech)
0,01 GB = 10737418,24 bajtů
10737418,24 bajtů: 44100: 2 = 121,74 s = 2,03 min
Odpověď: 20,3 minut
8.
Odhadněte objem informací monofonního zvukového souboru s délkou zvuku 1 minutu. pokud jsou „hloubka“ kódování a vzorkovací frekvence zvukového signálu stejné:
a) 16 bitů a 8 kHz;
b) 16 bitů a 24 kHz.
(, str. 76, č. 2,82)
Řešení:
A).
16 bitů x 8 000 = 128 000 bitů = 16 000 bajtů = 15,625 kB/s
15 625 kB/s x 60 s = 937,5 kB
b).
1) Objem informací zvukového souboru trvajícího 1 sekundu se rovná:
16 bitů x 24 000 = 384 000 bitů = 48 000 bajtů = 46,875 kB/s
2) Informační objem zvukového souboru trvajícího 1 minutu se rovná:
46,875 kB/s x 60 s = 2812,5 kB = 2,8 MB
Odpověď: a) 937,5 KB; b) 2,8 MB
úroveň "5"
Tabulka 1 se používá
9. Kolik paměti je potřeba k uložení digitálního zvukového souboru s vysoce kvalitním zvukovým záznamem za předpokladu, že doba přehrávání je 3 minuty? (, str. 157, č. 92)
Řešení:
Vysoké kvality zvuku je dosaženo při vzorkovací frekvenci 44,1 kHz a bitové hloubce zvukového adaptéru 16.
Vzorec pro výpočet kapacity paměti: (doba záznamu v sekundách) x (kapacita zvukové karty v bajtech) x (vzorkovací frekvence):
180 s x 2 x 44100 Hz = 15876000 bajtů = 15,1 MB
Odpověď: 15,1 MB
10. Digitální zvukový soubor obsahuje nekvalitní zvukový záznam (zvuk je tmavý a tlumený). Jaká je délka souboru, je-li jeho velikost 650 kB? (, str. 157, č. 93)
Řešení:
Pro ponurý a tlumený zvuk jsou typické následující parametry: vzorkovací frekvence - 11,025 KHz, bitová hloubka audio adaptéru - 8 bitů (viz tabulka 1). Potom T = A /D /I. Převedeme objem na bajty: 650 KB = 665600 bajtů
Т=665600 bajtů/11025 Hz/1 bajt ≈60,4 s
Odpověď: Délka zvuku je 60,5 s
Řešení:
Objem informací zvukového souboru trvajícího 1 sekundu se rovná:
16 bitů x 48 000 x 2 = 1 536 000 bitů = 187,5 KB (vynásobeno 2, protože stereo).
Informační objem zvukového souboru trvajícího 1 minutu se rovná:
187,5 KB/s x 60 s ≈ 11 MB
Odpověď: 11 MB
Odpověď: a) 940 KB; b) 2,8 MB.
12.
Vypočítejte dobu přehrávání mono zvukového souboru, pokud se při 16bitovém kódování a vzorkovací frekvenci 32 kHz jeho hlasitost rovná:
a) 700 kB;
b) 6300 kB
(, str. 76, č. 2,84)
Řešení:
A).
1) Objem informací zvukového souboru trvajícího 1 sekundu se rovná:
700 kB: 62,5 kB/s = 11,2 s
b).
1) Objem informací zvukového souboru trvajícího 1 sekundu se rovná:
16 bitů x 32 000 = 512 000 bitů = 64 000 bajtů = 62,5 kB/s
2) Doba přehrávání 700 kB mono zvukového souboru je:
6300 kB: 62,5 kB/s = 100,8 s = 1,68 min
Odpověď: a) 10 sekund; b) 1,5 min.
13. Vypočítejte, kolik bajtů informací zabírá jedna sekunda stereo záznamu na CD (frekvence 44032 Hz, 16 bitů na hodnotu). Jak dlouho trvá jedna minuta? Jaká je maximální kapacita disku (za předpokladu maximální doby trvání 80 minut)? (, str. 34, cvičení č. 34)
Řešení:
Vzorec pro výpočet velikosti pamětiA
=
D
*
T
*
já
:
(doba záznamu v sekundách) * (kapacita zvukové karty v bajtech) * (vzorkovací frekvence). 16 bitů -2 bajty.
1) 1s x 2 x 44032 Hz = 88064 bajtů (1 sekunda stereo záznam na CD)
2) 60 s x 2 x 44032 Hz = 5283840 bajtů (1 minuta stereo záznamu na CD)
3) 4800 s x 2 x 44032 Hz = 422707200 bajtů = 412800 kB = 403,125 MB (80 minut)
Odpověď: 88064 bajtů (1 sekunda), 5283840 bajtů (1 minuta), 403,125 MB (80 minut)
2. Stanovení kvality zvuku.
Pro zjištění kvality zvuku je potřeba najít vzorkovací frekvenci a použít tabulku č.1
256 (2 8) úrovní intenzity signálu - kvalita zvuku rozhlasového vysílání, pomocí 65536 (2 16) úrovní intenzity signálu - kvalita zvuku audio CD. Nejkvalitnější frekvence odpovídá hudbě nahrané na CD. Velikost analogového signálu je v tomto případě měřena 44 100krát za sekundu.
úroveň "5"
13. Určete kvalitu zvuku (kvalita rozhlasového vysílání, průměrná kvalita, kvalita zvukového CD), pokud je známo, že hlasitost mono zvukového souboru s délkou zvuku 10 sekund. je rovný:
a) 940 kB;
b) 157 kB.
(, str. 76, č. 2,83)
Řešení:
A).
1) 940 kB = 962560 bajtů = 7700480 bitů
2) 7700480 bitů: 10 s = 770048 bitů/s
3) 770048 bps: 16 bitů = 48128 Hz – vzorkovací frekvence – blízko nejvyšší 44,1 kHz
Odpověď: Kvalita audio CD
b).
1) 157 kB = 160768 bajtů = 1286144 bitů
2) 1286144 bitů: 10 s = 128614,4 bitů/s
3) 128614,4 bps: 16 bitů = 8038,4 Hz
Odpověď: kvalita vysílání
Odpověď: a) CD kvalita; b) kvalita rozhlasového vysílání.
14. Určete délku zvukového souboru, který se vejde na 3,5” disketu. Vezměte prosím na vědomí, že pro ukládání dat na takovou disketu je přiděleno 2847 sektorů o velikosti 512 bajtů.
a) s nízkou kvalitou zvuku: mono, 8 bitů, 8 kHz;
b) s vysokou kvalitou zvuku: stereo, 16 bitů, 48 kHz.
(, str. 77, č. 2,85)
Řešení:
A).
8 bitů x 8 000 = 64 000 bitů = 8 000 bajtů = 7,8 kB/s
3) Doba přehrávání mono zvukového souboru o objemu 1423,5 KB se rovná:
1423,5 KB: 7,8 KB/s = 182,5 s ≈ 3 min
b).
