Podczas rozwiązywania problemów uczniowie polegają na następujących koncepcjach:
Dyskretyzacja czasowa - proces, w którym podczas kodowania ciągłego sygnału audio fala dźwiękowa jest dzielona na oddzielne, małe odcinki czasowe i dla każdego takiego odcinka ustawiana jest określona wartość amplitudy. Im większa amplituda sygnału, tym głośniejszy dźwięk.
Głębia dźwięku (głębokość kodowania) - liczba bitów na kodowanie dźwięku.
Poziomy głośności (poziomy sygnału)- dźwięk może mieć różne poziomy głośności. Liczba różnych poziomów głośności jest obliczana na podstawie wzoru N = 2 I Gdzie I - głębia dźwięku.
Częstotliwość próbkowania – liczba pomiarów poziomu sygnału wejściowego na jednostkę czasu (na 1 sek.). Im wyższa częstotliwość próbkowania, tym dokładniejsza procedura kodowania binarnego. Częstotliwość jest mierzona w hercach (Hz). 1 pomiar na 1 sekundę -1 Hz.
1000 pomiarów w ciągu 1 sekundy 1 kHz. Oznacz częstotliwość próbkowania literą D. Do kodowania wybierz jedną z trzech częstotliwości: 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.
Uważa się, że zakres częstotliwości, z którego dana osoba słyszy, pochodzi20 Hz do 20 kHz .
Jakość kodowania binarnego - wartość określona przez głębokość kodowania i częstotliwość próbkowania.
Adapter audio (karta dźwiękowa) – urządzenie przetwarzające drgania elektryczne o częstotliwości dźwięku na numeryczny kod binarny podczas wprowadzania dźwięku i odwrotnie (z kodu numerycznego na drgania elektryczne) podczas odtwarzania dźwięku.
Specyfikacje adaptera audio: częstotliwość próbkowania i głębia bitowa rejestru).
Pojemność rejestru - liczba bitów w rejestrze adaptera audio. Im większa głębia bitowa, tym mniejszy błąd każdej pojedynczej konwersji wielkości prądu elektrycznego na liczbę i odwrotnie. Jeśli głębia bitowa jest I , a następnie podczas pomiaru sygnału wejściowego, 2 I = N różne wartości.
Rozmiar pliku cyfrowego dźwięku mono ( A ) mierzy się wzorem:
A = D * T * I /8 , Gdzie D – częstotliwość próbkowania (Hz), T – czas nagrania dźwięku lub dźwięku, I głębia bitowa rejestru (rozdzielczość). Ta formuła mierzy rozmiar w bajtach.
Rozmiar cyfrowego pliku audio stereo ( A ) mierzy się wzorem:
A =2* D * T * I /8 , sygnał jest nagrywany dla dwóch głośników, ponieważ lewy i prawy kanał dźwiękowy są kodowane oddzielnie.
Jest to przydatne dla studentów do dawania Tabela 1, pokazujący, ile MB zajmie zakodowana jedna minuta informacji audio przy różnych częstotliwościach próbkowania:
Częstotliwość próbkowania, kHz
44,1
22,05
11,025
16-bitowy dźwięk stereo
10,1 MB
5,05MB
2,52MB
16-bitowy mono
5,05MB
2,52MB
1,26MB
8-bitowy mono
2,52MB
1,26MB
630 Kb
1. Rozmiar pliku cyfrowego
Poziom 3"
1. Określ rozmiar (w bajtach) cyfrowego pliku audio, którego czas odtwarzania wynosi 10 sekund przy częstotliwości próbkowania 22,05 kHz i rozdzielczości 8 bitów. Plik nie jest skompresowany. (, strona 156, przykład 1)
Rozwiązanie:
Wzór do obliczania rozmiaru(w bajtach) cyfrowy plik audio: A = D * T * I /8.
Aby przekonwertować na bajty, wynikową wartość należy podzielić przez 8 bitów.
22,05 kHz = 22,05 * 1000 Hz = 22050 Hz
A = D * T * I /8 = 22050 x 10 x 8 / 8 = 220500 bajtów.
Odpowiedź: rozmiar pliku to 220500 bajtów.
2. Określ ilość miejsca w pamięci dla cyfrowego pliku audio, którego czas odtwarzania wynosi dwie minuty przy częstotliwości próbkowania 44,1 kHz i rozdzielczości 16 bitów. (, s. 157, nr 88)
Rozwiązanie:
A = D * T * I /8. – ilość pamięci do przechowywania cyfrowego pliku audio.
44100 (Hz) x 120 (s) x 16 (bitów) / 8 (bitów) = 10584000 bajtów = 10335,9375 KB = 10,094 MB.
Odpowiedź: ≈ 10 Mb
Poziom „4”
3. Użytkownik dysponuje pamięcią 2,6 MB. Musisz nagrać cyfrowy plik audio o długości 1 minuty. Jaka powinna być częstotliwość próbkowania i głębia bitowa? (, s. 157, nr 89)
Rozwiązanie:
Wzór do obliczania częstotliwości próbkowania i głębi bitowej:D* I=A/T
(pamięć w bajtach) : (czas odtwarzania w sekundach):
2,6 MB = 2726297,6 bajtów
D* I=A/T= 2726297,6 bajtów: 60 = 45438,3 bajtów
D= 45438,3 bajtów : I
Głębia bitowa adaptera może wynosić 8 lub 16 bitów. (1 bajt lub 2 bajty). Więc częstotliwość próbkowania może być lub 45438,3 Hz = 45,4 kHz ≈ 44,1 kHz– standardowa charakterystyczna częstotliwość próbkowania, czyli 22719,15 Hz = 22,7 kHz ≈ 22,05 kHz- standardowa charakterystyczna częstotliwość próbkowania
Odpowiedź:
4. Ilość wolnego miejsca na dysku to 5,25 MB, głębia bitowa karty dźwiękowej to 16. Jaki jest czas trwania dźwięku cyfrowego pliku audio nagranego z częstotliwością próbkowania 22,05 kHz? (, s. 157, nr 90)Rozwiązanie:
Wzór do obliczania czasu trwania dźwięku: T \u003d A / D / I
(rozmiar pamięci w bajtach) : (częstotliwość próbkowania w Hz) : (głębokość bitowa karty dźwiękowej w bajtach):
5,25 MB = 5505024 bajtów
5505024 bajtów: 22050 Hz: 2 bajty = 124,8 s
Odpowiedź: 124,8 sekundy
5. Jedna minuta nagrania cyfrowego pliku audio zajmuje 1,3 MB na dysku, głębia bitowa karty dźwiękowej wynosi 8. Jaka jest częstotliwość próbkowania dźwięku? (, s. 157, nr 91)
Rozwiązanie:
Wzór na obliczenie częstotliwości próbkowania to: D=A/T/ I
(rozmiar pamięci w bajtach) : (czas nagrywania w sekundach) : (głębokość bitowa karty dźwiękowej w bajtach)
1,3 MB = 1363148,8 bajtów
1363148,8 bajtów: 60:1 = 22719,1 Hz
Odpowiedź: 22,05 kHz
6. Dwie minuty cyfrowego nagrania audio zajmują 5,1 MB miejsca na dysku. Częstotliwość próbkowania - 22050 Hz. Jaka jest liczba bitów adaptera audio? (, s. 157, nr 94)
Rozwiązanie:
Wzór na obliczenie głębi bitowej jest następujący: (pamięć w bajtach) : (czas odtwarzania w sekundach): (częstotliwość próbkowania):
5, 1 MB = 5347737,6 bajtów
5347737,6 bajtów: 120 sekund: 22050 Hz = 2,02 bajtów = 16 bitów
Odpowiedź: 16 bitów
7. Ilość wolnej pamięci na dysku wynosi 0,01 GB, głębia bitowa karty dźwiękowej wynosi 16. Jaki jest czas trwania dźwięku cyfrowego pliku audio nagranego z częstotliwością próbkowania 44100 Hz? (, s. 157, nr 95)
Rozwiązanie:
Wzór do obliczania czasu trwania dźwięku T \u003d A / D / I
(rozmiar pamięci w bajtach) : (częstotliwość próbkowania w Hz) : (głębokość bitowa karty dźwiękowej w bajtach)
0,01 GB = 10737418,24 bajtów
10737418,24 bajtów: 44100: 2 = 121,74 s = 2,03 min
Odpowiedź: 20,3 minuty
8.
Oszacuj objętość informacji w monofonicznym pliku audio trwającym 1 minutę. jeżeli „głębokość” kodowania i częstotliwość próbkowania sygnału audio są odpowiednio równe:
a) 16 bitów i 8 kHz;
b) 16 bitów i 24 kHz.
