Spręsdami problemas mokiniai remiasi šiomis sąvokomis:
Laiko atranka – procesas, kurio metu, koduojant nenutrūkstamą garso signalą, garso banga suskirstoma į atskiras mažas laiko dalis ir kiekvienai tokiai atkarpai nustatoma tam tikra amplitudės reikšmė. Kuo didesnė signalo amplitudė, tuo garsesnis garsas.
Garso gylis (kodavimo gylis) – bitų skaičius vienoje garso koduotėje.
Garsumo lygiai (signalo lygiai)- Garsas gali turėti skirtingus garsumo lygius. Skirtingų garsumo lygių skaičius apskaičiuojamas pagal formulę N = 2 aš Kur aš - garso gylis.
Mėginių ėmimo dažnis – įvesties signalo lygio matavimų skaičius per laiko vienetą (per 1 sekundę). Kuo didesnis diskretizavimo dažnis, tuo tikslesnė dvejetainio kodavimo procedūra. Dažnis matuojamas hercais (Hz). 1 matavimas per 1 sekundę -1 Hz.
1000 matavimų per 1 sekundę 1 kHz. Atrankos dažnį pažymėkime raide D. Norėdami koduoti, pasirinkite vieną iš trijų dažnių: 44,1 KHz, 22,05 KHz, 11,025 KHz.
Manoma, kad dažnių diapazonas, kurį žmogus girdi, yra iš20 Hz iki 20 kHz .
dvejetainio kodavimo kokybė – vertė, kuri nustatoma pagal kodavimo gylį ir mėginių ėmimo dažnį.
Garso adapteris (garso plokštė) – prietaisas, kuris garso dažnio elektrinius virpesius paverčia skaitmeniniu dvejetainiu kodu įvedant garsą ir atvirkščiai (iš skaitinio kodo į elektrinius virpesius) leidžiant garsą.
Garso adapterio specifikacijos: diskretizavimo dažnis ir registro bitų gylis.).
Registracijos dydis - bitų skaičius garso adapterio registre. Kuo didesnė skaitmenų talpa, tuo mažesnė kiekvieno atskiro elektros srovės dydžio konvertavimo į skaičių paklaida ir atvirkščiai. Jei bito gylis yra aš , tada matuojant įvesties signalą galima gauti 2 aš = N skirtingos reikšmės.
Skaitmeninio monofoninio garso failo dydis ( A ) matuojamas pagal formulę:
A = D * T * aš /8 , Kur D – mėginių ėmimo dažnis (Hz), T – garso grojimo ar įrašymo laikas, aš registro plotis (raiška). Pagal šią formulę dydis matuojamas baitais.
Skaitmeninio stereo garso failo dydis ( A ) matuojamas pagal formulę:
A =2* D * T * aš /8 , signalas įrašomas dviem garsiakalbiams, nes kairysis ir dešinysis garso kanalai yra užkoduoti atskirai.
Mokiniams naudinga išduoti 1 lentelė, rodantis, kiek MB užims užkoduota vienos minutės garso informacijos esant skirtingiems atrankos dažniams:
Atrankos dažnis, kHz
44,1
22,05
11,025
16 bitų, stereo
10,1 MB
5,05 MB
2,52 MB
16 bitų, mono
5,05 MB
2,52 MB
1,26 MB
8 bitų, mono
2,52 MB
1,26 MB
630 KB
1. Skaitmeninio failo dydis
Lygis "3"
1. Nustatykite skaitmeninio garso failo, kurio grojimo laikas yra 10 sekundžių, 22,05 kHz diskretizavimo dažniu ir 8 bitų raiška, dydį (baitais). Failas nesuspaustas. (, 156 psl., 1 pavyzdys)
Sprendimas:
Formulė dydžiui apskaičiuoti(baitais) skaitmeninis garso failas: A = D * T * aš /8.
Norint konvertuoti į baitus, gautą reikšmę reikia padalyti iš 8 bitų.
22,05 kHz = 22,05 * 1000 Hz = 22 050 Hz
A = D * T * aš /8 = 22050 x 10 x 8/8 = 220500 baitų.
Atsakymas: Failo dydis yra 220500 baitų.
2. Nustatykite atminties kiekį skaitmeniniam garso failui, kurio grojimo laikas yra dvi minutės, esant 44,1 kHz diskretizavimo dažniui ir 16 bitų raiškai, saugoti. (, p. 157, nr. 88)
Sprendimas:
A = D * T * aš /8. – atminties kiekis, skirtas saugoti skaitmeninį garso failą.
44100 (Hz) x 120 (s) x 16 (bitai) / 8 (bitai) = 10584000 baitų = 10335,9375 KB = 10,094 MB.
Atsakymas: ≈ 10 MB
lygis "4"
3. Vartotojo atminties talpa yra 2,6 MB. Būtina įrašyti skaitmeninį garso failą, kurio garso trukmė 1 minutė. Koks turėtų būti diskretizavimo dažnis ir bitų gylis? (, p. 157, nr. 89)
Sprendimas:
Atrankos dažnio ir bitų gylio skaičiavimo formulė:D* aš=A/T
(atminties talpa baitais) : (garso laikas sekundėmis):
2,6 MB = 2726297,6 baito
D* aš=A/T= 2726297,6 baitai: 60 = 45438,3 baitai
D= 45438,3 baitų : aš
Adapterio plotis gali būti 8 arba 16 bitų. (1 baitas arba 2 baitai). Todėl atrankos dažnis gali būti arba 45438,3 Hz = 45,4 kHz ≈ 44,1 kHz– standartinis charakteringas diskretizavimo dažnis arba 22719,15 Hz = 22,7 kHz ≈ 22,05 kHz- standartinė charakteristika atrankos dažnis
Atsakymas:
4. Laisvos atminties kiekis diske – 5,25 MB, garso plokštės bitų gylis – 16. Kiek trunka skaitmeninio garso failo, įrašyto 22,05 kHz diskretizavimo dažniu, garsas? (, p. 157, nr. 90)Sprendimas:
Garso trukmės skaičiavimo formulė: T =A /D /I
(atminties talpa baitais) : (atrankos dažnis Hz) : (garso plokštės talpa baitais):
5,25 MB = 5505024 baitai
5505024 baitai: 22050 Hz: 2 baitai = 124,8 sek.
Atsakymas: 124,8 sekundės
5. Viena minutė įrašant skaitmeninį garso failą užima 1,3 MB vietos diske, garso plokštės bitų gylis yra 8. Kokiu atrankos dažniu įrašomas garsas? (, p. 157, nr. 91)
Sprendimas:
Mėginio dažnio apskaičiavimo formulė: D=A/T/ aš
(atminties talpa baitais) : (įrašymo laikas sekundėmis) : (garso plokštės talpa baitais)
1,3 MB = 1363148,8 baito
1363148,8 baitai: 60:1 = 22719,1 Hz
Atsakymas: 22,05 kHz
6. Dvi minutės skaitmeninio garso failo įrašymo užima 5,1 MB vietos diske. Atrankos dažnis – 22050 Hz. Koks yra garso adapterio bitų gylis? (, p. 157, nr. 94)
Sprendimas:
Bitų gylio apskaičiavimo formulė: (atminties talpa baitais): (garso laikas sekundėmis): (atrankos dažnis):
5,1 MB = 5347737,6 baito
5347737,6 baitai: 120 sek.: 22050 Hz = 2,02 baitai = 16 bitų
Atsakymas: 16 bitų
7. Laisvos atminties kiekis diske – 0,01 GB, garso plokštės bitų gylis – 16. Kiek trunka skaitmeninio garso failo, įrašyto 44100 Hz diskretizavimo dažniu, garsas? (, p. 157, nr. 95)
Sprendimas:
Garso trukmės T = A / D / I skaičiavimo formulė
(atminties talpa baitais) : (atrankos dažnis Hz) : (garso plokštės talpa baitais)
0,01 GB = 10737418,24 baitai
10737418,24 baitai: 44100: 2 = 121,74 sek = 2,03 min.
Atsakymas: 20,3 minutės
8.
Įvertinkite monofoninio garso failo, kurio garso trukmė 1 minutė, informacijos garsumą. jei kodavimo „gylis“ ir garso signalo atrankos dažnis yra atitinkamai vienodi:
a) 16 bitų ir 8 kHz;
b) 16 bitų ir 24 kHz.
(, p. 76, Nr. 2.82)
Sprendimas:
A).