1) Objem informací na disketě je roven:
2847 sektorů x 512 bajtů = 1457664 bajtů = 1423,5 kB
2) Objem informací zvukového souboru trvajícího 1 sekundu se rovná:
16 bitů x 48 000 x 2 = 1 536 000 bitů = 192 000 bajtů = 187,5 kB/s
3) Doba přehrávání stereo audio souboru o objemu 1423,5 kB se rovná:
1423,5 KB: 187,5 KB/s = 7,6 s
Odpověď: a) 3 minuty; b) 7,6 sekundy.
3. Binární kódování zvuku.
Při řešení problémů používá následující teoretický materiál:
Pro kódování zvuku použijte analogový signál zobrazený na obrázku
rovina je rozdělena na svislé a vodorovné čáry. Vertikální rozdělení je vzorkování analogového signálu (frekvence měření signálu), horizontální rozdělení jekvantování podle úrovně. Tito. Čím jemnější mřížka, tím lepší aproximace analogového zvuku pomocí čísel. Osmibitová kvantizace se používá k digitalizaci běžné řeči (telefonní rozhovor) a krátkovlnných rádiových přenosů. Šestnáctibitový – pro digitalizaci hudby a VHF (ultra-krátkých vln) rozhlasového vysílání.
úroveň "3"
15. Analogový audio signál byl nejprve navzorkován pomocí 256 intenzit signálu (kvalita zvuku vysílání) a poté pomocí 65 536 intenzit signálu (kvalita zvuku audio CD). Kolikrát se liší informační objemy digitalizovaného zvuku? (, str. 77, č. 2,86)
Řešení:
Délka kódu analogového signálu využívajícího 256 úrovní intenzity signálu je 8 bitů, pomocí 65536 úrovní intenzity signálu se rovná 16 bitům. Protože se délka kódu jednoho signálu zdvojnásobila, informační objemy digitalizovaného zvuku se liší faktorem 2.
Odpověď: 2krát.
Úroveň " 4 »
16. Podle Nyquist-Kotelnikovovy věty, aby byl analogový signál přesně rekonstruován z jeho diskrétní reprezentace (z jeho vzorků), musí být vzorkovací frekvence alespoň dvojnásobkem maximální zvukové frekvence tohoto signálu.
Jaká by měla být vzorkovací frekvence zvuku vnímatelného člověkem?
Co by mělo být vyšší: vzorkovací frekvence řeči nebo vzorkovací frekvence symfonického orchestru?
Cíl: Seznámit studenty s vlastnostmi hardwaru a softwaru pro práci se zvukem. Typy aktivit: získávání znalostí z kurzu fyziky (nebo práce s referenčními knihami). (, str. ??, úkol 2)
Řešení:
Předpokládá se, že rozsah frekvencí, které lidé slyší, je od 20 Hz do 20 kHz. Tedy podle Nyquist-Kotelnikovovy věty, aby byl analogový signál přesně rekonstruován z jeho diskrétní reprezentace (z jeho vzorků),Vzorkovací frekvence musí být alespoň dvojnásobkem maximální zvukové frekvence daného signálu. Maximální frekvence zvuku, kterou člověk slyší, je 20 KHz, což znamená, že zařízení Ra a software musí poskytovat vzorkovací frekvenci alespoň 40 kHz, přesněji 44,1 kHz. Počítačové zpracování zvuku symfonického orchestru vyžaduje vyšší vzorkovací frekvenci než zpracování řeči, protože frekvenční rozsah v případě symfonického orchestru je mnohem větší.
Odpověď: ne méně než 40 kHz, vzorkovací frekvence symfonického orchestru je vyšší.
úroveň "5"
17. Obrázek ukazuje zvuk 1 sekundy řeči zaznamenaný diktafonem. Zakódujte jej do binárního digitálního kódu s frekvencí 10 Hz a délkou kódu 3 bity. (, str. ??, úkol 1)
Řešení:
Kódování při 10 Hz znamená, že musíme měřit výšku tónu 10krát za sekundu. Vyberme si stejně vzdálené časové okamžiky:
Délka kódu 3 bity znamená 2 3 = 8 úrovní kvantizace. To znamená, že jako číselný kód pro výšku zvuku v každém zvoleném okamžiku můžeme nastavit jednu z následujících kombinací: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Existuje pouze 8 proto lze výšku zvuku měřit v 8 "úrovních":
Hodnoty výšky „zaokrouhlíme“ na nejbližší nižší úroveň:
Pomocí této metody kódování získáme následující výsledek (mezery jsou zahrnuty pro usnadnění vnímání): 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.
Poznámka.Je vhodné upozornit studenty na to, jak nepřesně kód vyjadřuje změnu amplitudy. To znamená, že vzorkovací frekvence je 10 Hz a úroveň kvantizace je 2 3 (3 bity) jsou příliš malé. Typicky se pro zvuk (hlas) volí vzorkovací frekvence 8 kHz, tj. 8000krát za sekundu, a úroveň kvantizace 2 8 (kód dlouhý 8 bitů).
Odpověď: 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.
18. Vysvětlete, proč je úroveň kvantizace spolu se vzorkovací frekvencí hlavní charakteristikou zvukové reprezentace v počítači.cíle: upevnit porozumění studentů pojmům „přesnost reprezentace dat“, „chyba měření“, „chyba reprezentace“; Projděte si se studenty binární kódování a délku kódu. Typ činnosti: práce s definicemi pojmů. (, str. ??, úkol 3)
Řešení:
V geometrii, fyzice a technologii existuje pojem „přesnost měření“, který úzce souvisí s pojmem „chyba měření“. Existuje ale také koncept"přesnost zobrazení".
Například o výšce člověka můžeme říci, že je: a) přibližně. 2 m, b) o něco více než 1,7 m, c) rovná se 1 m 72 cm, d) rovná se 1 m 71 cm 8 mm. To znamená, že k označení naměřené výšky lze použít 1, 2, 3 nebo 4 číslice.
Totéž platí pro binární kódování. Pokud se pro záznam výšky zvuku v určitém okamžiku použijí pouze 2 bity, pak, i když byla měření přesná, lze přenášet pouze 4 úrovně: nízká (00), podprůměrná (01), nadprůměrná ( 10), vysoká (11). Pokud použijete 1 bajt, můžete přenést 256 úrovní. Jakvyšší kvantizační úroveň
, nebo, což je stejné jakoČím více bitů je přiděleno pro záznam naměřené hodnoty, tím přesněji je tato hodnota přenášena.
Poznámka.Nutno podotknout, že měřicí přístroj musí podporovat i zvolenou kvantizační úroveň (délku měřenou pravítkem s decimetrovými dílky nemá smysl znázorňovat s přesností na milimetry).
Odpověď: čím vyšší je úroveň kvantizace, tím přesněji je zvuk přenášen.
Literatura:
[ 1] Počítačová věda. Problémová kniha-dílna ve 2 svazcích /Ed. I.G. Semakina, E.K. Henner: Svazek 1. – Laboratoř základních znalostí, 1999 – 304 s.: ill.