(, s. 76, nr 2.82)
Rozwiązanie:
A).
16 bitów x 8 000 = 128 000 bitów = 16 000 bajtów = 15,625 KB/s
15,625 KB/s x 60 s = 937,5 KB
B).
1) Objętość informacyjna pliku dźwiękowego o czasie trwania 1 sekundy jest równa:
16 bitów x 24 000 = 384 000 bitów = 48 000 bajtów = 46,875 KB/s
2) Objętość informacyjna pliku dźwiękowego o czasie trwania 1 minuty jest równa:
46,875 KB/s x 60 s = 2812,5 KB = 2,8 MB
Odpowiedź: a) 937,5 KB; b) 2,8 MB
Poziom 5"
Stosowana jest tabela 1
9. Ile miejsca potrzeba, aby zapisać wysokiej jakości cyfrowy plik audio z 3-minutowym czasem odtwarzania? (, s. 157, nr 92)
Rozwiązanie:
Wysoką jakość dźwięku uzyskuje się dzięki częstotliwości próbkowania 44,1 kHz i 16-bitowej głębi adaptera audio.
Wzór na obliczenie ilości pamięci to: (czas nagrywania w sekundach) x (głębokość bitowa karty dźwiękowej w bajtach) x (częstotliwość próbkowania):
180 s x 2 x 44100 Hz = 15876000 bajtów = 15,1 MB
Odpowiedź: 15,1 MB
10. Cyfrowy plik audio zawiera nagranie audio niskiej jakości (dźwięk jest ciemny i stłumiony). Jaki jest czas trwania dźwięku pliku, jeśli jego objętość wynosi 650 KB? (, s. 157, nr 93)
Rozwiązanie:
Dla ponurego i stłumionego dźwięku charakterystyczne są następujące parametry: częstotliwość próbkowania - 11,025 kHz, głębokość bitowa adaptera audio - 8 bitów (patrz tabela 1). Wtedy T =A /D /I . Przeliczmy wolumin na bajty: 650 KB = 665600 bajtów
T=665600 bajtów/11025 Hz/1 bajt ≈60,4 s
Odpowiedź: czas trwania dźwięku wynosi 60,5 s
Rozwiązanie:
Głośność informacyjna pliku dźwiękowego o czasie trwania 1 sekundy jest równa:
16 bitów x 48 000 x 2 = 1 536 000 bitów = 187,5 KB (pomnożone przez 2 od stereo).
Objętość informacyjna pliku dźwiękowego o czasie trwania 1 minuty jest równa:
187,5 KB/s x 60 s ≈ 11 MB
Odpowiedź: 11 MB
Odpowiedź: a) 940 KB; b) 2,8 MB.
12.
Oblicz czas odtwarzania pliku audio mono, jeśli przy kodowaniu 16-bitowym i częstotliwości próbkowania 32 kHz jego głośność jest równa:
a) 700KB;
b) 6300KB
(, s. 76, nr 2.84)
Rozwiązanie:
A).
1) Objętość informacyjna pliku dźwiękowego o czasie trwania 1 sekundy jest równa:
700 KB: 62,5 KB/s = 11,2 s
B).
1) Objętość informacyjna pliku dźwiękowego o czasie trwania 1 sekundy jest równa:
16 bitów x 32 000 = 512 000 bitów = 64 000 bajtów = 62,5 KB/s
2) Czas odtwarzania monofonicznego pliku audio o wielkości 700 KB wynosi:
6300 KB: 62,5 KB/s = 100,8 s = 1,68 min
Odpowiedź: a) 10 sekund; b) 1,5 min.
13. Oblicz, ile bajtów informacji zajmuje jedna sekunda nagrania stereofonicznego na płycie CD (częstotliwość 44032 Hz, 16 bitów na wartość). Ile trwa jedna minuta? Jaka jest maksymalna pojemność dysku (przy założeniu maksymalnego czasu trwania 80 minut)? (, s. 34, ćwiczenie nr 34)
Rozwiązanie:
Formuła do obliczania ilości pamięciA
=
D
*
T
*
I
:
(czas nagrywania w sekundach) * (głębokość bitowa karty dźwiękowej w bajtach) * (częstotliwość próbkowania). 16 bitów - 2 bajty.
1) 1s x 2 x 44032 Hz = 88064 bajtów (1 sekunda stereo CD)
2) 60s x 2 x 44032 Hz = 5283840 bajtów (1 minuta stereo CD)
3) 4800s x 2 x 44032 Hz = 422707200 bajtów = 412800 KB = 403,125 MB (80 minut)
Odpowiedź: 88064 bajtów (1 sekunda), 5283840 bajtów (1 minuta), 403,125 MB (80 minut)
2. Definicja jakości dźwięku.
Aby określić jakość dźwięku, musisz znaleźć częstotliwość próbkowania i skorzystać z tabeli nr 1
256 (2 8) poziomów natężenia sygnału - jakość dźwięku audycji radiowych, przy użyciu 65536 (2 16) poziomów natężenia sygnału - jakość dźwięku audio CD. Najwyższa jakość częstotliwości odpowiada muzyce nagranej na płycie CD. Wielkość sygnału analogowego jest mierzona w tym przypadku 44 100 razy na sekundę.
Poziom 5"
13. Określ jakość dźwięku (jakość transmisji, średnia jakość, jakość audio CD), jeśli wiesz, że głośność pliku audio mono z dźwiękiem trwającym 10 sekund. równa się:
a) 940KB;
b) 157KB.
(, s. 76, nr 2.83)
Rozwiązanie:
A).
1) 940 KB = 962560 bajtów = 7700480 bitów
2) 7700480 b/s: 10 s = 770048 b/s
3) 770048 bps: 16 bitów = 48128 Hz - częstotliwość próbkowania - zbliżona do najwyższej 44,1 kHz
Odpowiedź: jakość audio CD
B).
1) 157 KB = 160768 bajtów = 1286144 bitów
2) 1286144 bitów: 10 sekund = 128614,4 b/s
3) 128614,4 b/s: 16 bitów = 8038,4 Hz
Odpowiedź: jakość transmisji
Odpowiedź: a) jakość CD; b) jakość audycji.
14. Określ długość pliku dźwiękowego, który zmieści się na dyskietce 3,5”. Należy pamiętać, że do przechowywania danych na takiej dyskietce przeznaczone jest 2847 sektorów po 512 bajtów.
a) o niskiej jakości dźwięku: mono, 8 bitów, 8 kHz;
b) o wysokiej jakości dźwięku: stereo, 16 bitów, 48 kHz.
(, s. 77, nr 2.85)
Rozwiązanie:
A).
8 bitów x 8000 = 64 000 bitów = 8000 bajtów = 7,8 KB/s
3) Czas odtwarzania monofonicznego pliku audio o rozmiarze 1423,5 KB wynosi:
1423,5 KB: 7,8 KB/s = 182,5 s ≈ 3 minuty
B).
1) Pojemność informacyjna dyskietki jest równa:
2847 sektorów x 512 bajtów = 1457664 bajtów = 1423,5 KB
2) Objętość informacyjna pliku dźwiękowego o czasie trwania 1 sekundy jest równa:
16 bitów x 48 000 x 2 = 1 536 000 bitów = 192 000 bajtów = 187,5 KB/s
3) Czas odtwarzania stereofonicznego pliku audio o rozmiarze 1423,5 KB wynosi:
1423,5 KB: 187,5 KB/s = 7,6 s
Odpowiedź: a) 3 minuty; b) 7,6 sekundy.
3. Binarne kodowanie dźwięku.
Podczas rozwiązywania problemów wykorzystuje następujący materiał teoretyczny:
Aby zakodować dźwięk, należy użyć sygnału analogowego pokazanego na rysunku
płaszczyzna jest podzielona na linie pionowe i poziome. Podział pionowy to próbkowanie sygnału analogowego (częstotliwość pomiaru sygnału), podział poziomy tokwantyzacja według poziomu. Te. im drobniejsza siatka, tym lepiej dźwięk analogowy jest przybliżany za pomocą liczb. Ośmiobitowa kwantyzacja służy do digitalizacji zwykłej mowy (rozmowy telefonicznej) i krótkofalowych transmisji radiowych. Szesnastobitowy - do digitalizacji muzyki i audycji radiowych VHF (fale ultrakrótkie).