16 bitų x 8 000 = 128 000 bitų = 16 000 baitų = 15,625 KB/s
15,625 KB/s x 60 s = 937,5 KB
b).
1) 1 sekundę trunkančio garso failo informacijos apimtis yra lygi:
16 bitų x 24 000 = 384 000 bitų = 48 000 baitų = 46,875 KB/s
2) 1 minutę trunkančio garso failo informacijos apimtis yra lygi:
46,875 KB/s x 60 s = 2812,5 KB = 2,8 MB
Atsakymas: a) 937,5 KB; b) 2,8 MB
Lygis "5"
Naudojama 1 lentelė
9. Kiek atminties reikia norint išsaugoti skaitmeninį garso failą su aukštos kokybės garso įrašu, jei grojimo laikas yra 3 minutės? (, p. 157, nr. 92)
Sprendimas:
Aukšta garso kokybė pasiekiama esant 44,1 kHz atrankos dažniui ir 16 garso adapterio bitų gyliui.
Atminties talpos apskaičiavimo formulė: (įrašymo laikas sekundėmis) x (garso plokštės talpa baitais) x (atrankos dažnis):
180 s x 2 x 44100 Hz = 15876000 baitų = 15,1 MB
Atsakymas: 15,1 MB
10. Skaitmeniniame garso faile yra prastos kokybės garso įrašas (garsas tamsus ir duslus). Kokia yra failo trukmė, jei jo dydis yra 650 KB? (, p. 157, nr. 93)
Sprendimas:
Niūriam ir dusliam garsui būdingi šie parametrai: diskretizavimo dažnis – 11,025 KHz, garso adapterio bitų gylis – 8 bitai (žr. 1 lentelę). Tada T =A /D /I. Paverskime garsumą į baitus: 650 KB = 665600 baitų
Т=665600 baitų/11025 Hz/1 baitą ≈60,4 s
Atsakymas: garso trukmė 60,5 s
Sprendimas:
1 sekundę trunkančio garso failo informacijos apimtis yra lygi:
16 bitų x 48 000 x 2 = 1 536 000 bitų = 187,5 KB (padauginta iš 2, nes stereofoninis).
1 minutę trunkančio garso failo informacijos apimtis yra lygi:
187,5 KB/s x 60 s ≈ 11 MB
Atsakymas: 11 MB
Atsakymas: a) 940 KB; b) 2,8 MB.
12.
Apskaičiuokite monofoninio garso failo grojimo laiką, jei su 16 bitų kodavimu ir 32 kHz atrankos dažniu jo garsumas yra lygus:
a) 700 KB;
b) 6300 KB
(, p. 76, Nr. 2.84)
Sprendimas:
A).
1) 1 sekundę trunkančio garso failo informacijos apimtis yra lygi:
700 KB: 62,5 KB/s = 11,2 s
b).
1) 1 sekundę trunkančio garso failo informacijos apimtis yra lygi:
16 bitų x 32 000 = 512 000 bitų = 64 000 baitų = 62,5 KB/s
2) 700 KB monofoninio garso failo grojimo laikas yra:
6300 KB: 62,5 KB/s = 100,8 s = 1,68 min.
Atsakymas: a) 10 sekundžių; b) 1,5 min.
13. Apskaičiuokite, kiek informacijos baitų užima viena stereofoninio įrašo sekundė kompaktiniame diske (dažnis 44032 Hz, 16 bitų vienai vertei). Kiek laiko trunka viena minutė? Kokia yra didžiausia disko talpa (darant prielaidą, kad maksimali trukmė yra 80 minučių)? (, p. 34, pratimas Nr. 34)
Sprendimas:
Formulė atminties dydžio apskaičiavimuiA
=
D
*
T
*
aš
:
(įrašymo laikas sekundėmis) * (garso plokštės talpa baitais) * (atrankos dažnis). 16 bitų - 2 baitai.
1) 1 s x 2 x 44032 Hz = 88064 baitai (1 sekundė stereo įrašymas kompaktiniame diske)
2) 60 s x 2 x 44032 Hz = 5283840 baitų (1 minutė stereo CD įrašymo)
3) 4800 s x 2 x 44032 Hz = 422707200 baitų = 412800 KB = 403,125 MB (80 minučių)
Atsakymas: 88064 baitai (1 sekundė), 5283840 baitų (1 minutė), 403,125 MB (80 minučių)
2. Garso kokybės nustatymas.
Norint nustatyti garso kokybę, reikia rasti diskretizavimo dažnį ir naudoti lentelę Nr
256 (2 8) signalo intensyvumo lygiai - radijo transliacijos garso kokybė, naudojant 65536 (2 16) signalo intensyvumo lygius - audio CD garso kokybė. Aukščiausios kokybės dažnis atitinka muziką, įrašytą į kompaktinį diską. Analoginio signalo dydis šiuo atveju matuojamas 44 100 kartų per sekundę.
Lygis "5"
13. Nustatyti garso kokybę (radijo transliacijos kokybę, vidutinę kokybę, garso CD kokybę), jei žinoma, kad mono garso failo, kurio garso trukmė yra 10 sekundžių, garsumas. yra lygus:
a) 940 KB;
b) 157 KB.
(, p. 76, Nr. 2.83)
Sprendimas:
A).
1) 940 KB = 962 560 baitų = 7700 480 bitų
2) 7700480 bitų: 10 sek. = 770048 bitai/s
3) 770048 bps: 16 bitų = 48128 Hz – diskretizavimo dažnis – artimas didžiausiam 44,1 kHz
Atsakymas: Audio CD kokybė
b).
1) 157 KB = 160768 baitai = 1286144 bitai
2) 1286144 bitai: 10 sek = 128614,4 bitai/s
3) 128614,4 bps: 16 bitų = 8038,4 Hz
Atsakymas: transliacijos kokybė
Atsakymas: a) CD kokybė; b) radijo transliacijos kokybė.
14. Nustatykite garso failo, kuris tilps į 3,5 colių diskelį, ilgį. Atkreipkite dėmesį, kad tokiame diskelyje duomenims saugoti yra skirti 2847 512 baitų sektoriai.
a) su žema garso kokybe: mono, 8 bitai, 8 kHz;
b) su aukšta garso kokybe: stereo, 16 bitų, 48 kHz.
(, p. 77, Nr. 2.85)
Sprendimas:
A).
8 bitai x 8 000 = 64 000 bitų = 8 000 baitų = 7,8 KB/s
3) Mono garso failo, kurio tūris yra 1423,5 KB, grojimo laikas yra lygus:
1423,5 KB: 7,8 KB/s = 182,5 s ≈ 3 min.
b).
1) Diskelio informacijos tūris yra lygus:
2847 sektoriai x 512 baitų = 1457664 baitai = 1423,5 KB
2) 1 sekundę trunkančio garso failo informacijos apimtis yra lygi:
16 bitų x 48 000 x 2 = 1 536 000 bitų = 192 000 baitų = 187,5 KB/s
3) Stereo garso failo, kurio tūris yra 1423,5 KB, grojimo laikas yra lygus:
1423,5 KB: 187,5 KB/s = 7,6 s
Atsakymas: a) 3 minutės; b) 7,6 sekundės.
3. Dvejetainis garso kodavimas.
Spręsdamas problemas, jis naudoja šią teorinę medžiagą:
Norint užkoduoti garsą, analoginis signalas parodytas paveikslėlyje
plokštuma skirstoma į vertikalias ir horizontalias linijas. Vertikalus skaidymas yra analoginio signalo atranka (signalo matavimo dažnis), horizontalusis skaidymas yrakvantavimas pagal lygį. Tie. Kuo smulkesnis tinklelis, tuo geriau apytikslis analoginis garsas naudojant skaičius. Aštuonių bitų kvantavimas naudojamas įprastai kalbai (telefoniniam pokalbiui) ir trumpųjų bangų radijo perdavimui skaitmeninti. Šešiolikos bitų – muzikos ir VHF (ultra trumpųjų bangų) radijo transliacijų skaitmeninimui.
Lygis "3"
15. Analoginis garso signalas buvo atrinktas pirmiausia naudojant 256 signalo intensyvumus (transliavimo garso kokybė), o po to naudojant 65 536 signalo intensyvumus (garso CD garso kokybė). Kiek kartų skiriasi suskaitmeninto garso informacijos tūriai? (, p. 77, Nr. 2.86)
Sprendimas:
Analoginio signalo, naudojant 256 signalo intensyvumo lygius, kodo ilgis yra 8 bitai, naudojant 65536 signalo intensyvumo lygiai lygūs 16 bitų. Kadangi vieno signalo kodo ilgis padvigubėjo, suskaitmeninto garso informacijos apimtis skiriasi 2 kartus.