Workshop z informatiky a informačních technologií. Učebnice pro vzdělávací instituce / N.D. Ugrinovič, L.L. Bosová, N.I. Michajlova. – M.: Binom. Laboratoř znalostí, 2002. 400 s.: ill.
Informatika ve škole: Příloha časopisu „Informatika a vzdělávání“. č. 4 - 2003. - M.: Vzdělávání a informatika, 2003. - 96 s.: ill.
Kushnirenko A.G., Leonov A.G., Epictetov M.G. a další. Informační kultura: kódování informací. Informační modely. Ročníky 9-10: Učebnice pro všeobecně vzdělávací instituce. - 2. vyd. - M.: Drop, 1996. - 208 s.: ill.
Gein A.G., Senokosov A.I. Příručka informatiky pro školáky. - Jekatěrinburg: “U-Factoria”, 2003. - 346. s. 54-56.
Volba 1
Laboratorní práce
„Kódování a zpracování zvukových informací“
cíle:
vzdělávací
vzdělávací -
rozvíjející se -
Pokrok:
Rozhodni se
Název souboru
f-vzorkovací frekvence
k - hloubka zvuku
t-hrací doba
Typ souboru
44,1 kHz
16 bit
1 min
stereo
1.wav
8 kHz
8 bitů
1 min
mono
2.wav
16 kHz
16 bit
1 min
stereo
3.wav
24 kHz
16 bit
1 min
mono
4.wav
32 kHz
16 bit
1 min
stereo
pro úkoly 7-9
5.wav
Ukažte částečně vyplněnou tabulku svému učiteli.
Spusťte editor zvukuDrzost .
Oříznout zvuk nabízeného souboru po dobu až 1 minuty, vyberte požadovanou dobu, spusťte příkaz Upravit - Oříznout podél okrajů.
Konvertovat wav .
Ve zvukovém editoru Drzost Například
Porovnejte
Předat nahlásit vyučujícímu k ověření.
Volba 2
Laboratorní práce
"Kódování zvukových informací"
cíle:
vzdělávací- zajistit u studentů utváření a využívání znalostí o kódování zvukové informace pomocí počítače a dovednosti při jejich zpracování pomocí aplikačního softwaru;
vzdělávací - kultivovat pozornost, přesnost, samostatnost;
rozvíjející se - dovednosti v používání aplikačního softwaru; schopnost řešit informační problémy.
Hardwarové a softwarové požadavky: sluchátka, zvukové soubory pro studenty, zvukový editor Audacity, program pro nahrávání zvuku OC Windows.
Pokrok:
Rozhodni seúkoly z tabulky níže.
Určete objem zvukové informace pomocí vzorce V = f *k *t, kde
f - vzorkovací frekvence, k - hloubka zvuku, t - doba přehrávání
Prezentujte řešení úloh ve formě tabulky.
Do sloupce „Vypočítaná hlasitost zvukového souboru“ si sami zapište odpovědi na vyřešené problémy. Uveďte svou odpověď v megabajtech.
Název souboru
f-vzorkovací frekvence
k - hloubka zvuku
t-hrací doba
Typ souboru
Odhadovaná velikost zvukového souboru
Skutečná velikost zvukového souboru
44,1 kHz
16 bit
45 s
stereo
1.wav
8 kHz
8 bitů
45 s
stereo
2.wav
1 1,025 kHz
16 bit
45 s
mono
3.wav
24 kHz
Spusťte editor zvukuDrzost .
Oříznout zvuk nabízeného souboru po dobu až 45 sekund, vyberte požadovanou dobu, spusťte příkaz Upravit - Oříznout podél okrajů.
Konvertovat nabízený soubor do souboru s příponou wav . Uložte tento soubor se stejným názvem.
Ve zvukovém editoru Drzost vytvořit efekty pro vám nabízený zvukový soubor. Například, posledních 10 sekund souboru zmizí
Rozdělte stereo stopu a poté smažte jednu ze stop. Převeďte daný soubor ze stereo na mono. Uložte tento soubor s novým názvem a příponou wav.
Porovnejte svazky souborů. Vyplňte tabulku údaji.
Předat nahlásit vyučujícímu k ověření.
Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář
Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.
Vloženo na http://www.allbest.ru/
Praktická lekce
Práce s PC zvukovým systémem. Výpočet objemu informací kódovaného zvuku
Cíl práce: Seznamte se s počítačovými reproduktorovými systémy. Naučte se najít informační objem kódovaného zvuku.
být schopný:
Vyberte racionální konfiguraci zařízení v souladu s řešeným úkolem;
Určení kompatibility hardwaru a softwaru;
Upgrade hardwaru.
V důsledku provádění praktické práce musí student vědět:
Základní konstrukční prvky počítačového vybavení;
Počítačové periferie;
Nestandardní periferní zařízení.
Teoretická část
Zvuková aparatura je povinným prvkem každého audiovizuálního komplexu. Ozvučení nutně zahrnuje zdroje zvuku a akustické systémy. Může také zahrnovat zařízení pro zesílení, míchání a zpracování zvukových signálů. Ozvučení může obsahovat prvky konferenčních systémů, kongresových systémů a záznamových systémů.
Zdroje zvukových informací mohou být:
· přehrávací zařízení (DVD přehrávače, TV tunery atd.);
· počítačové vybavení (notebooky, mediální servery atd.);
· drátové a rádiové mikrofony, mikrofonní pulty pro kongresové systémy, zařízení pro simultánní překlad;
· audio a video konferenční systémy;
· logovací zařízení.
Pro správné nahrávání a přehrávání zvuku je součástí ozvučení zařízení pro zesílení, míchání a zpracování signálu.
Digitální audio platforma je malý modul, který nahrazuje celou skříň podobnými analogovými zařízeními, eliminuje potřebu složitého spínacího systému, má pohodlné nastavovací a ovládací rozhraní a je výrazně levnější než analogové řešení.
Tuner - osobní účastnické zařízení používané k izolaci a demodulaci signálu. TV tuner- typ tuneru určený pro příjem televizního signálu v různých vysílacích formátech se zobrazením na počítači nebo jednoduše na samostatném monitoru.
Podle provedení se TV tunery dělí na externí(připojeno k počítači buď přes USB, nebo mezi počítačem a displejem pomocí video kabelu) a vnitřní(vkládá se do slotu ISA, PCI nebo PCI-Express).
Zvuková karta - dodatečné vybavení PC, které umožňuje zpracování zvuku. V moderních počítačích jsou zvukové karty reprezentovány kodekem integrovaným do základní desky.
Zvukové soubory - soubory obsahující digitální nahrávky zvukových dat. Existují dva hlavní typy zvukových souborů: digitalizovaný zvuk A notový zápis. Zvukové soubory jsou nedílnou součástí multimédií.
Existují zvukové soubory v různých formátech:
· MIDI - nahrávání hudebních děl ve formě příkazů do syntezátoru; Hudební soubory jsou kompaktní a nereprodukují lidský hlas.