Poziom 3"
15. Analogowy sygnał audio był najpierw próbkowany przy użyciu 256 poziomów mocy sygnału (jakość dźwięku nadawanego), a następnie przy użyciu 65536 poziomów mocy sygnału (jakość dźwięku CD). Ile razy różnią się objętości informacyjne zdigitalizowanego dźwięku? (, s. 77, nr 2.86)
Rozwiązanie:
Długość kodu sygnału analogowego przy użyciu 256 poziomów siły sygnału wynosi 8 bitów 65536 poziomów natężenia sygnału odpowiada 16 bitom. Ponieważ długość kodu jednego sygnału podwoiła się, objętości informacyjne zdigitalizowanego dźwięku różnią się o czynnik 2.
Odpowiedź: 2 razy.
Poziom " 4 »
16. Zgodnie z twierdzeniem Nyquista-Kotelnikowa, aby sygnał analogowy mógł być dokładnie zrekonstruowany z jego dyskretnej reprezentacji (z jego próbek), częstotliwość próbkowania musi być co najmniej dwukrotnie większa od maksymalnej częstotliwości audio tego sygnału.
Jaka powinna być częstotliwość próbkowania ludzkiego dźwięku?
Co powinno być wyższe: częstotliwość próbkowania mowy czy częstotliwość próbkowania dźwięku orkiestry symfonicznej?
Cel: zapoznanie studentów z charakterystyką sprzętu i oprogramowania do pracy z dźwiękiem. Czynności: czerpanie wiedzy z kursu fizyki (lub praca z podręcznikami). (, s. ??, zadanie 2)
Rozwiązanie:
Uważa się, że zakres częstotliwości, który słyszy dana osoba, wynosi od 20 Hz do 20 kHz. Zatem, zgodnie z twierdzeniem Nyquista-Kotelnikowa, aby sygnał analogowy został dokładnie odtworzony z jego dyskretnej reprezentacji (z jego próbek),częstotliwość próbkowania musi być co najmniej dwukrotnie większa od maksymalnej częstotliwości akustycznej tego sygnału. Maksymalna częstotliwość dźwięku, którą słyszy człowiek, wynosi -20 kHz, co oznacza, że aparat ra i oprogramowanie muszą zapewniać częstotliwość próbkowania co najmniej 40 kHz, a dokładniej 44,1 kHz. Komputerowe przetwarzanie dźwięku orkiestry symfonicznej wiąże się z większą częstotliwością próbkowania niż przetwarzanie mowy, ponieważ zakres częstotliwości w przypadku orkiestry symfonicznej jest znacznie większy.
Odpowiedź: nie mniej niż 40 kHz, częstotliwość próbkowania orkiestry symfonicznej jest wyższa.
Poziom 5"
17. Na rysunku przedstawiono dźwięk 1 sekundy mowy zarejestrowany przez dyktafon. Zakoduj go w binarnym kodzie cyfrowym o częstotliwości 10 Hz i długości kodu 3 bity. (, s. ??, zadanie 1)
Rozwiązanie:
Kodowanie 10 Hz oznacza, że musimy mierzyć wysokość tonu 10 razy na sekundę. Wybierzmy jednakowo odległe momenty czasu:
Długość kodu 3 bity oznacza 2 3 = 8 poziomów kwantyzacji. Czyli jako numeryczny kod wysokości dźwięku w każdym wybranym momencie możemy ustawić jedną z kombinacji: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Jest ich tylko 8, więc , wysokość tonu można mierzyć za pomocą 8 „poziomów”:
„Zaokrąglimy” wartości wysokości tonu do najbliższego niższego poziomu:
Korzystając z tej metody kodowania otrzymamy następujący wynik (spacje są ustawione dla czytelności): 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.
Notatka.Wskazane jest zwrócenie uwagi uczniów na to, jak niedokładnie kod oddaje zmianę amplitudy. To znaczy częstotliwość próbkowania 10 Hz i poziom kwantyzacji równy 2 3 (3 bity) są za małe. Zwykle dla dźwięku (głosu) wybierz częstotliwość próbkowania 8 kHz, tj. 8000 razy na sekundę, oraz poziom kwantyzacji 2 8 (kod o długości 8 bitów).
Odpowiedź: 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.
18. Wyjaśnij, dlaczego poziom kwantyzacji jest obok częstotliwości próbkowania jedną z głównych cech reprezentacji dźwięku w komputerze.Cele: utrwalenie zrozumienia przez studentów pojęć „dokładność reprezentacji danych”, „błąd pomiaru”, „błąd reprezentacji”; omówić z uczniami kodowanie binarne i długość kodu. Rodzaj aktywności: praca z definicjami pojęć. (, s. ??, zadanie 3)
Rozwiązanie:
W geometrii, fizyce, technice istnieje pojęcie „dokładności pomiaru”, ściśle związane z pojęciem „błędu pomiaru”. Ale jest też koncepcja„dokładność reprezentacji”.
Na przykład o wzroście osoby można powiedzieć, że: a) około. 2 m, b) nieco ponad 1,7 m, c) równe 1 m 72 cm, d) równe 1 m 71 cm 8 mm. Oznacza to, że 1, 2, 3 lub 4 cyfry mogą być użyte do wskazania zmierzonego wzrostu.
To samo dotyczy kodowania binarnego. Jeśli tylko 2 bity są używane do zapisu wysokości tonu w określonym momencie, to nawet jeśli pomiary były dokładne, można przesłać tylko 4 poziomy: niski (00), poniżej średniej (01), powyżej średniej (10), wysoki (11). Jeśli użyjesz 1 bajta, możesz przesłać 256 poziomów. Jakwyższy poziom kwantyzacji
, lub, który jest taki sam jakIm więcej bitów jest przydzielonych do zapisu wartości mierzonej, tym dokładniej jest ona przesyłana.
Notatka.Należy zaznaczyć, że narzędzie pomiarowe musi również obsługiwać wybrany poziom kwantyzacji (nie ma sensu przedstawiać długości mierzonej linijką z podziałkami decymetrowymi z milimetrową dokładnością).
Odpowiedź: im wyższy poziom kwantyzacji, tym dokładniej przekazywany jest dźwięk.
Literatura:
[ 1] Informatyka. Zeszyt-warsztat w 2 tomach / wyd. IG Semakina, E.K. Henner: Tom 1. - Laboratorium Wiedzy Podstawowej, 1999 - 304 s.: il.
Warsztaty z Informatyki i Technologii Informacyjnych. Podręcznik dla placówek oświatowych / N.D. Ugrinowicz, L.L. Bosowa, NI Michajłow. – M.: Binom. Laboratorium Wiedzy, 2002. 400 s.: il.
Informatyka w szkole: Dodatek do czasopisma „Informatyka i Edukacja”. Nr 4 - 2003. - M.: Edukacja i Informatyka, 2003. - 96 s.: il.
Kushnirenko A.G., Leonow A.G., Epiktetow MG. i wsp. Kultura informacyjna: kodowanie informacji. modele informacyjne. Klasa 9-10: Podręcznik dla szkół ogólnokształcących. - 2 wyd. - M.: Drop, 1996. - 208 s.: chory.
Gein A.G., Senokosow A.I. Podręcznik informatyki dla uczniów. - Jekaterynburg: "U-Factoria", 2003. - 346. s. 54-56.
Opcja 1
Praca laboratoryjna
„Kodowanie i przetwarzanie informacji dźwiękowych”
Cele:
edukacyjny
edukacyjny -
rozwijający się -
Postęp:
Decydować
Nazwa pliku
f - częstotliwość próbkowania
k - głębokość dźwięku
czas brzmienia t
Typ pliku
44,1 kHz
16 bitów
1 minuta
stereofoniczny
1.fala
8kHz
8 bitowy
1 minuta
mononukleoza
2.fala
16kHz
16 bitów
1 minuta
stereofoniczny
3.fala
24kHz
16 bitów
1 minuta
mononukleoza
4.fala
32kHz
16 bitów
1 minuta
stereofoniczny
dla zadań 7-9
5.fala
Wypełnioną tabelę pokaż nauczycielowi.
Uruchom Edytor dźwiękuŚmiałość .
Przycinać dźwięk oferowanego pliku do 1 minuty, po wybraniu niezbędnego okresu czasu, wykonaj polecenie Edytuj - Przytnij na krawędziach.
Konwertować fala .
W edytorze dźwięku Śmiałość Na przykład
Porównywać
Przekazać zgłosić nauczycielowi do wglądu.