Atsakymas: 2 kartus.
lygis " 4 »
16. Remiantis Nyquist-Kotelnikovo teorema, norint, kad analoginis signalas būtų tiksliai atkurtas pagal atskirą jo atvaizdavimą (iš pavyzdžių), diskretizavimo dažnis turi būti bent du kartus didesnis už maksimalų to signalo garso dažnį.
Koks turėtų būti žmogaus suvokiamo garso atrankos dažnis?
Kas turėtų būti didesnis: kalbos atrankos dažnis ar simfoninio orkestro atrankos dažnis?
Tikslas: Supažindinti studentus su aparatinės ir programinės įrangos, skirtos darbui su garsu, savybėmis. Veiklos rūšys: žinių pritraukimas iš fizikos kurso (arba darbas su žinynais). (, p. ??, 2 užduotis)
Sprendimas:
Manoma, kad žmonių girdimų dažnių diapazonas yra nuo 20 Hz iki 20 kHz. Taigi, remiantis Nyquist-Kotelnikovo teorema, norint, kad analoginis signalas būtų tiksliai atkurtas pagal jo atskirą atvaizdą (iš jo pavyzdžių),Atrankos dažnis turi būti bent du kartus didesnis už maksimalų to signalo garso dažnį. Maksimalus garso dažnis, kurį žmogus gali girdėti, yra 20 KHz, o tai reiškia, kad įrenginys Ra ir programinė įranga turi užtikrinti ne mažesnį kaip 40 kHz, tiksliau 44,1 kHz, diskretizavimo dažnį. Kompiuterinis simfoninio orkestro garso apdorojimas reikalauja didesnio atrankos dažnio nei kalbos apdorojimas, nes simfoninio orkestro dažnių diapazonas yra daug didesnis.
Atsakymas: ne mažiau kaip 40 kHz, simfoninio orkestro diskretizavimo dažnis yra didesnis.
Lygis "5"
17. Paveikslėlyje parodytas diktofono įrašytas 1 sekundės kalbos garsas. Užkoduokite jį dvejetainiu skaitmeniniu kodu, kurio dažnis yra 10 Hz, o kodo ilgis - 3 bitai. (, p. ??, 1 užduotis)
Sprendimas:
Kodavimas 10 Hz reiškia, kad turime matuoti žingsnį 10 kartų per sekundę. Pasirinkime vienodo atstumo laiko momentus:
3 bitų kodo ilgis reiškia 2 3 = 8 kvantavimo lygiai. Tai yra, kaip skaitmeninį garso aukščio kodą kiekvienu pasirinktu laiko momentu, galime nustatyti vieną iš šių derinių: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Yra tik 8 todėl garso aukštį galima išmatuoti 8 „lygiais“:
Mes „apvalinsime“ žingsnio reikšmes iki artimiausio žemesnio lygio:
Naudodami šį kodavimo metodą gauname tokį rezultatą (įtraukiami tarpai, kad būtų lengviau suvokti): 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.
Pastaba.Patartina atkreipti mokinių dėmesį į tai, kaip netiksliai kodas perteikia amplitudės pokytį. Tai reiškia, kad diskretizavimo dažnis yra 10 Hz, o kvantavimo lygis yra 2 3 (3 bitai) yra per maži. Paprastai garsui (balsui) pasirenkamas 8 kHz atrankos dažnis, ty 8000 kartų per sekundę, o kvantavimo lygis 2 8 (kodas 8 bitų ilgio).
Atsakymas: 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.
18. Paaiškinkite, kodėl kvantavimo lygis kartu su diskretizavimo dažniu yra pagrindinės garso atvaizdavimo kompiuteryje charakteristikos.Tikslai: įtvirtinti mokinių supratimą apie sąvokas „duomenų vaizdavimo tikslumas“, „matavimo paklaida“, „atvaizdavimo klaida“; Peržiūrėkite dvejetainį kodavimą ir kodo ilgį su mokiniais. Veiklos pobūdis: darbas su sąvokų apibrėžimais. (, p. ??, 3 užduotis)
Sprendimas:
Geometrijoje, fizikoje ir technologijoje yra „matavimo tikslumo“ sąvoka, kuri yra glaudžiai susijusi su „matavimo paklaidos“ sąvoka. Tačiau yra ir koncepcija„vaizdavimo tikslumas“.
Pavyzdžiui, apie žmogaus ūgį galime pasakyti, kad jis yra: a) apie. 2 m, b) šiek tiek daugiau nei 1,7 m, c) lygus 1 m 72 cm, d) lygus 1 m 71 cm 8 mm. Tai reiškia, kad išmatuotam aukščiui nurodyti gali būti naudojami 1, 2, 3 arba 4 skaitmenys.
Tas pats pasakytina apie dvejetainį kodavimą. Jei tam tikru laiko momentu garso tonui įrašyti naudojami tik 2 bitai, tada, net jei matavimai buvo tikslūs, gali būti perduodami tik 4 lygiai: žemas (00), žemesnis už vidutinį (01), didesnis nei vidutinis ( 10), aukštas (11). Jei naudojate 1 baitą, galite perkelti 256 lygius. Kaipaukštesnis kvantavimo lygis
, arba, kuris yra toks pat kaipKuo daugiau bitų skiriama išmatuotai reikšmei įrašyti, tuo tiksliau ši vertė perduodama.
Pastaba.Atkreiptinas dėmesys, kad matavimo priemonė turi palaikyti ir pasirinktą kvantavimo lygį (nėra prasmės vaizduoti liniuote išmatuotą ilgį decimetro padalomis milimetro tikslumu).
Atsakymas: kuo aukštesnis kvantavimo lygis, tuo tiksliau perduodamas garsas.
Literatūra:
[ 1] Informatika. Probleminė knyga-dirbtuvės 2 tomuose /Red. I.G. Semakina, E.K. Henner: 1 tomas. – Pagrindinių žinių laboratorija, 1999 – 304 p.: iliustr.
Informatikos ir informacinių technologijų seminaras. Vadovėlis ugdymo įstaigoms / N.D. Ugrinovičius, L.L. Bosova, N.I. Michailova. – M.: Binomas. Žinių laboratorija, 2002. 400 p.: iliustr.
Informatika mokykloje: Žurnalo „Informatika ir edukacija“ priedas. Nr. 4 - 2003. - M.: Švietimas ir informatika, 2003. - 96 p.: iliustr.
Kushnirenko A.G., Leonovas A.G., Epictetov M.G. ir kt. Informacinė kultūra: informacijos kodavimas. Informaciniai modeliai. 9-10 klasės: Vadovėlis bendrojo ugdymo įstaigoms. - 2 leidimas. - M.: Bustard, 1996. - 208 p.: iliustr.
Geinas A.G., Senokosovas A.I. Informatikos vadovas moksleiviams. - Jekaterinburgas: "U-Factoria", 2003. - 346. p54-56.
Parinktis 1
Laboratoriniai darbai
„Garso informacijos kodavimas ir apdorojimas“
Tikslai:
edukacinis
edukacinis –
besivystantis –
Progresas:
Nuspręskite
Failo pavadinimas
f atrankos dažnis
k – garso gylis
t- žaidimo laikas
Failo tipas
44,1 kHz
16 bitų
1 minutė
stereofoninis
1.wav
8 kHz
8 bitų
1 minutė
monofoninis
2.wav
16 kHz
16 bitų
1 minutė
stereofoninis
3.wav
24 kHz
16 bitų
1 minutė
monofoninis
4.wav
32 kHz
16 bitų
1 minutė
stereofoninis
7-9 užduotims
5.wav
Parodykite iš dalies užpildytą lentelę savo mokytojui.
Paleiskite garso redaktoriųAudacity .
Apkarpyti iki 1 minutės siūlomo failo garsą, pasirinkę norimą laiko tarpą, vykdykite komandą Redaguoti – Apkarpyti išilgai kraštų.
Paversti wav .
Garso redaktoriuje Audacity Pavyzdžiui
Palyginti
Perduoti pranešti mokytojui patikrinti.
Parinktis 2
Laboratoriniai darbai
"Garso informacijos kodavimas"
Tikslai:
edukacinis- užtikrinti, kad studentai suformuotų ir naudotų žinias apie garso informacijos kodavimą kompiuteriu, taip pat įgūdžius ją apdoroti naudojant taikomąją programinę įrangą;
edukacinis – ugdyti dėmesingumą, tikslumą, savarankiškumą;
besivystantis – programinės įrangos naudojimo įgūdžiai; gebėjimas spręsti informacines problemas.