· WAV - univerzální zvukový formát, který uchovává kompletní informace o digitalizovaném zvuku.
· MP3 - formát komprese zvukových informací s nastavitelnou ztrátou informací, který umožňuje komprimovat soubory několikrát v závislosti na zadané datové rychlosti. I při nejvyšší přenosové rychlosti – 320 kb/s – poskytuje čtyřnásobnou kompresi ve srovnání s disky CD.
· OPICE.- formát pro kompresi zvukových informací bez ztráty informací.
Soubory s digitalizovaným zvukem - zvukové soubory, ve kterých je původní spojitý (analogový) průběh signálu zaznamenán jako sekvence krátkých diskrétních hodnot amplitud zvukového signálu, měřených v pravidelných intervalech s velmi malým intervalem mezi nimi. Proces nahrazení spojitého signálu sekvencí jeho hodnot se nazývá vzorkování, a tato forma záznamu - pulzní kód. Existují dva typy digitalizovaných zvukových souborů: s hlavičkou a bez hlavičky.
Soubory hudebních notací- zvukové soubory, které obsahují sekvenci příkazů, které říkají, která nota má být hrána kterým nástrojem a jak dlouho v daném čase.
Uvažujme základní vícekanálové audio standardy.
Dolby Stereo standard pro technologii digitálního filmového záznamu zvuku pro kina, který umožňuje kódování čtyř kanálů na dvou filmových zvukových stopách: levý, středový, pravý a zadní. Signál přečtený z filmu je dekodérem převeden na čtyřkanálový signál, který vytváří efekt prostorového zvuku. Bez dekodéru je zvuk přehráván jako normální dvoukanálové stereo.
Dolby Surround (DSS)- systém, který umožňuje vybrat tři zvukové kanály z kódovaného dvoukanálového signálu: levý, pravý a zadní. Signál čtený z filmu je dekódován do tříkanálového. Bez dekodéru je reprodukován normální dvoukanálový stereo zvuk.
Dolby Pro-Logic (DPL)- systém, který umožňuje výběr čtyř audio kanálů z kódovaného dvoukanálového signálu: levý, středový, pravý a zadní. Systém využívá přídavný reproduktor se středovým kanálem k ukotvení dialogu na obrazovce, zatímco efekty prostorového zvuku jsou přehrávány prostřednictvím zadních kanálů.
Dolby digital je standard pro dekódování vícekanálového zvuku, ve kterém je zvuk reprezentován jako šest samostatných kanálů: pět prostorových kanálů (levý, pravý, středový a dva přední) a jeden nízkofrekvenční kanál (subwoofer). Zvuková prezentace byla zpočátku digitální a frekvenční rozsah byl rozšířen z 20 Hz na 20 kHz (v současné době je frekvenční rozsah 3 Hz až 20 kHz pro pět kanálů a 3 Hz až 120 kHz pro kanál subwooferu). Tento standard je dnes jedním z nejrozšířenějších.
DolbiDigital (AC-3)- nejpopulárnější vícekanálový audio formát současnosti, přijatý jako zvukový standard pro DVD video disky. Tento plně digitální formát obsahuje 6 nezávislých audio kanálů, z nichž 5 je celorozsahových (30 - 20 000 Hz): tři přední (levý, střední a pravý) a dva zadní, plus jeden nízkofrekvenční (20-120 Hz) kanál subwooferu. . Zvuk fonogramů nahraných ve formátu DolbiDigital se vyznačuje velmi vysokou zvukovou kvalitou - absolutně nevzniká žádný nosný šum (jak je jednoznačně přítomen např. u audiokazet).
Dolby Surround AC3-- zjednodušená verze standardu DolbyDigital, určená pro systémy domácího kina. Tento standard se liší od standardu DolbyDigital ve snížených rychlostech datového toku.
DTS (systém digitálního kina) je šestikanálový zvukový standard, ale s mnohem vyšší kvalitou. Kompresní poměr je zde 4:1 a datová rychlost (bitrate) je 882 Kbps (algoritmus apt-X100). Díky nižším kompresním poměrům a pokročilejšímu algoritmu je kvalita zvuku kódovaného v DTS mnohem vyšší než u DolbyDigital, ale druhý standard je běžnější kvůli rozšířenému používání DVD.
DolbyProLogic II, další vývoj standardů DolbyStereoProLogic, umožňuje dekodéru rozložit konvenční stereofonní zvuk do šesti kanálů.
DolbyProLogicIIx je dalším krokem ve vývoji standardu DolbyProLogic II. V tomto případě se předpokládá možnost rozložení stereofonního zvuku do sedmi nebo osmi kanálů. Jsou možné tři režimy dekódování:
* film (Movie) - duplikace centrálního kanálu nebo zadních kanálů;
* hra (Play) - signál je pouze dodatečně odeslán na „nové kanály“;
* hudba (Hudba).
Žádný z režimů nepoužívá informace z předních kanálů (pouze ze středního a zadního kanálu).
Dolby Digital EX - varianta standardu DolbyProLogicIIx určená pro domácí kina.
DolbyDigitalSurround EX je relativně nová verze standardu DolbyDigitalSurround, rozšířená na 7 kanálů. Tento standard má další zadní kanál, který duplikuje stávající středový kanál, pokud je původní zvuk nahrán ve formátu 5+1. Pokud je zdrojový soubor prezentován ve formátu 6+1, pak se další kanál stane dalším plnohodnotným kanálem prostorového zvuku.
DTS-ES-- jedná se o plnohodnotnou obdobu standardu DolbyDigital EX, ovšem od firmy DTS. Tento standard také umožňuje kódování zvuku ve formátech 6+1 a 7+1 a rozklad zvuku 5+1 kódovaného v DTS do sedmi nebo osmi kanálů.
zvuk - Jedná se o vlnové vibrace v elastickém prostředí. Zvuk je charakteristický frekvence(měřeno v hertzech, 1 Hz = 1 vibrace za sekundu, člověk vnímá zvuky v rozsahu od 16 Hz do 20 kHz) a amplituda(síla zvuku, akustický tlak se měří v pascalech, hlasitost zvuku vnímaná osobou je od 20 µPa do 200 Pa).
Vzorkování času - Jedná se o proces, při kterém je zvuková vlna rozdělena do samostatných malých časových úseků, přičemž pro každý je nastavena specifická amplituda.
Vzorkovací frekvence ukazuje, kolikrát za sekundu je měřena okamžitá hodnota signálu. Pokud je signál digitalizován při vzorkovací frekvenci 44 kHz, pak se měření provádějí 44 000krát za sekundu.
Je vyjádřen počet úrovní hlasitosti hloubka zvuku- počet bitů použitých ke kódování jedné úrovně.
Bitová rychlost- rychlost přenosu dat určená během kódování. Může se lišit od 8 do 320 Kbps. Čím více bitů informací je zaznamenáno za sekundu, tím menší ztráty bude reprodukován zdrojový materiál – tím více místa v paměti počítače zabírá soubor MP3. Snížení datového toku vede ke zhoršení kvality zvuku a snížení informačního objemu zvukového souboru.