Opcja 2
Praca laboratoryjna
„Kodowanie dźwięku”
Cele:
edukacyjny- zapewnienie kształtowania i wykorzystywania przez studentów wiedzy na temat kodowania informacji dźwiękowych za pomocą komputera, a także umiejętności ich przetwarzania za pomocą programów aplikacyjnych;
edukacyjny - pielęgnować uważność, dokładność, niezależność;
rozwijający się - umiejętność obsługi oprogramowania aplikacyjnego; umiejętność rozwiązywania problemów informacyjnych.
Wymagania sprzętowe i programowe: słuchawki, pliki dźwiękowe dla uczniów, edytor dźwięku Audacity, OC Windows Sound Recorder.
Postęp:
Decydować zadania z poniższej tabeli.
Znajdź ilość informacji audio za pomocą wzoru V = f *k *t , gdzie
f - częstotliwość próbkowania, k - głębokość dźwięku, t - czas dźwięku
Przedstaw rozwiązanie zadań w formie tabeli.
W kolumnie „Szacunkowa objętość pliku dźwiękowego” samodzielnie zapisz odpowiedzi na rozwiązane zadania. Podaj odpowiedź w megabajtach.
Nazwa pliku
f - częstotliwość próbkowania
k - głębokość dźwięku
czas brzmienia t
Typ pliku
Szacowany rozmiar pliku audio
Rzeczywista głośność pliku dźwiękowego
44,1 kHz
16 bitów
45 sek
stereofoniczny
1.fala
8kHz
8 bitowy
45 sek
stereofoniczny
2.fala
1 1,025 kHz
16 bitów
45 sek
mononukleoza
3.fala
24kHz
Uruchom Edytor dźwiękuŚmiałość .
Przycinać dźwięk oferowanego pliku do 45 sekund, po wybraniu niezbędnego okresu czasu, wykonaj polecenie Edytuj - Przytnij na krawędziach.
Konwertować proponowany plik do pliku z rozszerzeniem fala . Zapisz ten plik pod tą samą nazwą.
W edytorze dźwięku Śmiałość stworzyć efekty dla proponowanego pliku dźwiękowego. Na przykład, wygasza ostatnie 10 sekund pliku
Podziel ścieżkę stereo, a następnie usuń jedną ze ścieżek. Konwertuj ten plik ze stereo na mono. Zapisz ten plik pod nową nazwą i rozszerzeniem wav.
Porównywać rozmiary plików. Wypełnij tabelę danymi.
Przekazać zgłosić nauczycielowi do wglądu.
Wyślij swoją dobrą pracę w bazie wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza
Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy korzystają z bazy wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Wam bardzo wdzięczni.
Wysłany dnia http://www.allbest.ru/
Lekcja praktyczna
Pracuj z systemem dźwiękowym komputera. Obliczanie objętości informacyjnej zakodowanego dźwięku
Cel pracy: Zapoznaj się z systemami głośników komputerowych. Naucz się znajdować objętość informacyjną zakodowanego dźwięku.
być w stanie:
Wybierz racjonalną konfigurację sprzętu zgodnie z rozwiązywanym zadaniem;
Określ kompatybilność sprzętu i oprogramowania;
Wykonaj aktualizacje sprzętu.
W wyniku praktycznej pracy student musi wiedzieć:
Podstawowe elementy konstrukcyjne urządzeń komputerowych;
Urządzenia peryferyjne technologii komputerowej;
Niestandardowe urządzenia peryferyjne.
Część teoretyczna
Sprzęt nagłaśniający jest nieodzownym elementem każdego kompleksu audiowizualnego. System dźwiękowy koniecznie obejmuje źródła dźwięku i systemy akustyczne. Może również obejmować sprzęt do wzmacniania, miksowania i przetwarzania sygnałów audio. Elementy systemów konferencyjnych, kongresowych, systemów logowania można przypisać systemowi akompaniamentu dźwiękowego.
Źródłami informacji dźwiękowych mogą być:
· urządzenia odtwarzające (odtwarzacze DVD, tunery telewizyjne itp.);
· sprzęt komputerowy (laptopy, media serwery itp.);
· mikrofony przewodowe i radiowe, konsole mikrofonowe systemów kongresowych, sprzęt do tłumaczeń symultanicznych;
systemy audio - i wideokonferencyjne;
urządzenia rejestrujące.
W celu prawidłowego nagrywania i odtwarzania dźwięku system nagłaśniający zawiera urządzenia do wzmacniania, miksowania i przetwarzania sygnału.
Cyfrowa platforma audio to mały moduł, który zastępuje całą szafę z podobnymi urządzeniami analogowymi, eliminuje potrzebę stosowania skomplikowanego systemu przełączania, posiada wygodny interfejs konfiguracyjny i sterujący oraz jest znacznie tańszy niż rozwiązanie analogowe.
Tuner- osobiste urządzenie abonenckie służące do izolowania i demodulacji sygnału. tuner telewizyjny- rodzaj tunera przeznaczonego do odbioru sygnału telewizyjnego w różnych formatach nadawczych z wyświetlaczem na komputerze lub po prostu na osobnym monitorze.
Zgodnie z projektem tunery telewizyjne są zewnętrzny(podłączony do komputera przez USB lub między komputerem a wyświetlaczem za pomocą kabla wideo) i domowy(włożony do gniazda ISA, PCI lub PCI-Express).
Karta dźwiękowa - dodatkowy sprzęt komputerowy umożliwiający obróbkę dźwięku. W nowoczesnych komputerach karty dźwiękowe są reprezentowane przez kodek zintegrowany z płytą główną.
Pliki dźwiękowe - pliki zawierające cyfrowe nagranie danych dźwiękowych. Istnieją dwa główne typy plików dźwiękowych: zdigitalizowany dźwięk I zapis nutowy. Pliki dźwiękowe są integralną częścią multimediów.
Istnieją pliki dźwiękowe w różnych formatach:
· MIDI - nagrywanie utworów muzycznych w formie poleceń do syntezatora; pliki muzyczne są zwarte, głos ludzki nie jest odtwarzany.
· WAV - uniwersalny format audio, który przechowuje pełne informacje o zdigitalizowanym dźwięku.
· poseł3 - format kompresji informacji audio z regulowaną utratą informacji, który umożliwia kilkukrotną kompresję plików w zależności od określonej szybkości transmisji. Nawet przy najwyższej przepływności - 320 Kb/s - zapewnia czterokrotnie większą kompresję w porównaniu z płytami CD.
· MAŁPA- format kompresji informacji audio bez utraty informacji.
Zdigitalizowane pliki audio - pliki audio, w których oryginalny przebieg ciągły (analogowy) jest rejestrowany jako sekwencja krótkich dyskretnych wartości amplitud sygnału audio, mierzonych w regularnych odstępach czasu i mających bardzo mały odstęp między nimi. Nazywa się proces zastępowania sygnału ciągłego sekwencją jego wartości dyskretyzacja, i ta forma pisania - kod pulsu. Istnieją dwa rodzaje cyfrowych plików audio: z tytułem i bez.
Pliki notacji- pliki dźwiękowe zawierające sekwencję poleceń, które określają jaką nutę, który instrument i jak długo grać w danym momencie.
Rozważać główne standardy dźwięku wielokanałowego.
Dolby Stereo- standard cyfrowej technologii nagrywania dźwięku filmowego dla kin, który umożliwia kodowanie czterech kanałów na dwóch ścieżkach dźwiękowych filmu: lewej, środkowej, prawej i tylnej. Sygnał odczytany z filmu jest przetwarzany przez dekoder na sygnał czterokanałowy, dający efekt dźwięku przestrzennego. Bez dekodera dźwięk jest odtwarzany jak normalny dwukanałowy dźwięk stereo.
Dolby Surround (DSS)- system pozwalający na wybór trzech kanałów audio z zakodowanego dwukanałowego sygnału: lewego, prawego i tylnego. Sygnał odczytany z filmu jest dekodowany do postaci sygnału trzykanałowego. W przypadku braku dekodera odtwarzany jest normalny dwukanałowy dźwięk stereo.
Dolby ProLogic (DPL)- system pozwalający wybrać cztery kanały audio z zakodowanego sygnału dwukanałowego: lewy, środkowy, prawy i tylny. System wykorzystuje opcjonalny głośnik kanału centralnego, który zakotwicza dialogi na ekranie, podczas gdy efekt przestrzenny jest odtwarzany przez tylne kanały.
Dolby Digital to standard dekodowania dźwięku wielokanałowego, w którym dźwięk jest reprezentowany przez sześć oddzielnych kanałów: pięć kanałów surround (lewy, prawy, środkowy i dwa przednie) oraz jeden kanał o niskiej częstotliwości (subwoofer). Reprezentacja dźwięku była pierwotnie cyfrowa, a zakres częstotliwości został rozszerzony z 20 Hz do 20 kHz (obecnie zakres częstotliwości wynosi od 3 Hz do 20 kHz dla pięciu kanałów i od 3 Hz do 120 kHz dla kanału subwoofera). Ten standard jest obecnie jednym z najczęstszych.