Aparatinės ir programinės įrangos reikalavimai: ausinės, garso failai studentams, garso redaktorius Audacity, garso įrašymo programa OC Windows.
Progresas:
Nuspręskite užduotys iš toliau pateiktos lentelės.
Raskite garso informacijos garsumą pagal formulę V = f *k *t, kur
f - diskretizavimo dažnis, k - garso gylis, t - grojimo laikas
Pateikite problemų sprendimą lentelės pavidalu.
Stulpelyje „Apskaičiuotas garso failo tūris“ patys užsirašykite atsakymus į išspręstas problemas. Atsakymą pateikite megabaitais.
Failo pavadinimas
f atrankos dažnis
k – garso gylis
t- žaidimo laikas
Failo tipas
Numatomas garso failo dydis
Tikrasis garso failo dydis
44,1 kHz
16 bitų
45 s
stereofoninis
1.wav
8 kHz
8 bitų
45 s
stereofoninis
2.wav
1 1,025 kHz
16 bitų
45 s
monofoninis
3.wav
24 kHz
Paleiskite garso redaktoriųAudacity .
Apkarpyti Jums siūlomo failo garsą iki 45 sekundžių, pasirinkę norimą laiko tarpą, vykdykite komandą Redaguoti – Apkarpyti išilgai kraštų.
Paversti jums pasiūlytą failą į failą su plėtiniu wav . Išsaugokite šį failą tuo pačiu pavadinimu.
Garso redaktoriuje Audacity sukurti jums siūlomo garso failo efektus. Pavyzdžiui, kad paskutinės 10 failo sekundžių išnyktų
Padalinkite stereo takelį ir ištrinkite vieną iš takelių. Konvertuoti pateiktą failą iš stereo į mono. Išsaugokite šį failą nauju pavadinimu ir wav plėtiniu.
Palyginti failų apimtis. Užpildykite lentelę duomenimis.
Perduoti pranešti mokytojui patikrinti.
Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą
Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.
Paskelbta http://www.allbest.ru/
Praktinė pamoka
Darbas su PC garso sistema. Užkoduoto garso informacijos apimties apskaičiavimas
Darbo tikslas: Susipažinkite su kompiuterių garsiakalbių sistemomis. Išmokite rasti užkoduoto garso informacijos garsumą.
galėti:
Pasirinkite racionalią įrangos konfigūraciją pagal sprendžiamą užduotį;
Nustatyti techninės ir programinės įrangos suderinamumą;
Atnaujinkite techninę įrangą.
Atlikdamas praktinius darbus studentas privalo žinoti:
Pagrindiniai kompiuterinės įrangos konstrukciniai elementai;
Kompiuterių išoriniai įrenginiai;
Nestandartiniai išoriniai įrenginiai.
Teorinė dalis
Garso įranga yra privalomas kiekvieno audiovizualinio komplekso elementas. Garso sistema būtinai apima garso šaltinius ir akustines sistemas. Jame taip pat gali būti garso signalų stiprinimo, maišymo ir apdorojimo įranga. Į garso sistemą gali būti įtraukti konferencijų sistemų, kongresų sistemų ir įrašų sistemų elementai.
Garso informacijos šaltiniai gali būti:
· atkūrimo įrenginiai (DVD grotuvai, TV imtuvai ir kt.);
· kompiuterinė įranga (nešiojamieji kompiuteriai, medijos serveriai ir kt.);
· laidiniai ir radijo mikrofonai, mikrofonų pultai kongresų sistemoms, įranga sinchroniniam vertimui;
· garso ir vaizdo konferencijų sistemos;
· registravimo įrenginiai.
Norint teisingai įrašyti ir atkurti garsą, garso sistemoje yra signalo stiprinimo, maišymo ir apdorojimo įrenginiai.
Skaitmeninė garso platforma yra nedidelis modulis, pakeičiantis visą spintą panašiais analoginiais įrenginiais, nereikalaujantis sudėtingos perjungimo sistemos, turintis patogią sąrankos ir valdymo sąsają bei žymiai pigesnis nei analoginis sprendimas.
Tuner - asmeninis abonentinis įrenginys, naudojamas signalui izoliuoti ir demoduliuoti. TV imtuvas- imtuvo tipas, skirtas priimti televizijos signalą įvairiais transliacijos formatais su ekranu kompiuteryje arba tiesiog atskirame monitoriuje.
Pagal savo dizainą TV imtuvai skirstomi į išorės(prijungtas prie kompiuterio arba per USB, arba tarp kompiuterio ir ekrano per vaizdo laidą) ir vidinis(įdėta į ISA, arba PCI, arba PCI-Express lizdą).
Garso plokštė - papildoma kompiuterio įranga, leidžianti apdoroti garsą. Šiuolaikiniuose kompiuteriuose garso plokštes vaizduoja kodekas, integruotas į pagrindinę plokštę.
Garso failai - rinkmenos su skaitmeniniais garso duomenų įrašais. Yra du pagrindiniai garso failų tipai: suskaitmenintas garsas Ir muzikinė notacija. Garso failai yra neatsiejama daugialypės terpės dalis.
Yra įvairių formatų garso failų:
· MIDI - muzikos kūrinių įrašymas komandų pavidalu sintezatoriui; Muzikos failai yra kompaktiški ir neatkuria žmogaus balso.
· WAV - universalus garso formatas, kuriame saugoma visa informacija apie suskaitmenintą garsą.
· MP3 - garso glaudinimo formatas su reguliuojamu informacijos praradimu, leidžiančiu kelis kartus suspausti failus, priklausomai nuo nurodyto bitų spartos. Net ir esant didžiausiam bitų greičiui – 320 Kbps – jis užtikrina keturis kartus suspaudimą, palyginti su kompaktiniais diskais.
· A.P.E.- garso informacijos suspaudimo formatas neprarandant informacijos.
Failai su skaitmeniniu garsu - garso failai, kuriuose originali nepertraukiamo (analoginio) signalo bangos forma įrašoma kaip trumpų diskrečių garso signalo amplitudės verčių seka, matuojama reguliariais intervalais ir tarp jų yra labai mažas intervalas. Nepertraukiamo signalo pakeitimo jo verčių seka procesas vadinamas mėginių ėmimas, ir ši įrašymo forma - pulso kodas. Yra dviejų tipų suskaitmeninti garso failai: su antrašte ir be jos.
Muzikos notacijos failai- garso failus, kuriuose yra komandų seka, nurodanti, kokia nata turi būti grojama kokiu instrumentu ir kiek laiko konkrečiu metu.
Pasvarstykime pagrindiniai daugiakanalio garso standartai.
Dolby Stereo skaitmeninės kino filmų garso įrašymo technologijos standartas, leidžiantis dviejuose filmų garso takeliuose užkoduoti keturis kanalus: kairėje, centre, dešinėje ir gale. Iš filmo nuskaitytą signalą dekoderis paverčia keturių kanalų signalu, kuris suteikia erdvinio garso efektą. Be dekoderio garsas atkuriamas kaip įprastas dviejų kanalų stereofoninis garsas.
Dolby Surround (DSS)- sistema, leidžianti iš užkoduoto dviejų kanalų signalo pasirinkti tris garso kanalus: kairįjį, dešinįjį ir galinį. Iš filmo nuskaitytas signalas dekoduojamas į trijų kanalų signalą. Jei dekoderio nėra, atkuriamas įprastas dviejų kanalų stereo garsas.
Dolby Pro-Logic (DPL)- sistema, leidžianti pasirinkti keturis garso kanalus iš užkoduoto dviejų kanalų signalo: kairėje, centre, dešinėje ir gale. Sistema naudoja papildomą centrinio kanalo garsiakalbį, kad pritvirtintų dialogą prie ekrano, o erdvinio garso efektai atkuriami per galinius kanalus.
DolbyDigital yra daugiakanalio garso dekodavimo standartas, kuriame garsas pateikiamas kaip šeši atskiri kanalai: penki erdvinio garso kanalai (kairysis, dešinysis, vidurinis ir du priekiniai) ir vienas žemo dažnio kanalas (žemųjų dažnių garsiakalbis). Garso pateikimas iš pradžių buvo skaitmeninis, o dažnių diapazonas buvo išplėstas nuo 20 Hz iki 20 kHz (šiuo metu dažnių diapazonas yra nuo 3 Hz iki 20 kHz penkiems kanalams ir nuo 3 Hz iki 120 kHz žemųjų dažnių garsiakalbio kanalui). Šis standartas šiandien yra vienas iš labiausiai paplitusių.