1 kHz = 1000 Hz
1 MHz = 1 000 000 Hz
Počet úrovní hlasitosti
kde i je hloubka zvuku (bity).
Uvažujme příklad výpočtu informačního objemu zakódovaného zvuku monofonního zvukového souboru.
Řešení.
Pro výpočet informačního objemu zakódovaného zvuku použijeme následující vzorec:
kde D je vzorkovací frekvence, Hz; i - hloubka zvuku, bity; T - hrací doba, s.
Dostáváme: zvuk zvukové informace počítačově zakódované
V=5Hz*4bit*1s=20bit
Uvažujme příklad výpočtu informačního objemu zakódovaného zvuku stereo souboru.
PROTI= DiNT,
kde D je vzorkovací frekvence, Hz; i - hloubka zvuku, bity; N - počet kanálů (1 - mono, 2 - stereo T - doba přehrávání, s.);
Praktická část
1. Překreslete do sešitu strukturu ozvučení PC a označte na něm hlavní moduly.
2. Vyplňte tabulku popisující moduly zvukového systému PC.
|
Modul zvukového systému |
Popis, hlavní charakteristiky |
|
|
Nahrávání a přehrávání |
A) Vzorkovací frekvence . Určuje maximální frekvenci nahrávaného nebo přehrávaného signálu. Lidský hlas - 6-8 KHz. Nízká kvalita hudby - 20-25 KHz. Vysoce kvalitní zvuk - alespoň 44 KHz, ideálně 48 KHz; b) Typ a kapacita ADC a DAC . Určuje bitovou hloubku digitálního signálu (8, 16, 18, 20 nebo 24 bitů), dynamický rozsah (v decibelech od 90 dBA) a úroveň kvantizačního šumu. Kapacita ADC a DAC 16 nebo více bitů umožňuje zvuk ve studiové kvalitě; C) Metoda kódování zvuku , tj. přesnost reprodukce původního zvuku, úroveň zkreslení, kvalita komprese zvukového signálu; d) Schopnost pracovat v režimu FullDuplex . Tito. možnost současného nahrávání a přehrávání audio signálu. Existují tři režimy přenosu dat přes jakýkoli kanál, které určují směr přenosu signálu: simplexní (i), poloviční duplex (nebo z) a duplexní (plný duplex). Plny Duplex ). |
|
|
Syntetizér |
A) Metoda syntézy zvuku . Určuje nejen kvalitu zvuku, ale také jeho složení. Zvukový systém PC může obsahovat více syntezátorů. Existují 2 způsoby syntézy zvuku: · FM syntéza(FrequencyModulationSynthesis - frekvenční modulace) - syntezátor se používá ve všech levných zvukových kartách. Poskytuje přijatelnou kvalitu zvuku. Polyfonie je 20 hlasů. Zvukové efekty nejsou implementovány. · WT syntéza(WaveTableSynthesis - tabulka syntézy zvukových vln). Zvuk je generován ve vysoké kvalitě, protože k jeho generování se používá speciální tabulka, která obsahuje předem digitalizované zvukové vzorky skutečných hudebních nástrojů a dalších zvuků. Polyfonie - od 20 a více hlasů? b) Paměť . Záleží na modelu zvukové karty. Slouží k ukládání náplastí. Lze změnit instalací přídavných paměťových modulů (RAM nebo ROM). To umožňuje načíst další banky nástrojů, které mohou výrazně změnit zvuk MIDI souborů, a to jak k lepšímu, tak k horšímu. C) Možnost hardwarového zpracování signálu pro vytvoření zvukových efektů . Chcete-li vytvořit zvukové efekty, speciální efektový procesor . V závislosti na typu efektového procesoru můžete zpracovat všechny zvukové kanály syntezátoru současně, zpracovat jednotlivé MIDI kanály nebo ozvučit jednotlivé hlasy syntezátoru ( obecné, kanálové a hlasové efektové procesory). Tento efektový procesor umožňuje odstranit velkou zátěž zpracování zvuku z centrálního procesoru. d) Polyfonie - maximální počet současně reprodukovaných elementárních zvuků. Pro každý typ zvukové karty může být hodnota polyfonie jiná. (20 a více hlasů). |
|
|
Rozhraní |
Zajišťuje výměnu dat mezi zvukovým systémem a dalšími zařízeními – externími i interními. Zahrnuje následující typy rozhraní: A) Systémové rozhraní . Zvukovou kartu lze připojit přes sběrnici ISA (8-bit, šířka pásma 2-6 Mbit/s) a přes sběrnici PCI (16-bit, šířka pásma od 100 do 260 Mbit/s). Zvukové karty s rozhraním ISA jsou dnes již zastaralé, protože neposkytují implementaci nestandardních funkcí pro zpracování a přenos zvukových dat a mají malou šířku pásma. Sběrnice PCI má poměrně širokou šířku pásma a poskytuje paralelní přenos toku zvukových dat. b) MIDI rozhraní. (MusicalInstrumentDigitalInterface) je digitální rozhraní pro hudební nástroje. Umožňuje MIDI nástrojům propojit se navzájem, vyměňovat si informace a spolupracovat. Na samotné zvukové kartě nejsou žádné MIDI porty, takže připojení MIDI nástrojů a zařízení k PC se provádí pomocí speciálního MIDI adaptéru. C) Rozhraní pro připojení dceřiných karet. Zvukový systém PC může mít speciální rozhraní pro připojení dceřiných karet. Instalací dceřiné desky můžete zvýšit polyfonii zvukového systému a kvalitativně změnit metodu syntézy. Pokud se například dříve používala pouze syntéza FM, lze přidat syntézu WT. Dceřiná deska se obvykle instaluje do speciálního 26pinového konektoru umístěného na zvukové kartě. d) Rozhraní pro připojení CD-ROM mechanik . Součástí zvukové karty. Připojují se přes speciální konektor na zvukové kartě a speciální výstup na CD-ROM mechanice pomocí ohebného kabelu. Nedávno to byl jediný způsob, jak připojit jednotku CD-ROM k počítači. |
|
|
Modul směšovače zvukové karty produkuje: A) Přepínání (připojení/odpojení) zdrojů a přijímačů zvukových signálů; b) Nařízení úroveň vstupních a výstupních audio signálů; Míchání(směšování) několika audio signálů a úprava úrovně výsledného signálu. Mixér se ovládá programově pomocí Windows nebo pomocí speciálních mixážních programů. Obsahuje sluchátka a reproduktory. Přímo převádějí audio elektrický signál na akustické vibrace a výrazně tak ovlivňují kvalitu zvuku. |
||
|
Systém reproduktorů |
Podle počtu zvukových kanálů může být akustický systém: Monofonní (1 kanál); Stereofonní (2 kanály); DolbyDigital (6 nebo více kanálů). |
3. Řešení problémů pomocí voleb.
4. Odpovězte na bezpečnostní otázky.
Možnost 1
1. Vypočítejte informační objem kódovaného zvuku, pokud je zvuk 3 sekund řeči zaznamenán se vzorkovací frekvencí 5 Hz a hloubkou zvuku 4 bity.