DolbiDigital (AC-3) jest obecnie najpopularniejszym wielokanałowym formatem audio, przyjętym jako standard audio dla dysków wideo DVD. Ten w pełni cyfrowy format zawiera 6 niezależnych kanałów audio, z których 5 to kanały pełnozakresowe (30–20 000 Hz): trzy przednie (lewy, środkowy i prawy) i dwa tylne oraz jeden niskotonowy (20–120 Hz) subwoofer kanał. Dźwięk fonogramów zarejestrowanych w formacie DolbiDigital charakteryzuje się bardzo wysoką jakością dźwięku - nie ma w ogóle szumu nośnego (jak to wyraźnie widać np. w kasetach magnetofonowych).
Dolby Surround AC3-- uproszczona wersja standardu DolbyDigital przeznaczona dla systemów kina domowego. Ten standard różni się od standardu DolbyDigital zmniejszonymi przepływnościami.
DTS (cyfrowy system kinowy) to sześciokanałowy standard dźwięku, tylko o znacznie wyższej jakości. Współczynnik kompresji wynosi tutaj 4:1, a szybkość transmisji danych (bitrate) to 882 Kb/s (algorytm apt-X100). Ze względu na niższy współczynnik kompresji i bardziej zaawansowany algorytm jakość dźwięku zakodowanego w formacie DTS jest znacznie wyższa niż DolbyDigital, ale ten drugi standard jest bardziej rozpowszechniony ze względu na powszechne stosowanie DVD.
Dolby ProLogic II, jest dalszym rozwinięciem standardów DolbyStereoProLogic, umożliwia dekoderowi dekompozycję konwencjonalnego dźwięku stereo na sześć kanałów.
DolbyProLogicIIx to kolejny krok w rozwoju standardu DolbyProLogic II. W tym przypadku implikowana jest możliwość dekompozycji dźwięku stereo na siedem lub osiem kanałów. Możliwe są trzy tryby dekodowania:
* Film (Movie) - powielanie kanału centralnego lub kanałów tylnych;
* gra (Play) - sygnał jest wysyłany tylko dodatkowo do "nowych kanałów";
* muzyka (muzyka).
Żaden z trybów nie wykorzystuje informacji z przednich kanałów (tylko z centralnego i tylnego).
Dolby Digital EX- wariant standardu DolbyProLogicIIx przeznaczony do kina domowego.
Dolby Digital Surround EX to stosunkowo nowa wersja standardu DolbyDigitalSurround rozszerzona do 7 kanałów. Ten standard ma jeszcze jeden tylny kanał, który powiela istniejący kanał centralny, jeśli oryginalny dźwięk jest nagrany w formacie 5+1. Jeśli plik źródłowy jest prezentowany w formacie 6+1, dodatkowy kanał staje się kolejnym pełnoprawnym kanałem surround.
DTS-ES-- to pełnoprawny analog standardu DolbyDigital EX, ale z DTS. Standard umożliwia również kodowanie dźwięku 6+1 i 7+1 oraz dekompozycję dźwięku 5+1 zakodowanego w systemie DTS na odpowiednio siedem lub osiem kanałów.
Dźwięk - Są to oscylacje fal w ośrodku sprężystym. Dźwięk jest charakterystyczny częstotliwość(mierzona w hercach, 1 Hz = 1 oscylacja na sekundę, człowiek odbiera dźwięki w zakresie od 16 Hz do 20 kHz) oraz amplituda(natężenie dźwięku, ciśnienie akustyczne mierzone jest w paskalach, natężenie dźwięku odbieranego przez człowieka wynosi od 20 μPa do 200 Pa).
Dyskretyzacja czasowa - jest to proces, w którym fala dźwiękowa jest dzielona na oddzielne, małe odcinki czasowe i dla każdego ustawiana jest określona amplituda.
Częstotliwość próbkowania pokazuje, ile razy na sekundę mierzona jest wartość chwilowa sygnału. Jeśli sygnał jest przetwarzany na postać cyfrową z częstotliwością próbkowania 44 kHz, pomiary są wykonywane 44 000 razy na sekundę.
Liczba poziomów głośności jest wyrażona głębia dźwięku- liczba bitów użytych do zakodowania jednego poziomu.
Szybkość transmisji- szybkość transmisji danych określona podczas kodowania. Może się wahać od 8 do 320 Kb/s. Im więcej bitów informacji zapisanych na sekundę, tym mniej strat zostanie odtworzony oryginalny materiał – tym więcej miejsca w pamięci komputera zajmuje plik MP3. Zmniejszenie szybkości transmisji prowadzi do pogorszenia jakości dźwięku i zmniejszenia objętości informacji w pliku audio.
1kHz=1000Hz
1MHz=1000000Hz
Liczba poziomów głośności
gdzie i jest głębią dźwięku (bity).
Rozważmy przykład obliczania objętości informacyjnej zakodowanego dźwięku pliku dźwiękowego mono.
Rozwiązanie.
Aby obliczyć objętość informacji zakodowanego dźwięku, użyjemy następującego wzoru:
gdzie D - częstotliwość próbkowania, Hz; i - głębia dźwięku, bit; T - czas wybrzmiewania, s.
Otrzymujemy: dźwięk dźwięk informacje zakodowane komputerowo
V=5 Hz * 4 bity * 1 s = 20 bitów
Rozważmy przykład obliczania objętości informacyjnej zakodowanego dźwięku pliku stereo.
V= Wgięcie,
gdzie D - częstotliwość próbkowania, Hz; i - głębia dźwięku, bit; N - liczba kanałów (1 - mono, 2 - stereo); T - czas brzmienia, s.