„DolbiDigital“ (AC-3)- šiandien populiariausias kelių kanalų garso formatas, priimtas kaip DVD vaizdo diskų garso standartas. Šiame visiškai skaitmeniniame formate yra 6 nepriklausomi garso kanalai, iš kurių 5 yra viso diapazono (30–20 000 Hz): trys priekiniai (kairėje, centre ir dešinėje) ir du galiniai, taip pat vienas žemo dažnio (20–120 Hz) žemųjų dažnių garsiakalbio kanalas. . „DolbiDigital“ formatu įrašytų fonogramų garsas pasižymi labai aukšta garso kokybe – iš viso nėra nešiklio triukšmo (kaip aiškiai yra, pavyzdžiui, garso kasetėse).
Dolby Surround AC3- supaprastinta DolbyDigital standarto versija, skirta namų kino sistemoms. Šis standartas skiriasi nuo DolbyDigital standarto mažesniu duomenų srauto greičiu.
DTS (skaitmeninio teatro sistema) yra šešių kanalų garso standartas, tačiau daug aukštesnės kokybės. Suspaudimo koeficientas čia yra 4:1, o duomenų perdavimo sparta (bitrate) yra 882 Kbps (algoritmas apt-X100). Dėl mažesnio glaudinimo laipsnio ir pažangesnio algoritmo DTS užkoduoto garso kokybė yra daug aukštesnė nei DolbyDigital, tačiau pastarasis standartas yra labiau paplitęs dėl plačiai paplitusio DVD.
DolbyProLogic II, tolesnė DolbyStereoProLogic standartų plėtra, leidžia dekoderiui išskaidyti įprastą stereo garsą į šešis kanalus.
DolbyProLogicIIx yra kitas žingsnis kuriant DolbyProLogic II standartą. Šiuo atveju numanoma stereofoninio garso skaidymo į septynis ar aštuonis kanalus galimybė. Galimi trys dekodavimo režimai:
* filmas (Movie) - centrinio kanalo arba galinių kanalų dubliavimas;
* žaidimas (Play) - signalas siunčiamas tik papildomai į „naujus kanalus“;
* muzika (Muzika).
Nė vienas iš režimų nenaudoja informacijos iš priekinių kanalų (tik iš centro ir galo).
Dolby Digital EX – DolbyProLogicIIx standarto variantas, sukurtas namų kino teatrams.
„DolbyDigitalSurround EX“. yra palyginti nauja DolbyDigitalSurround standarto versija, išplėsta iki 7 kanalų. Šis standartas turi kitą galinį kanalą, kuris dubliuoja esamą centrinį kanalą, jei originalus garsas įrašytas 5+1 formatu. Jei šaltinio failas pateikiamas 6+1 formatu, tai papildomas kanalas tampa dar vienu visaverčiu erdvinio garso kanalu.
DTS-ES-- tai pilnavertis DolbyDigital EX standarto analogas, bet iš DTS kompanijos. Šis standartas taip pat leidžia koduoti garsą 6+1 ir 7+1 formatais, o 5+1 garsą, užkoduotą DTS, atitinkamai išskaidyti į septynis arba aštuonis kanalus.
Garsas - Tai bangų virpesiai elastingoje terpėje. Garsas charakterizuojamas dažnis(matuojant hercais, 1 Hz = 1 vibracija per sekundę, žmogus suvokia garsus diapazone nuo 16 Hz iki 20 kHz) ir amplitudė(garso stiprumas, garso slėgis matuojamas paskaliais, žmogaus suvokiamas garso stiprumas yra nuo 20 µPa iki 200 Pa).
Laiko atranka - Tai procesas, kurio metu garso banga suskaidoma į atskiras mažas laiko dalis, kurių amplitudė nustatoma kiekvienam.
Mėginių ėmimo dažnis rodo, kiek kartų per sekundę matuojama momentinė signalo vertė. Jei signalas skaitmeninamas 44 kHz atrankos dažniu, matavimai atliekami 44 000 kartų per sekundę.
Išreiškiamas garsumo lygių skaičius garso gylis- bitų, naudojamų vienam lygiui koduoti, skaičius.
Bitų sparta- kodavimo metu nurodyta duomenų perdavimo sparta. Gali svyruoti nuo 8 iki 320 Kbps. Kuo daugiau informacijos bitų įrašoma per sekundę, tuo mažiau nuostolių bus atkurta pradinė medžiaga – tuo daugiau vietos kompiuterio atmintyje užima MP3 failas. Sumažinus bitų spartą, pablogėja garso kokybė ir sumažėja garso failo informacijos apimtis.
1 kHz = 1000 Hz
1 MHz = 1000000 Hz
Garsumo lygių skaičius
kur i yra garso gylis (bitais).
Panagrinėkime pavyzdį, kaip apskaičiuoti monofoninio garso failo užkoduoto garso informacijos garsumą.
Sprendimas.
Norėdami apskaičiuoti užkoduoto garso informacijos tūrį, naudosime šią formulę:
čia D yra diskretizavimo dažnis, Hz; i - garso gylis, bitai; T - žaidimo laikas, s.
Gauname: garso garso informaciją užkoduotą kompiuteriu
V=5Hz*4bit*1s=20bit
Panagrinėkime stereo failo užkoduoto garso informacijos apimties apskaičiavimo pavyzdį.
V= DiNT,
čia D yra diskretizavimo dažnis, Hz; i - garso gylis, bitai; N - kanalų skaičius (1 - mono, 2 - stereofoninis laikas, s.);