Možnost 2
1. Vypočítejte informační objem kódovaného stereo zvuku, pokud je zaznamenáno 10 s zvuku se vzorkovací frekvencí 20 Hz a hloubkou zvuku 5 bitů.
2. Určete velikost paměti pro uložení digitálního zvukového souboru, který má dobu přehrávání 2 minuty při vzorkovací frekvenci 44,1 kHz a rozlišení 16 bitů.
Možnost 3
1. Vypočítejte informační objem kódovaného zvuku, je-li zvuk 7 s řeči zaznamenán se vzorkovací frekvencí 5 Hz a hloubkou zvuku 4 bity.
2. Hlasitost zvukového souboru je 5,25 MB, bitová hloubka zvukové karty je 16. Jaká je délka zvuku tohoto souboru, nahraného se vzorkovací frekvencí 22,05 kHz?
Možnost 4
1. Vypočítejte informační objem kódovaného stereo zvuku, pokud je zaznamenáno 15 s zvuku se vzorkovací frekvencí 15 Hz a hloubkou zvuku 4 bity.
2. Jedna minuta záznamu digitálního zvukového souboru zabere 1,3 MB místa na disku, bitová hloubka zvukové karty je 8. Při jaké vzorkovací frekvenci je zvuk zaznamenán?
Možnost 5
1. Vypočítejte informační objem kódovaného zvuku, pokud je zvuk 3 s řeči zaznamenán se vzorkovací frekvencí 5 Hz a hloubkou zvuku 3 bity.
2. Vypočítejte dobu přehrávání 3,5 MB zvukového souboru obsahujícího stereo nahrávku se vzorkovací frekvencí 44 100 Hz a šířkou kódu 16 bitů.
Možnost 6
1. Vypočítejte informační objem kódovaného stereo zvuku, pokud je zaznamenáno 10 sekund zvuku se vzorkovací frekvencí 25 Hz a hloubkou zvuku 6 bitů.
2. Určete velikost (v bajtech) digitálního zvukového souboru, jehož doba přehrávání je 10 sekund při vzorkovací frekvenci 22,05 kHz a rozlišení 8 bitů.
13-P ole G Možnost 7
1. Vypočítejte informační objem kódovaného zvuku, je-li zvuk 5 sekund řeči zaznamenán se vzorkovací frekvencí 3 Hz a hloubkou zvuku 4 bity = 60 bitů.
2. Vypočítejte informační objem kódovaného stereo zvuku, pokud je zaznamenáno 20 sekund zvuku se vzorkovací frekvencí 15 Hz a hloubkou zvuku 3 bity = 900 bitů.
Možnost 8
1. Určete velikost paměti pro uložení digitálního zvukového souboru, jehož doba přehrávání je dvě minuty při vzorkovací frekvenci 44,1 kHz a rozlišení 16 bitů.
2. Vypočítejte informační objem kódovaného zvuku, pokud je zvuk 12 sekund řeči zaznamenán se vzorkovací frekvencí 5 Hz a hloubkou zvuku 4 bity.
Možnost 9
1. Vypočítejte informační objem kódovaného stereo zvuku, pokud je zaznamenáno 30 sekund zvuku se vzorkovací frekvencí 15 Hz a hloubkou zvuku 15 bitů.
2. Dvě minuty záznamu digitálního zvukového souboru zaberou 5,1 MB místa na disku. Vzorkovací frekvence -- 22050 Hz. Jaká je bitová hloubka audio adaptéru?
Možnost 10
1. Vypočítejte informační objem kódovaného zvuku, pokud je zvuk 17 sekund řeči zaznamenán se vzorkovací frekvencí 16 Hz a hloubkou zvuku 14 bitů.
3. 16 bitů a 8 kHz.
Možnost 11
1. Vypočítejte informační objem kódovaného stereo zvuku, pokud je zaznamenáno 150 sekund zvuku se vzorkovací frekvencí 20 Hz a hloubkou zvuku 4 bity.
Možnost 12
1. Vypočítejte informační objem kódovaného zvuku, je-li zvuk 13 s řeči zaznamenán se vzorkovací frekvencí 8 Hz a hloubkou zvuku 12 bitů.
2. Vypočítejte dobu přehrávání mono zvukového souboru, je-li při 16bitovém kódování a vzorkovací frekvenci 32 kHz jeho objem 6300 KB.
Možnost 13
1. Vypočítejte informační objem kódovaného stereo zvuku, pokud je zaznamenáno 25 sekund zvuku se vzorkovací frekvencí 25 Hz a hloubkou zvuku 16 bitů.
2. Vypočítejte informační objem kódovaného zvuku, pokud je zaznamenáno 55 sekund řeči se vzorkovací frekvencí 15 Hz a hloubkou zvuku 5 bitů.
Možnost 14
1. Jaká je doba přehrávání při 16bitovém kódování, vzorkovací frekvenci 32 kHz a velikosti mono audio souboru 700 KB.
2. Vypočítejte informační objem kódovaného stereo zvuku, pokud je zaznamenáno 120 sekund zvuku se vzorkovací frekvencí 15 Hz a hloubkou zvuku 23 bitů.
2. Vypočítejte informační objem kódovaného zvuku, je-li zvuk 38 s řeči zaznamenán se vzorkovací frekvencí 15 Hz a hloubkou zvuku 3 bity.
Možnost 16
1. Vypočítejte informační objem kódovaného stereo zvuku, pokud je zaznamenáno 100 sekund zvuku se vzorkovací frekvencí 27 Hz a hloubkou zvuku 15 bitů.
2. Vypočítejte hlasitost 10sekundového monofonního zvukového souboru s 16bitovým kódováním a vzorkovací frekvencí 44,1 kHz.
Možnost 17
1. Vypočítejte informační objem kódovaného zvuku, je-li zvuk 70 s řeči zaznamenán se vzorkovací frekvencí 25 Hz a hloubkou zvuku 4 bity.
Možnost 18
1. Vypočítejte informační objem kódovaného stereo zvuku, pokud je zaznamenáno 215 sekund zvuku se vzorkovací frekvencí 5 kHz a hloubkou zvuku 3 bity.
Možnost 19
1. Vypočítejte informační objem kódovaného zvuku, je-li zvuk 34 s řeči zaznamenán se vzorkovací frekvencí 45 Hz a hloubkou zvuku 7 bitů.
2. Vypočítejte dobu přehrávání mono zvukového souboru, je-li při 4bitovém kódování a vzorkovací frekvenci 16 kHz jeho objem 350 KB.
Možnost 20
1. Vypočítejte informační objem kódovaného stereo zvuku, pokud je zaznamenáno 126 sekund zvuku se vzorkovací frekvencí 32 Hz a hloubkou zvuku 6 bitů.
2. Určete velikost paměti pro uložení digitálního zvukového souboru, jehož doba přehrávání je 4 minuty při vzorkovací frekvenci 55 kHz a 32bitovém rozšíření.