Część praktyczna
1. Przerysuj strukturę systemu dźwiękowego komputera PC w notatniku i zaznacz na nim główne moduły.
2. Uzupełnij tabelę opisującą moduły systemu dźwiękowego komputera.
|
Moduł systemu dźwiękowego |
Opis, główne cechy |
|
|
Nagrywanie i odtwarzanie |
A) Częstotliwość próbkowania . Określa maksymalną częstotliwość nagrywanego lub odtwarzanego sygnału. Głos ludzki - 6-8 kHz. Muzyka niskiej jakości - 20-25 KHz. Dźwięk wysokiej jakości - co najmniej 44 kHz, najlepiej 48 kHz; B) Rodzaj i pojemność przetworników ADC i DAC . Określa głębię bitową sygnału cyfrowego (8, 16, 18, 20 lub 24 bity), zakres dynamiki (w decybelach od 90 dBA) oraz poziom szumu kwantyzacji. Głębia bitowa ADC i DAC od 16 lub więcej bitów pozwala zapewnić wysokiej jakości dźwięk studyjny; C) Metoda kodowania dźwięku , tj. dokładność odtwarzania oryginalnego dźwięku, poziom zniekształceń, jakość kompresji sygnału audio; D) Możliwość pracy w trybie Full Duplex . Te. możliwość jednoczesnego nagrywania i odtwarzania sygnału audio. Istnieją trzy tryby transmisji danych w dowolnym kanale, które określają kierunek transmisji sygnału: simplex (s), half duplex (i lub h) i duplex (full duplex pełny dupleks ). |
|
|
Syntezator |
A) Metoda syntezy dźwięku . Decyduje nie tylko o jakości dźwięku, ale także o jego kompozycji. System dźwiękowy komputera PC może zawierać wiele syntezatorów. Istnieją 2 metody syntezy dźwięku: · Synteza FM(FrequencyModulationSynthesis - modulacja częstotliwości) - syntezator jest używany we wszystkich niedrogich kartach dźwiękowych. Zapewnia akceptowalną jakość dźwięku. Polifonia to 20 głosów. Efekty dźwiękowe nie są zaimplementowane. · Synteza WT(WaveTableSynthesis - tabela syntezy fal dźwiękowych). Dźwięk jest generowany z wysoką jakością, ponieważ do jego generowania służy specjalna tabela, która zawiera wstępnie zdigitalizowane próbki brzmienia prawdziwych instrumentów muzycznych i innych dźwięków. Polifonia - 20 lub więcej głosów? B) Pamięć . Zależy od modelu karty dźwiękowej. Służy do przechowywania naszywek. Można zmienić, instalując dodatkowe moduły pamięci (RAM lub ROM). Pozwala to na załadowanie dodatkowych banków instrumentów, które mogą znacząco zmienić brzmienie plików MIDI, na lepsze lub gorsze. C) Możliwość sprzętowego przetwarzania sygnału w celu tworzenia efektów dźwiękowych . Aby stworzyć efekty dźwiękowe, specjalny procesor efektów . W zależności od typu procesora efektów można jednocześnie przetwarzać wszystkie kanały audio syntezatora, przetwarzać poszczególne kanały MIDI lub brzmieć pojedynczymi głosami syntezatora ( ogólne, na kanał i procesory efektów głosowych). Ten procesor efektów pozwala na usunięcie dużego obciążenia przetwarzania dźwięku z procesora centralnego. D) Polifonia - maksymalna liczba jednocześnie odtwarzanych dźwięków elementarnych. Dla każdego typu karty dźwiękowej wartość polifonii może być inna. (od 20 lub więcej głosów). |
|
|
Interfejsy |
Zapewnia wymianę danych pomiędzy nagłośnieniem a innymi urządzeniami - zarówno zewnętrznymi, jak i wewnętrznymi. Obejmuje następujące typy interfejsów: A) Interfejs systemu . Kartę dźwiękową można podłączyć poprzez magistralę ISA (8-bit, przepustowość 2-6 Mbps) oraz poprzez magistralę PCI (16-bit, przepustowość od 100 do 260 Mbps). Karty dźwiękowe z interfejsem ISA są już dziś przestarzałe, ponieważ nie zapewniają implementacji niestandardowych funkcji przetwarzania i przesyłania danych dźwiękowych oraz mają niską przepustowość. Magistrala PCI ma wystarczająco szerokie pasmo i zapewnia równoległą transmisję strumienia danych audio. B) Interfejs MIDI. (MusicalInstrumentDigitalInterface) to cyfrowy interfejs instrumentów muzycznych. Umożliwia instrumentom MIDI łączenie się ze sobą, a także wymianę informacji i współpracę. Na samej karcie dźwiękowej nie ma portów MIDI, więc podłączenie instrumentów i urządzeń MIDI do komputera PC odbywa się za pomocą specjalnego adaptera MIDI. C) Interfejs do podłączania kart podrzędnych. System dźwiękowy komputera PC może mieć specjalny interfejs do podłączania kart rozszerzeń. Instalując kartę rozszerzeń, możesz zwiększyć polifonię systemu dźwiękowego i jakościowo zmienić metodę syntezy. Na przykład, jeśli wcześniej stosowano tylko syntezę FM, można dodać syntezę WT. Płytka rozszerzenia jest zwykle instalowana w specjalnym 26-stykowym złączu umieszczonym na karcie dźwiękowej. D) Interfejs do podłączania napędów CD-ROM . W zestawie z kartą dźwiękową. Poprzez specjalne złącze na karcie dźwiękowej oraz specjalne wyjście na napęd CD-ROM są one połączone za pomocą elastycznego kabla. Niedawno był to jedyny sposób podłączenia napędu CD-ROM do komputera. |
|
|
Moduł miksera karty dźwiękowej wytwarza: A) przełączanie (łączenie / rozłączanie) źródeł i odbiorników sygnałów dźwiękowych; B) Rozporządzenie poziom wejściowych i wyjściowych sygnałów audio; mieszanie(miksowanie) kilku sygnałów audio i dostosowywanie poziomu sygnału wynikowego. Mikser jest sterowany programowo za pomocą systemu Windows lub za pomocą specjalnych programów miksera. Zawiera słuchawki i głośniki. Bezpośrednio przetwarzają dźwiękowy sygnał elektryczny na wibracje akustyczne, a tym samym znacznie wpływają na jakość dźwięku. |
||
|
system głośników |
Według liczby kanałów dźwiękowych system głośników może być: Monofoniczny (1 kanał); Stereofoniczny (2 kanały); DolbyDigital (z 6 lub więcej kanałów). |
3. Rozwiązuj problemy według opcji.
4. Odpowiedz na pytania zabezpieczające.
opcja 1
1. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku, jeśli dźwięk 3 sekund mowy jest nagrany z częstotliwością próbkowania 5 Hz i głębią dźwięku 4 bity.
Opcja 2
1. Oblicz głośność informacji zakodowanego dźwięku stereo, jeśli dźwięk jest nagrywany przez 10 s z częstotliwością próbkowania 20 Hz i głębią dźwięku 5 bitów.
2. Określ ilość miejsca w pamięci dla cyfrowego pliku audio, którego czas odtwarzania wynosi 2 minuty przy częstotliwości próbkowania 44,1 kHz i rozdzielczości 16 bitów.
Opcja 3
1. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku, jeśli dźwięk 7 s mowy jest nagrany z częstotliwością próbkowania 5 Hz i głębią dźwięku 4 bity.
2. Głośność pliku dźwiękowego wynosi 5,25 MB, głębia bitowa karty dźwiękowej wynosi 16. Jaki jest czas trwania dźwięku tego pliku, nagranego z częstotliwością próbkowania 22,05 kHz?
Opcja 4
1. Oblicz głośność informacji zakodowanego dźwięku stereo, jeśli dźwięk jest nagrywany przez 15 sekund z częstotliwością próbkowania 15 Hz i głębią dźwięku 4 bity.
2. Jedna minuta nagrania cyfrowego pliku audio zajmuje 1,3 MB na dysku, głębia bitowa karty dźwiękowej wynosi 8. Jaka jest częstotliwość próbkowania dźwięku?
Opcja 5
1. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku, jeśli dźwięk 3 s mowy jest nagrany z częstotliwością próbkowania 5 Hz i głębią dźwięku 3 bity.
2. Oblicz czas dźwięku pliku dźwiękowego o wielkości 3,5 MB zawierającego nagranie stereo o częstotliwości próbkowania 44 100 Hz i rozmiarze kodu 16 bitów.
Opcja 6
1. Oblicz głośność informacji zakodowanego dźwięku stereo, jeśli dźwięk jest nagrywany przez 10 sekund z częstotliwością próbkowania 25 Hz i głębią dźwięku 6 bitów.
2. Określ rozmiar (w bajtach) cyfrowego pliku audio, którego czas odtwarzania wynosi 10 sekund przy częstotliwości próbkowania 22,05 kHz i rozdzielczości 8 bitów.
13-P Ole G Opcja 7
1. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku, jeśli dźwięk 5 sekund mowy jest nagrany z częstotliwością próbkowania 3 Hz i głębią dźwięku 4 bity = 60 bitów.
2. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku stereo, jeśli dźwięk jest nagrywany przez 20 sekund z częstotliwością próbkowania 15 Hz i głębią dźwięku 3 bity = 900 bitów.
Opcja 8
1. Określ ilość miejsca w pamięci dla cyfrowego pliku audio, którego czas odtwarzania wynosi dwie minuty przy częstotliwości próbkowania 44,1 kHz i rozdzielczości 16 bitów.
2. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku, jeśli dźwięk 12 sekund mowy jest nagrany z częstotliwością próbkowania 5 Hz i głębią dźwięku 4 bity.
Opcja 9
1. Oblicz głośność informacji zakodowanego dźwięku stereo, jeśli dźwięk jest nagrywany przez 30 sekund z częstotliwością próbkowania 15 Hz i głębią dźwięku 15 bitów.
2. Dwie minuty cyfrowego nagrania audio zajmują 5,1 MB miejsca na dysku. Częstotliwość próbkowania -- 22050 Hz. Jaka jest głębia bitowa adaptera audio.
Opcja 10
1. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku, jeśli dźwięk 17 sekund mowy jest nagrany z częstotliwością próbkowania 16 Hz i głębią dźwięku 14 bitów.
3. 16 bitów i 8 kHz.
Opcja 11
1. Oblicz głośność informacji zakodowanego dźwięku stereo, jeśli dźwięk jest nagrywany przez 150 sekund z częstotliwością próbkowania 20 Hz i głębią dźwięku 4 bity.
Opcja 12
1. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku, jeśli dźwięk 13 sekund mowy jest nagrany z częstotliwością próbkowania 8 Hz i głębią dźwięku 12 bitów.
2. Oblicz czas odtwarzania monofonicznego pliku audio, jeśli przy kodowaniu 16-bitowym i częstotliwości próbkowania 32 kHz jego objętość wynosi 6300 KB.
Opcja 13
1. Oblicz głośność informacji zakodowanego dźwięku stereo, jeśli dźwięk jest nagrywany przez 25 sekund z częstotliwością próbkowania 25 Hz i głębią dźwięku równą 16 bitów.
2. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku, jeśli nagrano 55 sekund mowy z częstotliwością próbkowania 15 Hz i głębią dźwięku 5 bitów.
Opcja 14
1. Jaki jest czas odtwarzania dla kodowania 16-bitowego, częstotliwości próbkowania 32 kHz i monofonicznego pliku audio o wielkości 700 KB.
2. Oblicz głośność informacji zakodowanego dźwięku stereo, jeśli dźwięk jest nagrywany przez 120 sekund z częstotliwością próbkowania 15 Hz i głębią dźwięku 23 bity.
2. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku, jeśli dźwięk 38 sekund mowy jest nagrany z częstotliwością próbkowania 15 Hz i głębią dźwięku 3 bity.
Opcja 16
1. Oblicz głośność informacji zakodowanego dźwięku stereo, jeśli dźwięk jest nagrywany przez 100 sekund z częstotliwością próbkowania 27 Hz i głębią dźwięku równą 15 bitów.
2. Oblicz głośność 10-sekundowego pliku audio mono z kodowaniem 16-bitowym i częstotliwością próbkowania 44,1 kHz.
Opcja 17
1. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku, jeśli dźwięk 70 sekund mowy jest nagrany z częstotliwością próbkowania 25 Hz i głębią dźwięku 4 bity.
Opcja 18
1. Oblicz głośność informacji zakodowanego dźwięku stereo, jeśli dźwięk jest nagrywany przez 215 sekund z częstotliwością próbkowania 5 kHz i głębią dźwięku 3 bity.
Opcja 19
1. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku, jeśli dźwięk 34 sekund mowy jest nagrany z częstotliwością próbkowania 45 Hz i głębią dźwięku 7 bitów.
2. Oblicz czas odtwarzania pliku audio mono, jeśli jego objętość wynosi 350 KB przy kodowaniu 4-bitowym i częstotliwości próbkowania 16 kHz.
Opcja 20
1. Oblicz głośność informacji zakodowanego dźwięku stereo, jeśli dźwięk jest nagrywany przez 126 sekund z częstotliwością próbkowania 32 Hz i głębią dźwięku 6 bitów.
2. Określ ilość pamięci do przechowywania cyfrowego pliku audio, którego czas odtwarzania wynosi 4 minuty przy częstotliwości próbkowania 55 kHz i rozszerzeniu 32 bitów.
Opcja 21
1. Oblicz objętość informacyjną zakodowanego dźwięku, jeśli dźwięk 14 sekund mowy jest nagrany z częstotliwością próbkowania 13 Hz i głębią dźwięku 12 bitów.
2. Ilość wolnego miejsca na dysku wynosi 512 MB, głębia bitowa karty dźwiękowej wynosi 32. Jaki jest czas trwania dźwięku cyfrowego pliku audio nagranego z częstotliwością próbkowania 66100 Hz.
Opcja 22
1. Oblicz głośność informacji zakodowanego dźwięku stereo, jeśli dźwięk jest nagrywany przez 25 sekund z częstotliwością próbkowania 15 Hz i głębią dźwięku równą 16 bitów.
2. Określ ilość pamięci przeznaczonej do przechowywania stereofonicznego pliku audio, którego czas odtwarzania wynosi 2 minuty, jeśli wiadomo, że częstotliwość próbkowania wynosi 40 000 Hz, a głębokość kodowania dźwięku wynosi 16 bitów.
Pytania kontrolne
1. Zdefiniuj pojęcia „dźwięk” i „system dźwiękowy komputera”?
2. Jakie są główne funkcje systemu dźwiękowego komputera?
3. Jakie są główne etapy konwersji analogowo-cyfrowej i cyfrowo-analogowej?
4. Jakie metody syntezy dźwięku są stosowane?
5. Jakie funkcje spełnia moduł miksera i jakie są jego główne cechy?
6. Podaj definicje pojęć „próbkowanie czasowe” i „szybkość transmisji”?
Hostowane na Allbest.ru
Podobne dokumenty
Badanie pojęcia dźwięku, jego prędkości, długości fali, progów słyszenia. Opis programów do obróbki dźwięku, które umożliwiają nagrywanie muzyki, zmianę barwy brzmienia, wysokości, tempa. Funkcje edytorów dźwięku, przywracaczy i analizatorów dźwięku.
streszczenie, dodano 11.03.2013
format pliku dźwiękowego wav, jak jest zakodowany. Implementacja możliwości odtwarzania dźwięku w środowisku programistycznym MATLAB. Sporządzenie schematu funkcjonalnego programu. Zatwierdzenie technologii informatycznych do odtwarzania plików dźwiękowych.
praca semestralna, dodano 13.02.2016
Cyfrowa reprezentacja sygnałów dźwiękowych. Urządzenia wyjściowe audio: głośniki, głośnik i słuchawki. Urządzenia wejściowe audio. Częstotliwość i intensywność dźwięku. Amplituda drgań dźwięku, moc źródła dźwięku, zasięg drgań.
streszczenie, dodano 02.08.2011
Analiza procesu digitalizacji zależności natężenia sygnału dźwiękowego od czasu. Charakterystyka technologii tworzenia dźwięków muzycznych we współczesnych elektromuzycznych syntezatorach cyfrowych. Poznanie podstawowych formatów dźwięku, metod obróbki dźwięku.
praca semestralna, dodano 23.11.2011
Omówienie podstaw obsługi dźwięku we współczesnych komputerach i podstawowych urządzeniach audio. Studiowanie zasad instalacji karty dźwiękowej i sterowników, wybór głośników. Opis problemów związanych ze sprzętem i oprogramowaniem. Algorytm przetwarzania dźwięku.
praca semestralna, dodano 16.03.2014
Percepcja bodźców dźwiękowych. Częstotliwość, amplituda, faza jako charakterystyka dźwięku. Reprezentacja i sposoby przesyłania informacji cyfrowej. Funkcje próbkowania dźwięku. Sposoby zapisu informacji: bit po bicie; kompresja; struktura pustej płyty CD-R; Nagrywanie CD-R.
streszczenie, dodano 11.10.2009
Generowanie i zapisywanie melodii jako pliku audio w formacie wav. Przeprowadzenie analizy częstotliwościowej odbieranego sygnału. Zależność objętości plików wav od głębi bitowej kodowania sygnału. Widmo nut nagranego pliku wav z określoną głębią bitową.
praca laboratoryjna, dodano 30.03.2015
Modele kart dźwiękowych, ich możliwości, jakość dźwięku i wymiary. Urządzenie kart dźwiękowych i zasady ich działania. Metody generowania dźwięku stosowane w kartach dźwiękowych. Funkcje systemu dźwięku przestrzennego Dolby Digital.
streszczenie, dodano 13.03.2011
Charakterystyki techniczne sygnałów w układach przetwarzania cyfrowego. Opis programów do przetwarzania cyfrowych i syntetyzowanych informacji dźwiękowych, tłumienia szumów dźwiękowych. Profesjonalne przetwarzanie dźwięku i fal dźwiękowych: kompresja, nagrywanie, samplowanie.
praca semestralna, dodano 01.03.2013
Historia komputeryzacji edukacji muzycznej. Funkcjonalność komputera do organizowania wymiany informacji muzycznych. Rozważanie technologii i sposobów przetwarzania informacji dźwiękowych. Zastosowanie technologii tworzenia pozycyjnego dźwięku 3D.
Kodowanie dźwięku
Dźwięk- Są to fale rozchodzące się w powietrzu, wodzie lub innym ośrodku o stale zmieniającym się natężeniu i częstotliwości.
Im większa amplituda sygnału, tym głośniejszy jest dla osoby; im wyższa częstotliwość sygnału, tym wyższy ton.
Typowe wartości głośności:
Cyfryzacja dźwięku
Dźwięk cyfrowy to analogowy sygnał audio reprezentowany przez dyskretne wartości liczbowe jego amplitudy.
Cyfryzacja dźwięku- technologia przetwarzania analogowego sygnału audio na postać cyfrową.
Polega na pomiarze amplitudy sygnału z określonym krokiem czasowym, a następnie zapisie uzyskanych wartości w postaci numerycznej. Inną nazwą digitalizacji dźwięku jest konwersja dźwięku analogowo-cyfrowego.
Częstotliwość próbkowania dźwięku to liczba pomiarów głośności dźwięku w ciągu jednej sekundy.
Częstotliwość próbkowania dźwięku może wynosić od 8 000 do 48 000 pomiarów głośności dźwięku na sekundę.
Głębia kodowania dźwięku to ilość informacji potrzebnych do zakodowania dyskretnych poziomów głośności dźwięku cyfrowego.