Praktinė dalis
1. Perbraižykite kompiuterio garso sistemos struktūrą sąsiuvinyje ir pažymėkite jame pagrindinius modulius.
2. Užpildykite lentelę, kurioje aprašomi kompiuterio garso sistemos moduliai.
|
Garso sistemos modulis |
Aprašymas, pagrindinės charakteristikos |
|
|
Įrašymas ir atkūrimas |
a) Mėginių ėmimo dažnis . Nustato maksimalų įrašomo arba atkuriamo signalo dažnį. Žmogaus balsas – 6-8 KHz. Žemos kokybės muzika – 20-25 KHz. Aukštos kokybės garsas – ne mažiau kaip 44 KHz, idealiu atveju 48 KHz; b) ADC ir DAC tipas ir talpa . Nustato skaitmeninio signalo bitų gylį (8, 16, 18, 20 arba 24 bitai), dinaminį diapazoną (decibelais nuo 90 dBA) ir kvantavimo triukšmo lygį. 16 bitų ar daugiau ADC ir DAC talpa suteikia studijos kokybės garsą; c) Garso kodavimo metodas , t.y. originalaus garso atkūrimo tikslumas, iškraipymo lygis, garso signalo suspaudimo kokybė; d) Galimybė dirbti FullDuplex režimu . Tie. Galimybė vienu metu įrašyti ir atkurti garso signalą. Yra trys duomenų perdavimo bet kuriuo kanalu režimai, nustatantys signalo perdavimo kryptį: simpleksinis (i), pusiau dvipusis (arba z) ir dvipusis (visas dvipusis). FullDuplex ). |
|
|
Sintezatorius |
a) Garso sintezės metodas . Nustato ne tik garso kokybę, bet ir jo kompoziciją. Kompiuterio garso sistemoje gali būti keli sintezatoriai. Yra 2 garso sintezės būdai: · FM sintezė(FrequencyModulationSynthesis – dažnio moduliacija) – sintezatorius naudojamas visose nebrangiose garso plokštėse. Suteikia priimtiną garso kokybę. Polifonija yra 20 balsų. Garso efektai neįdiegti. · WT sintezė(WaveTableSynthesis – garso bangų sintezės lentelė). Garsas generuojamas kokybiškai, nes jam generuoti naudojama speciali lentelė, kurioje yra iš anksto suskaitmeninti tikrų muzikos instrumentų ir kitų garsų garso pavyzdžiai. Polifonija – nuo 20 ar daugiau balsų? b) Atmintis . Priklauso nuo garso plokštės modelio. Naudojamas pleistrams laikyti. Galima keisti sumontavus papildomus atminties modulius (RAM arba ROM). Tai leidžia įkelti papildomus instrumentų bankus, kurie gali žymiai pakeisti MIDI failų garsą tiek į gerąją, tiek į blogesnę pusę. c) Galimybė aparatiniu signalų apdorojimu sukurti garso efektus . Norėdami sukurti garso efektus, specialus efektų procesorius . Priklausomai nuo efektų procesoriaus tipo, galite vienu metu apdoroti visus sintezatoriaus garso kanalus, apdoroti atskirus MIDI kanalus arba įgarsinti atskirus sintezatoriaus balsus ( bendrieji, kanalų ir balso efektų procesoriai). Šis efektų procesorius leidžia pašalinti didelę garso apdorojimo apkrovą iš centrinio procesoriaus. d) Polifonija - didžiausias vienu metu atkuriamų elementarių garsų skaičius. Kiekvieno tipo garso plokštės polifonijos reikšmė gali būti skirtinga. (20 ar daugiau balsų). |
|
|
Sąsajos |
Užtikrina duomenų mainus tarp garso sistemos ir kitų įrenginių – tiek išorinių, tiek vidinių. Apima šių tipų sąsajas: a) Sistemos sąsaja . Garso plokštę galima prijungti per ISA magistralę (8 bitų, pralaidumas 2-6 Mbit/s) ir per PCI magistralę (16 bitų, pralaidumas nuo 100 iki 260 Mbit/s). Garso plokštės su ISA sąsaja šiandien jau yra pasenusios, nes jos nesuteikia nestandartinių garso duomenų apdorojimo ir perdavimo funkcijų ir turi mažą pralaidumą. PCI magistralė turi gana platų pralaidumą ir užtikrina lygiagretų garso duomenų srauto perdavimą. b) MIDI sąsaja. (MusicalInstrumentDigitalInterface) yra skaitmeninė muzikos instrumentų sąsaja. Leidžia MIDI instrumentams prisijungti vieniems prie kitų, keistis informacija ir dirbti kartu. Pačioje garso plokštėje nėra MIDI prievadų, todėl MIDI instrumentų ir įrenginių prijungimas prie kompiuterio atliekamas naudojant specialų MIDI adapterį. c) Sąsaja dukterinėms kortelėms prijungti. Kompiuterio garso sistema gali turėti specialią sąsają dukterinėms kortelėms prijungti. Įdiegę dukterinę plokštę galite padidinti garso sistemos polifoniškumą ir kokybiškai pakeisti sintezės metodą. Pavyzdžiui, jei anksčiau buvo naudojama tik FM sintezė, galima pridėti WT sintezę. Dukterinė plokštė dažniausiai montuojama į specialią 26 kontaktų jungtį, esančią garso plokštėje. d) Sąsaja CD-ROM įrenginių prijungimui . Įtraukta į garso plokštę. Jie sujungiami per specialią garso plokštės jungtį ir specialią išvestį CD-ROM įrenginyje, naudojant lankstų laidą. Visai neseniai tai buvo vienintelis būdas prijungti CD-ROM įrenginį prie kompiuterio. |
|
|
Garso plokštės maišytuvo modulis gamina: a) Perjungimas garso signalų šaltinių ir imtuvų (prijungimas/atjungimas); b) reglamentas įvesties ir išvesties garso signalų lygis; Maišymas(sumaišyti) kelis garso signalus ir reguliuoti gaunamo signalo lygį. Maišytuvas valdomas programiškai naudojant Windows arba specialias maišytuvų programas. Apima ausines ir garsiakalbius. Jie tiesiogiai paverčia garso elektrinį signalą į akustines vibracijas ir taip daro didelę įtaką garso kokybei. |
||
|
Garsiakalbių sistema |
Pagal garso kanalų skaičių akustinė sistema gali būti: Monofoninis (1 kanalas); Stereofoninis (2 kanalų); „DolbyDigital“ (6 ar daugiau kanalų). |
3. Išspręskite problemas naudodami parinktis.
4. Atsakykite į saugumo klausimus.
1 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto garso informacijos tūrį, jei 3 sekundžių kalbos garsas įrašytas 5 Hz diskretizavimo dažniu ir 4 bitų garso gyliu.
2 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto stereo garso informacijos tūrį, jei įrašoma 10 s garso, kurio diskretizavimo dažnis yra 20 Hz ir garso gylis 5 bitai.
2. Nustatykite atminties kiekį, skirtą saugoti skaitmeninį garso failą, kurio grojimo laikas yra 2 minutės, kai diskretizavimo dažnis yra 44,1 kHz ir 16 bitų skiriamoji geba.
3 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto garso informacijos tūrį, jei 7 s kalbos garsas įrašytas 5 Hz diskretizavimo dažniu ir 4 bitų garso gyliu.
2. Garso failo tūris yra 5,25 MB, garso plokštės bitų gylis 16. Kiek trunka šio failo garsas, įrašytas 22,05 kHz diskretizavimo dažniu?
4 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto stereogarso informacijos tūrį, jei įrašoma 15 s garso 15 Hz diskretizavimo dažniu ir 4 bitų garso gyliu.
2. Viena minutė skaitmeninio garso failo įrašymo užima 1,3 MB vietos diske, garso plokštės bitų gylis yra 8. Kokiu atrankos dažniu įrašomas garsas?
5 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto garso informacijos tūrį, jei 3 s kalbos garsas įrašomas 5 Hz diskretizavimo dažniu ir 3 bitų garso gyliu.
2. Apskaičiuokite 3,5 MB garso failo, kuriame yra stereofoninis įrašas, kurio diskretizavimo dažnis yra 44 100 Hz ir kodo plotis 16 bitų, grojimo laiką.
6 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto stereo garso informacijos tūrį, jei įrašoma 10 sekundžių garso 25 Hz diskretizavimo dažniu ir 6 bitų garso gyliu.
2. Nustatykite skaitmeninio garso failo, kurio grojimo laikas yra 10 sekundžių, 22,05 kHz diskretizavimo dažniu ir 8 bitų raiška, dydį (baitais).
13-P Ole G 7 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto garso informacijos tūrį, jei 5 sekundžių kalbos garsas įrašytas 3 Hz diskretizavimo dažniu ir 4 bitų garso gyliu = 60 bitų.
2. Apskaičiuokite užkoduoto stereo garso informacijos tūrį, jei įrašoma 20 sekundžių garso 15 Hz diskretizavimo dažniu ir 3 bitų garso gyliu = 900 bitų.
8 variantas
1. Nustatykite atminties kiekį skaitmeniniam garso failui, kurio grojimo laikas yra dvi minutės, esant 44,1 kHz diskretizavimo dažniui ir 16 bitų raiškai, saugoti.
2. Apskaičiuokite užkoduoto garso informacijos tūrį, jei 12 sekundžių kalbos garsas įrašytas 5 Hz diskretizavimo dažniu ir 4 bitų garso gyliu.
9 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto stereo garso informacijos tūrį, jei įrašoma 30 sekundžių garso 15 Hz diskretizavimo dažniu ir 15 bitų garso gyliu.
2. Dvi minutės skaitmeninio garso failo įrašymo užima 5,1 MB vietos diske. Atrankos dažnis -- 22050 Hz. Koks yra garso adapterio bitų gylis?
10 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto garso informacijos tūrį, jei 17 sekundžių kalbos garsas įrašytas 16 Hz diskretizavimo dažniu ir 14 bitų garso gyliu.
3. 16 bitų ir 8 kHz.
11 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto stereo garso informacijos tūrį, jei įrašoma 150 sekundžių garso 20 Hz diskretizavimo dažniu ir 4 bitų garso gyliu.
12 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto garso informacijos tūrį, jei 13 s kalbos garsas įrašytas 8 Hz diskretizavimo dažniu ir 12 bitų garso gyliu.
2. Apskaičiuokite monofoninio garso failo grojimo laiką, jei su 16 bitų kodavimu ir 32 kHz diskretizavimo dažniu jo tūris yra 6300 KB.
13 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto stereo garso informacijos tūrį, jei įrašomos 25 sekundės garso, kurio diskretizavimo dažnis yra 25 Hz ir garso gylis 16 bitų.
2. Apskaičiuokite užkoduoto garso informacijos tūrį, jei 15 Hz diskretizavimo dažniu ir 5 bitų garso gyliu įrašytos 55 sekundės kalbos.
14 variantas
1. Koks yra grojimo laikas naudojant 16 bitų kodavimą, 32 kHz diskretizavimo dažnį ir 700 KB monofoninio garso failo dydį.
2. Apskaičiuokite užkoduoto stereo garso informacijos tūrį, jei įrašoma 120 sekundžių garso, kurio diskretizavimo dažnis yra 15 Hz ir garso gylis 23 bitai.