Možnost 21
1. Vypočítejte informační objem kódovaného zvuku, je-li zvuk 14 s řeči zaznamenán se vzorkovací frekvencí 13 Hz a hloubkou zvuku 12 bitů.
2. Velikost volné paměti na disku je 512 MB, bitová hloubka zvukové karty je 32. Jaká je doba trvání zvuku digitálního zvukového souboru nahraného se vzorkovací frekvencí 66100 Hz.
Možnost 22
1. Vypočítejte informační objem kódovaného stereo zvuku, pokud je zaznamenáno 25 sekund zvuku se vzorkovací frekvencí 15 Hz a hloubkou zvuku 16 bitů.
2. Určete velikost paměti pro uložení stereo audio souboru, jehož doba přehrávání je 2 minuty, pokud je známo, že vzorkovací frekvence je 40 000 Hz a hloubka kódování zvuku je 16 bitů.
Kontrolní otázky
1. Definujte pojmy „zvuk“ a „zvukový systém PC“?
2. Jaké jsou hlavní funkce zvukového systému PC?
3. Jaké jsou hlavní kroky A/D a D/A převodu?
4. Jaké metody syntézy zvuku se používají?
5. Jaké funkce plní modul směšovače a jaké jsou jeho hlavní vlastnosti?
6. Definujte pojmy „čas vzorkování“ a „bitová rychlost“?
Publikováno na Allbest.ru
Podobné dokumenty
Studium pojmu zvuk, jeho rychlost, vlnová délka, prahy sluchu. Popis programů pro zpracování zvuku, které umožňují nahrávat hudbu, měnit zabarvení zvuku, výšku, tempo. Vlastnosti zvukových editorů, restaurátorů a analyzátorů zvuku.
abstrakt, přidáno 11.03.2013
formát audio souboru wav, jak je kódován. Implementace možností přehrávání zvuku v programovacím prostředí MATLAB. Sestavení funkčního schématu programu. Testování informačních technologií pro přehrávání zvukových souborů.
práce v kurzu, přidáno 13.02.2016
Digitální reprezentace audio signálů. Zvuková výstupní zařízení: reproduktory, reproduktory a sluchátka. Vstupní audio zařízení. Frekvence a intenzita zvuku. Amplituda zvukových vibrací, výkon zdroje zvuku, rozsah vibrací.
abstrakt, přidáno 02.08.2011
Analýza procesu digitalizace závislosti intenzity zvukového signálu na čase. Charakteristika technologie tvorby hudebních zvuků v moderních elektrohudebních digitálních syntezátorech. Studium základních zvukových formátů a metod zpracování zvuku.
práce v kurzu, přidáno 23.11.2011
Zvážení základů podpory zvuku v moderních počítačích a hlavních zvukových zařízeních. Prostudování pravidel pro instalaci zvukové karty a ovladačů, výběr reproduktorů. Popis hardwarových a softwarových problémů. Algoritmus zpracování zvuku.
práce v kurzu, přidáno 16.03.2014
Vnímání zvukových podnětů. Frekvence, amplituda, fáze jako charakteristiky zvuku. Reprezentace a způsoby přenosu digitální informace. Vlastnosti vzorkování zvuku. Způsoby záznamu informací: bit k bitu; komprese; CD-R blank struktura; Záznam na CD-R.
abstrakt, přidáno 10.11.2009
Generování a ukládání melodie jako zvukového souboru ve formátu wav. Provádění frekvenční analýzy přijímaného signálu. Závislost objemu wav souborů na bitové hloubce kódování signálu. Spektrum not nahraného souboru wav s danou bitovou hloubkou.
laboratorní práce, přidáno 30.03.2015
Modely zvukových karet, jejich možnosti, kvalita zvuku a velikosti. Návrh zvukových karet a principy jejich činnosti. Metody generování zvuku používané ve zvukových kartách. Vlastnosti systému prostorové reprodukce zvuku Dolby Digital.
abstrakt, přidáno 13.03.2011
Technické vlastnosti signálů v systémech číslicového zpracování. Popis programů pro zpracování digitální a syntetizované zvukové informace, redukce zvukového šumu. Profesionální zpracování zvuku a zvukových vln: komprese, nahrávání, vzorkování.
práce v kurzu, přidáno 03.01.2013
Historie elektronizace hudební výchovy. Počítačové funkce pro organizování výměny hudebních informací. Zvažování technologií a prostředků zpracování zvukových informací. Aplikace technologie pro vytváření umístěného 3D zvuku.
Kódování zvukových informací
Zvuk– jedná se o vlny šířící se vzduchem, vodou nebo jiným prostředím s plynule se měnící intenzitou a frekvencí.
Čím větší je amplituda signálu, tím je pro člověka hlasitější; Čím vyšší je frekvence signálu, tím vyšší je tón.
Typické hodnoty objemu:
Digitalizace zvuku
Digitální zvuk je analogový audio signál reprezentovaný diskrétními číselnými hodnotami jeho amplitudy.
Digitalizace zvuku- technologie pro převod analogového audio signálu do digitální podoby.
Spočívá v měření amplitudy signálu s určitým časovým krokem a následném zaznamenání získaných hodnot v číselné podobě. Dalším názvem pro digitalizaci zvuku je analogově-digitální převod zvuku.
Vzorkovací frekvence zvuku je počet měření hlasitosti zvuku za jednu sekundu.
Vzorkovací frekvence zvuku se může pohybovat od 8 000 do 48 000 měření hlasitosti zvuku za sekundu.
Hloubka kódování zvuku je množství informací potřebných ke kódování diskrétních úrovní hlasitosti digitálního zvuku.
Pokud je známa hloubka kódování, lze počet úrovní hlasitosti digitálního zvuku vypočítat pomocí vzorce N = 2 R. Nechť je hloubka kódování zvuku 16 bitů, pak se počet úrovní hlasitosti zvuku rovná:
N = 2 R = 216 = 65,536.
Během procesu kódování je každé úrovni hlasitosti přiřazen vlastní 16bitový binární kód, nejnižší úroveň zvuku bude odpovídat kódu 0000000000000000 a nejvyšší - 1111111111111111.
Velikost zvukového souboru
I=f×R×N×t, Kde
f - vzorkovací frekvence (Hz)
R – hloubka kódování (bitová hloubka)
N – počet kanálů (1 – mono, 2 – stereo…)
t – hrací doba (s)
Můžete odhadnout informační objem stereo audio souboru trvajícího 1 sekundu s vysokou kvalitou zvuku 16 bitů, 48 kHz.
48 000 Hz × 16 bitů × 2 × 1 = 1536 000 bitů = 192 000 bajtů = 187,5 kB
Domácí práce:
1. Jednokanálový (mono) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 22 kHz a hloubkou kódování 16 bitů. Záznam trvá 2 minuty, jeho výsledky se zapisují do souboru, komprese dat se neprovádí. Jaká je velikost souboru?
2. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 32 bitů byl prováděn po dobu 5 minut. Nebyla provedena žádná komprese dat. Jaká je velikost výsledného souboru?
3. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku byl pořízen se vzorkovací frekvencí 64 kHz a rozlišením 24 bitů. Výsledkem byl soubor o velikosti 72 MB, nebyla provedena žádná komprese dat. Určete, jak dlouho přibližně (v minutách) záznam probíhal. Jako odpověď uveďte celé číslo nejbližší době záznamu.
Lidské ucho vnímá zvuk o frekvencích od 20 vibrací za sekundu (nízký zvuk) do 20 000 vibrací za sekundu (vysoký zvuk).
Člověk může vnímat zvuk v obrovském rozsahu intenzit, kdy maximální intenzita je 10 14krát větší než minimální (stotisíc miliardkrát). Pro měření hlasitosti zvuku se používá speciální jednotka "decibel"(dbl) (tabulka 5.1). Snížení nebo zvýšení hlasitosti zvuku o 10 dbl odpovídá snížení nebo zvýšení intenzity zvuku 10krát.
Časové vzorkování zvuku. Aby počítač mohl zpracovávat zvuk, musí být nepřetržitý zvukový signál převeden do digitální diskrétní formy pomocí časového vzorkování. Souvislá zvuková vlna je rozdělena na samostatné malé dočasné úseky a pro každý takový úsek je nastavena určitá hodnota intenzity zvuku.
Plynulá závislost hlasitosti zvuku na čase A(t) je tedy nahrazena diskrétní sekvencí úrovní hlasitosti. Na grafu to vypadá jako nahrazení hladké křivky sekvencí „kroků“ (obr. 1.2).
 |
| Rýže. 1.2. Časové vzorkování zvuku |
Vzorkovací frekvence. Mikrofon připojený ke zvukové kartě se používá k záznamu analogového zvuku a jeho převodu do digitální podoby. Kvalita výsledného digitálního zvuku závisí na počtu měření úrovně hlasitosti zvuku za jednotku času, tzn. vzorkovací frekvence. Čím více měření je provedeno za sekundu (čím vyšší je vzorkovací frekvence), tím přesněji „ladder“ digitálního audio signálu sleduje křivku dialogového signálu.
Vzorkovací frekvence zvuku je počet měření hlasitosti zvuku za jednu sekundu.
Vzorkovací frekvence zvuku se může pohybovat od 8 000 do 48 000 měření hlasitosti zvuku za sekundu.
Hloubka kódování zvuku. Každému „kroku“ je přiřazena určitá úroveň hlasitosti. Úrovně hlasitosti zvuku lze považovat za soubor možných stavů N, jejichž kódování vyžaduje určité množství informace I, které se říká hloubka kódování zvuku.
Hloubka kódování zvuku je množství informací potřebných ke kódování diskrétních úrovní hlasitosti digitálního zvuku.
Pokud je známa hloubka kódování, lze počet úrovní hlasitosti digitálního zvuku vypočítat pomocí vzorce N = 2 I. Nechť je hloubka kódování zvuku 16 bitů, pak se počet úrovní hlasitosti zvuku rovná:
N = 2 I = 216 = 65,536.
Během procesu kódování je každé úrovni hlasitosti přiřazen vlastní 16bitový binární kód, nejnižší úroveň zvuku bude odpovídat kódu 0000000000000000 a nejvyšší - 1111111111111111.
Digitalizovaná kvalita zvuku.Čím vyšší je frekvence a hloubka vzorkování zvuku, tím vyšší je kvalita digitalizovaného zvuku. Nejnižší kvalitu digitalizovaného zvuku, odpovídající kvalitě telefonní komunikace, získáme se vzorkovací frekvencí 8000krát za sekundu, hloubkou vzorkování 8 bitů a záznamem jedné zvukové stopy (mono režim). Nejvyšší kvality digitalizovaného zvuku, odpovídající kvalitě audio CD, je dosaženo vzorkovací frekvencí 48 000krát za sekundu, hloubkou vzorkování 16 bitů a záznamem dvou zvukových stop (režim stereo).
Je třeba mít na paměti, že čím vyšší je kvalita digitálního zvuku, tím větší je informační objem zvukového souboru. Můžete odhadnout objem informací digitálního stereo audio souboru s délkou zvuku 1 sekundu s průměrnou kvalitou zvuku (16 bitů, 24 000 měření za sekundu). K tomu je třeba hloubku kódování vynásobit počtem měření za 1 sekundu a vynásobit 2 (stereo zvuk):
16 bitů × 24 000 × 2 = 768 000 bitů = 96 000 bajtů = 93,75 kB.
Zvukové editory. Zvukové editory umožňují zvuk nejen nahrávat a přehrávat, ale také jej upravovat. Digitalizovaný zvuk je ve zvukových editorech prezentován ve vizuální podobě, takže operace kopírování, přesouvání a mazání částí zvukové stopy lze snadno provádět pomocí myši. Navíc můžete překrývat audio stopy přes sebe (mixovat zvuky) a aplikovat různé akustické efekty (echo, přehrávání pozpátku atd.).
Zvukové editory umožňují změnit kvalitu digitálního zvuku a velikost zvukového souboru změnou vzorkovací frekvence a hloubky kódování. Digitalizovaný zvuk lze uložit nekomprimovaný do zvukových souborů v univerzálním formátu WAV nebo v komprimovaném formátu MP3.
Při ukládání zvuku v komprimovaných formátech jsou vyřazeny zvukové frekvence s nízkou intenzitou, které jsou „nadměrné“ pro lidské vnímání a časově se shodují s frekvencemi zvuku s vysokou intenzitou. Použití tohoto formátu umožňuje komprimovat zvukové soubory desítkykrát, ale vede k nevratné ztrátě informací (soubory nelze obnovit do původní podoby).
Kontrolní otázky
1. Jak vzorkovací frekvence a hloubka kódování ovlivňují kvalitu digitálního zvuku?
Úkoly k samostatnému plnění
1.22. Úkol selektivní reakce. Zvuková karta vytváří binární kódování analogového audio signálu. Kolik informací je potřeba k zakódování každé z 65 536 možných úrovní intenzity signálu?
1) 16 bitů; 2) 256 bitů; 3) 1 bit; 4) 8 bitů.
1.23. Úkol s podrobnou odpovědí. Odhadněte objem informací digitálních zvukových souborů trvajících 10 sekund při hloubce kódování a vzorkovací frekvenci zvukového signálu, které poskytují minimální a maximální kvalitu zvuku:
a) mono, 8 bitů, 8000 měření za sekundu;
b) stereo, 16 bitů, 48 000 měření za sekundu.
1.24. Úkol s podrobnou odpovědí. Určete dobu trvání zvukového souboru, který se vejde na 3,5" disketu (všimněte si, že pro ukládání dat na takovou disketu je přiděleno 2847 sektorů po 512 bajtech):
a) s nízkou kvalitou zvuku: mono, 8 bitů, 8000 měření za sekundu;
b) s vysokou kvalitou zvuku: stereo, 16 bitů, 48 000 měření za sekundu.