2. Apskaičiuokite užkoduoto garso informacijos tūrį, jei 38 s kalbos garsas įrašytas 15 Hz diskretizavimo dažniu ir 3 bitų garso gyliu.
16 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto stereo garso informacijos tūrį, jei įrašoma 100 sekundžių garso 27 Hz diskretizavimo dažniu ir 15 bitų garso gyliu.
2. Apskaičiuokite 10 sekundžių monofoninio garso failo su 16 bitų kodavimu ir 44,1 kHz diskretizavimo dažniu garsumą.
17 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto garso informacijos tūrį, jei 70 s kalbos garsas įrašytas 25 Hz diskretizavimo dažniu ir 4 bitų garso gyliu.
18 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto stereogarso informacijos tūrį, jei įrašoma 215 sekundžių garso su 5 kHz atrankos dažniu ir 3 bitų garso gyliu.
19 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto garso informacijos tūrį, jei 34 s kalbos garsas įrašytas 45 Hz diskretizavimo dažniu ir 7 bitų garso gyliu.
2. Apskaičiuokite monofoninio garso failo grojimo laiką, jei su 4 bitų kodavimu ir 16 kHz diskretizavimo dažniu jo tūris yra 350 KB.
20 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto stereo garso informacijos tūrį, jei įrašoma 126 sekundės garso su 32 Hz atrankos dažniu ir 6 bitų garso gyliu.
2. Nustatykite atminties kiekį, skirtą saugoti skaitmeninį garso failą, kurio grojimo laikas yra 4 minutės, esant 55 kHz atrankos dažniui ir 32 bitų išplėtimui.
21 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto garso informacijos tūrį, jei 14 s kalbos garsas įrašytas 13 Hz diskretizavimo dažniu ir 12 bitų garso gyliu.
2. Laisvos atminties kiekis diske 512 MB, garso plokštės bitų gylis 32. Kiek trunka skaitmeninio garso failo, įrašyto 66100 Hz diskretizavimo dažniu, garsas.
22 variantas
1. Apskaičiuokite užkoduoto stereo garso informacijos tūrį, jei įrašomos 25 sekundės garso, kurio diskretizavimo dažnis yra 15 Hz ir garso gylis 16 bitų.
2. Nustatykite atminties kiekį stereo garso failui, kurio grojimo laikas yra 2 minutės, saugoti, jei žinoma, kad diskretizavimo dažnis yra 40 000 Hz, o garso kodavimo gylis yra 16 bitų.
Kontroliniai klausimai
1. Apibrėžkite „garso“ ir „kompiuterio garso sistemos“ sąvokas?
2. Kokios yra pagrindinės kompiuterio garso sistemos funkcijos?
3. Kokie yra pagrindiniai A/D ir D/A konvertavimo žingsniai?
4. Kokie garso sintezės metodai taikomi?
5. Kokias funkcijas atlieka maišytuvo modulis ir kokios jo pagrindinės charakteristikos?
6. Apibrėžkite „laiko atrankos“ ir „bitrate“ sąvokas?
Paskelbta Allbest.ru
Panašūs dokumentai
Garso sampratos, jo greičio, bangos ilgio, klausos slenksčių tyrimas. Garso apdorojimo programų, leidžiančių įrašyti muziką, keisti garso tembrą, aukštį, tempą, aprašymas. Garso redaktorių, restauratorių ir garso analizatorių savybės.
santrauka, pridėta 2013-11-03
wav garso failo formatas, kaip jis užkoduotas. Garso atkūrimo galimybių įdiegimas MATLAB programavimo aplinkoje. Programos funkcinės schemos sudarymas. Informacinės technologijos testavimas garso failams paleisti.
kursinis darbas, pridėtas 2016-02-13
Skaitmeninis garso signalų atvaizdavimas. Garso išvesties įrenginiai: garsiakalbiai, garsiakalbiai ir ausinės. Garso įvesties įrenginiai. Garso dažnis ir intensyvumas. Garso virpesių amplitudė, garso šaltinio galia, virpesių diapazonas.
santrauka, pridėta 2011-02-08
Garso signalo intensyvumo priklausomybės nuo laiko skaitmeninimo proceso analizė. Muzikinių garsų kūrimo šiuolaikiniuose elektromuzikiniuose skaitmeniniuose sintezatoriuose technologijos charakteristikos. Pagrindinių garso formatų ir garso apdorojimo metodų studijavimas.
kursinis darbas, pridėtas 2011-11-23
Apsvarstykite garso palaikymo šiuolaikiniuose kompiuteriuose ir pagrindiniuose garso įrenginiuose pagrindus. Garso plokštės ir tvarkyklių diegimo taisyklių studijavimas, garsiakalbių pasirinkimas. Techninės ir programinės įrangos problemų aprašymas. Garso apdorojimo algoritmas.
kursinis darbas, pridėtas 2014-03-16
Garso dirgiklių suvokimas. Dažnis, amplitudė, fazė kaip garso charakteristikos. Skaitmeninės informacijos vaizdavimas ir perdavimo būdai. Garso atrankos ypatybės. Informacijos įrašymo būdai: nuo bitų iki bitų; suspaudimas; CD-R ruošinio struktūra; CD-R įrašymas.
santrauka, pridėta 2009-11-10
Melodijos generavimas ir išsaugojimas kaip garso failas wav formatu. Gauto signalo dažnio analizės atlikimas. Wav failų apimties priklausomybė nuo signalo kodavimo bitų gylio. Įrašyto wav failo natų spektras su nurodytu bitų gyliu.
laboratorinis darbas, pridėtas 2015-03-30
Garso plokščių modeliai, jų galimybės, garso kokybė ir dydžiai. Garso plokščių konstrukcija ir veikimo principai. Garso plokštėse naudojami garso generavimo metodai. Erdvinio garso atkūrimo sistemos „Dolby Digital“ ypatybės.
santrauka, pridėta 2011-03-13
Techninės signalų charakteristikos skaitmeninėse apdorojimo sistemose. Skaitmeninės ir sintezuotos garso informacijos apdorojimo, garso triukšmo mažinimo programų aprašymas. Profesionalus garso ir garso bangų apdorojimas: suspaudimas, įrašymas, atranka.
kursinis darbas, pridėtas 2013-03-01
Muzikinio ugdymo kompiuterizavimo istorija. Kompiuterio funkcionalumas, skirtas keitimuisi muzikine informacija organizuoti. Apsvarstykite garso informacijos apdorojimo technologijas ir priemones. Technologijos taikymas kuriant pozicionuotą 3D garsą.
Garso informacijos kodavimas
Garsas– tai ore, vandenyje ar kitoje terpėje sklindančios bangos, kurių intensyvumas ir dažnis nuolat kinta.
Kuo didesnė signalo amplitudė, tuo jis garsesnis žmonėms; Kuo didesnis signalo dažnis, tuo aukštesnis tonas.
Tipinės tūrio vertės:
Garso skaitmeninimas
Skaitmeninis garsas yra analoginis garso signalas, vaizduojamas atskiromis skaitinėmis jo amplitudės reikšmėmis.
Garso skaitmeninimas- analoginio garso signalo konvertavimo į skaitmeninę formą technologija.
Jį sudaro signalo amplitudės matavimas tam tikru laiko žingsniu ir gautų verčių įrašymas skaitine forma. Kitas garso skaitmeninimo pavadinimas yra garso konvertavimas iš analoginio į skaitmeninį.
Garso atrankos dažnis yra garso stiprumo matavimų skaičius per vieną sekundę.
Garso atrankos dažnis gali svyruoti nuo 8 000 iki 48 000 garso garsumo matavimų per sekundę.
Garso kodavimo gylis yra informacijos kiekis, reikalingas atskiriems skaitmeninio garso garsumo lygiams koduoti.
Jei kodavimo gylis yra žinomas, skaitmeninių garso lygių skaičių galima apskaičiuoti pagal formulę N = 2 R. Tegul garso kodavimo gylis yra 16 bitų, tada garso garsumo lygių skaičius yra lygus:
N = 2 R = 2 16 = 65 536.
Kodavimo proceso metu kiekvienam garso stiprumo lygiui priskiriamas savas 16 bitų dvejetainis kodas, žemiausias garso lygis atitiks kodą 0000000000000000, o aukščiausias - 1111111111111111.
Garso failo dydis
I=f×R×N×t, Kur
f – diskretizavimo dažnis (Hz)
R – kodavimo gylis (bito gylis)
N – kanalų skaičius (1 – mono, 2 – stereo…)
t – žaidimo laikas (s)
Galite įvertinti stereofoninio garso failo, trunkančio 1 sekundę, informacijos apimtį su aukšta 16 bitų, 48 kHz garso kokybe.
48000 Hz × 16 bitų × 2 × 1 = 1536 000 bitų = 192 000 baitų = 187,5 kB
Namų darbai:
1. Vieno kanalo (mono) garso įrašymas atliekamas 22 kHz diskretizavimo dažniu ir 16 bitų kodavimo gyliu. Įrašymas trunka 2 minutes, jo rezultatai įrašomi į failą, duomenų glaudinimas neatliekamas. Koks failo dydis?
2. Dviejų kanalų (stereo) garso įrašymas 16 kHz diskretizavimo dažniu ir 32 bitų raiška buvo atliktas 5 minutes. Duomenų suspaudimas nebuvo atliktas. Koks yra gauto failo dydis?
3. Dviejų kanalų (stereo) garso įrašymas atliktas 64 kHz diskretizavimo dažniu ir 24 bitų raiška. Rezultatas buvo 72 MB dydžio failas, nebuvo atliktas joks duomenų suspaudimas. Nustatykite, kiek apytiksliai (minutėmis) vyko įrašymas. Kaip atsakymą nurodykite sveikąjį skaičių, artimiausią įrašymo laikui.
Žmogaus ausis suvokia garsą, kurio dažnis svyruoja nuo 20 vibracijų per sekundę (žemas garsas) iki 20 000 virpesių per sekundę (aukštas garsas).
Žmogus gali suvokti garsą didžiuliu intensyvumo diapazonu, kuriame didžiausias intensyvumas yra 10 14 kartų didesnis už minimalų (šimtą tūkstančių milijardų kartų). Garso stiprumui matuoti naudojamas specialus vienetas "decibelas"(dbl) (5.1 lentelė). Garso stiprumo sumažėjimas arba padidėjimas 10 dbl atitinka garso intensyvumo sumažėjimą arba padidėjimą 10 kartų.
Laiko garso atranka. Kad kompiuteris apdorotų garsą, nuolatinis garso signalas turi būti konvertuojamas į skaitmeninę diskrečiąją formą, naudojant laiko atranką. Nepertraukiama garso banga yra padalinta į atskiras mažas laikinąsias dalis ir kiekvienai tokiai atkarpai nustatoma tam tikra garso intensyvumo reikšmė.
Taigi nuolatinė garso stiprumo priklausomybė nuo laiko A(t) pakeičiama diskrečia garsumo lygių seka. Grafike tai atrodo kaip tolygios kreivės pakeitimas „žingsnių“ seka (1.2 pav.).
 |
| Ryžiai. 1.2. Laiko garso atranka |
Mėginių ėmimo dažnis. Prie garso plokštės prijungtas mikrofonas naudojamas analoginiam garsui įrašyti ir konvertuoti į skaitmeninę formą. Gaunamo skaitmeninio garso kokybė priklauso nuo garso stiprumo lygio matavimų skaičiaus per laiko vienetą, t.y. atrankos dažnis. Kuo daugiau matavimų atliekama per sekundę (kuo didesnis diskretizavimo dažnis), tuo tiksliau skaitmeninio garso signalo „kopėčios“ seka dialogo signalo kreivę.
Garso atrankos dažnis yra garso stiprumo matavimų skaičius per vieną sekundę.
Garso atrankos dažnis gali svyruoti nuo 8 000 iki 48 000 garso garsumo matavimų per sekundę.
Garso kodavimo gylis. Kiekvienam „žingsniui“ priskiriamas konkretus garso stiprumo lygis. Garso garsumo lygiai gali būti laikomi galimų būsenų N visuma, kurios kodavimui reikalingas tam tikras informacijos kiekis I, kuris vadinamas garso kodavimo gyliu.
Garso kodavimo gylis yra informacijos kiekis, reikalingas atskiriems skaitmeninio garso garsumo lygiams koduoti.
Jei kodavimo gylis žinomas, skaitmeninių garso lygių skaičių galima apskaičiuoti pagal formulę N = 2 I. Tegul garso kodavimo gylis yra 16 bitų, tada garso garsumo lygių skaičius yra lygus:
N = 2 I = 2 16 = 65 536.
Kodavimo proceso metu kiekvienam garso stiprumo lygiui priskiriamas savas 16 bitų dvejetainis kodas, žemiausias garso lygis atitiks kodą 0000000000000000, o aukščiausias - 1111111111111111.
Skaitmeninio garso kokybė. Kuo didesnis garso dažnis ir atrankos gylis, tuo aukštesnė suskaitmeninto garso kokybė. Žemiausia suskaitmeninto garso kokybė, atitinkanti telefono ryšio kokybę, gaunama esant 8000 kartų per sekundę atrankos dažniui, 8 bitų atrankos gyliui ir vieno garso takelio įrašymui (mono režimu). Aukščiausia skaitmeninio garso kokybė, atitinkanti garso kompaktinio disko kokybę, pasiekiama naudojant 48 000 kartų per sekundę diskretizavimo dažnį, 16 bitų atrankos gylį ir dviejų garso takelių įrašymą (stereo režimas).
Reikia atsiminti, kad kuo aukštesnė skaitmeninio garso kokybė, tuo didesnis garso failo informacijos kiekis. Galite įvertinti skaitmeninio stereo garso failo, kurio garso trukmė yra 1 sekundė, informacijos tūrį esant vidutinei garso kokybei (16 bitų, 24 000 matavimų per sekundę). Norėdami tai padaryti, kodavimo gylis turi būti padaugintas iš matavimų skaičiaus per 1 sekundę ir padaugintas iš 2 (stereo garsas):
16 bitų × 24 000 × 2 = 768 000 bitų = 96 000 baitų = 93,75 KB.
Garso redaktoriai. Garso redaktoriai leidžia ne tik įrašyti ir atkurti garsą, bet ir jį redaguoti. Suskaitmenintas garsas garso redaktoriuose pateikiamas vaizdine forma, todėl garso takelio dalių kopijavimo, perkėlimo ir ištrynimo operacijas galima lengvai atlikti pele. Be to, galite perdengti garso takelius vieną ant kito (maišyti garsus) ir pritaikyti įvairius akustinius efektus (aidas, atkūrimas atbuline eiga ir kt.).
Garso redaktoriai leidžia keisti skaitmeninio garso kokybę ir garso failo dydį keičiant diskretizavimo dažnį ir kodavimo gylį. Suskaitmenintas garsas gali būti išsaugotas nesuspaustas garso failuose universaliu formatu WAV arba suspaustu formatu MP3.
Išsaugant garsą suspaustais formatais, atmetami žemo intensyvumo garso dažniai, kurie yra „per dideli“ žmogaus suvokimui ir sutampa su didelio intensyvumo garso dažniais. Šio formato naudojimas leidžia suspausti garso failus dešimtis kartų, tačiau negrįžtamai prarandama informacija (failų negalima atkurti į pradinę formą).
Kontroliniai klausimai
1. Kaip atrankos dažnis ir kodavimo gylis veikia skaitmeninio garso kokybę?
Savarankiško atlikimo užduotys
1.22. Atrankinio atsako užduotis. Garso plokštė sukuria dvejetainį analoginio garso signalo kodavimą. Kiek informacijos reikia norint užkoduoti kiekvieną iš 65 536 galimų signalo intensyvumo lygių?
1) 16 bitų; 2) 256 bitai; 3) 1 bitas; 4) 8 bitai.
1.23. Užduotis su išsamiu atsakymu. Įvertinkite 10 sekundžių trunkančių skaitmeninių garso failų informacijos tūrį, kai kodavimo gylis ir garso signalo atrankos dažnis užtikrina minimalią ir maksimalią garso kokybę:
a) mono, 8 bitai, 8000 matavimų per sekundę;
b) stereo, 16 bitų, 48 000 matavimų per sekundę.
1.24. Užduotis su išsamiu atsakymu. Nustatykite garso failo, kuris tilps į 3,5" diskelį, trukmę (atkreipkite dėmesį, kad 2847 sektoriai po 512 baitų yra skirti duomenims saugoti tokiame diskelyje):
a) su žema garso kokybe: mono, 8 bitai, 8000 matavimų per sekundę;
b) su aukšta garso kokybe: stereo, 16 bitų, 48 000 matavimų per sekundę.