Jeśli znana jest głębokość kodowania, to liczbę poziomów głośności dźwięku cyfrowego można obliczyć za pomocą wzoru N = 2 R . Niech głębokość kodowania dźwięku wynosi 16 bitów, a liczba poziomów głośności dźwięku wynosi:
N = 2 R = 2 · 16 = 65536.
Podczas procesu kodowania każdemu poziomowi głośności przypisywany jest własny 16-bitowy kod binarny, najniższy poziom dźwięku będzie odpowiadał kodowi 0000000000000000, a najwyższy - 1111111111111111.
Rozmiar pliku dźwiękowego
I=f×R×N×t, Gdzie
f - częstotliwość próbkowania (Hz)
R - głębia kodowania (głębokość bitowa)
N - liczba kanałów (1 - mono, 2 - stereo ...)
t - czas wybrzmiewania (s)
Możesz oszacować objętość informacji 1-sekundowego pliku audio stereo z wysokiej jakości dźwiękiem 16-bitowym, 48 kHz.
48000 Hz ×16 bitów ×2 × 1=1536000 bitów=192000 bajtów=187,5 kB
Praca domowa:
1. Nagrywanie dźwięku jednokanałowego (mono) odbywa się z częstotliwością próbkowania 22 kHz i głębokością kodowania 16 bitów. Nagranie trwa 2 minuty, jego wyniki są zapisywane do pliku, nie jest wykonywana kompresja danych. Jaki jest rozmiar pliku?
2. Dwukanałowy (stereo) zapis dźwięku z częstotliwością próbkowania 16 kHz i rozdzielczością 32-bitową prowadzono przez 5 minut. Kompresja danych nie została wykonana. Jaki jest rozmiar pliku wynikowego?
3. Dokonano dwukanałowego (stereo) zapisu dźwięku z częstotliwością próbkowania 64 kHz i rozdzielczością 24-bitową. W efekcie uzyskano plik o wielkości 72 MB, nie przeprowadzono żadnej kompresji danych. Określ w przybliżeniu, jak długo (w minutach) miało miejsce nagranie. Odpowiedź podaj jako liczbę całkowitą najbliższą godzinie rejestracji.
Ludzkie ucho odbiera dźwięki o częstotliwości od 20 drgań na sekundę (niski dźwięk) do 20 000 drgań na sekundę (wysoki dźwięk).
Człowiek może odbierać dźwięk w ogromnym zakresie intensywności, w którym maksymalna intensywność jest 10 14 razy większa niż minimalna (sto tysięcy miliardów razy). Do pomiaru głośności dźwięku używana jest specjalna jednostka. "decybel"(dbl) (Tabela 5.1). Zmniejszenie lub zwiększenie głośności dźwięku o 10 dB odpowiada 10-krotnemu zmniejszeniu lub zwiększeniu natężenia dźwięku.
Próbkowanie dźwięku w czasie. Aby komputer mógł przetwarzać dźwięk, ciągły sygnał audio musi zostać przekształcony w dyskretną postać cyfrową przy użyciu próbkowania czasowego. Ciągła fala dźwiękowa jest dzielona na osobne małe odcinki czasowe, dla każdego takiego odcinka ustalana jest pewna wartość natężenia dźwięku.
W ten sposób ciągła zależność głośności dźwięku od czasu A(t) zostaje zastąpiona dyskretną sekwencją poziomów głośności. Na wykresie wygląda to jak zastąpienie gładkiej krzywej sekwencją „kroków” (ryc. 1.2).
 |
| Ryż. 1.2. Czasowe próbkowanie dźwięku |
Częstotliwość próbkowania. Mikrofon podłączony do karty dźwiękowej służy do nagrywania dźwięku analogowego i konwersji go do postaci cyfrowej. Jakość odbieranego dźwięku cyfrowego zależy od liczby pomiarów poziomu głośności dźwięku w jednostce czasu, tj. próbna stawka. Im więcej pomiarów zostanie wykonanych w ciągu 1 sekundy (im wyższa częstotliwość próbkowania), tym dokładniej „drabina” cyfrowego sygnału audio powtarza krzywą sygnału dialogowego.
Częstotliwość próbkowania dźwięku to liczba pomiarów głośności dźwięku w ciągu jednej sekundy.
Częstotliwość próbkowania dźwięku może wynosić od 8 000 do 48 000 pomiarów głośności dźwięku na sekundę.
Głębia kodowania dźwięku. Każdemu „krokowi” przypisana jest określona wartość poziomu głośności dźwięku. Poziomy głośności dźwięku można traktować jako zbiór możliwych stanów N, do zakodowania których potrzebna jest pewna ilość informacji I, nazywana głębią kodowania dźwięku.
Głębia kodowania dźwięku to ilość informacji potrzebnych do zakodowania dyskretnych poziomów głośności dźwięku cyfrowego.
Jeśli znana jest głębokość kodowania, to liczbę poziomów głośności dźwięku cyfrowego można obliczyć za pomocą wzoru N = 2 I . Niech głębokość kodowania dźwięku wynosi 16 bitów, a liczba poziomów głośności dźwięku wynosi:
N = 2 I = 2 · 16 = 65536.
Podczas procesu kodowania każdemu poziomowi głośności przypisywany jest własny 16-bitowy kod binarny, najniższy poziom dźwięku będzie odpowiadał kodowi 0000000000000000, a najwyższy - 1111111111111111.
Jakość cyfrowego dźwięku. Im wyższa częstotliwość i głębia próbkowania dźwięku, tym lepsza jakość zdigitalizowanego dźwięku. Najniższą jakość dźwięku zdigitalizowanego, odpowiadającą jakości komunikacji telefonicznej, uzyskuje się przy częstotliwości próbkowania 8000 razy na sekundę, głębokości próbkowania 8 bitów i zapisie jednej ścieżki dźwiękowej (tryb „mono”). Najwyższą jakość zdigitalizowanego dźwięku, odpowiadającą jakości płyty audio CD, uzyskuje się przy częstotliwości próbkowania 48 000 razy na sekundę, głębokości próbkowania 16 bitów i nagraniu dwóch ścieżek audio (tryb stereo).
Należy pamiętać, że im wyższa jakość dźwięku cyfrowego, tym większa objętość informacyjna pliku dźwiękowego. Możesz oszacować objętość informacji cyfrowego pliku dźwiękowego stereo o długości dźwięku 1 sekundy i średniej jakości dźwięku (16 bitów, 24 000 pomiarów na sekundę). Aby to zrobić, głębokość kodowania należy pomnożyć przez liczbę pomiarów na 1 sekundę i pomnożyć przez 2 (dźwięk stereo):
16 bitów × 24 000 × 2 = 768 000 bitów = 96 000 bajtów = 93,75 KB.
redaktorzy dźwięku. Edytory dźwięku pozwalają nie tylko nagrywać i odtwarzać dźwięk, ale także go edytować. Zdigitalizowany dźwięk jest prezentowany w edytorach dźwięku w formie wizualnej, dzięki czemu operacje kopiowania, przenoszenia i usuwania części ścieżki dźwiękowej można łatwo wykonywać za pomocą myszki. Ponadto możesz nakładać ścieżki audio na siebie (miksować dźwięki) i stosować różne efekty akustyczne (echo, odtwarzanie wsteczne itp.).
Edytory dźwięku umożliwiają zmianę jakości dźwięku cyfrowego i rozmiaru pliku audio poprzez zmianę częstotliwości próbkowania i głębi kodowania. Zdigitalizowany dźwięk można zapisać w postaci nieskompresowanej w plikach audio w uniwersalnym formacie WAV lub w skompresowanym formacie MP3.
Podczas zapisywania dźwięku w skompresowanych formatach odrzucane są częstotliwości dźwięku o niskim natężeniu, które są „nadmierne” dla ludzkiej percepcji i zbiegają się w czasie z częstotliwościami dźwięku o dużym natężeniu. Użycie tego formatu pozwala kompresować pliki audio dziesiątki razy, ale prowadzi do nieodwracalnej utraty informacji (plików nie można przywrócić w ich pierwotnej postaci).
Pytania kontrolne
1. Jak częstotliwość próbkowania i głębokość kodowania wpływają na jakość dźwięku cyfrowego?
Zadania do samodzielnego wykonania
1.22. Zadanie z wybiórczą odpowiedzią. Karta dźwiękowa wytwarza binarne kodowanie analogowego sygnału audio. Ile informacji jest potrzebnych do zakodowania każdego z 65 536 możliwych poziomów natężenia sygnału?
1) 16 bitów; 2) 256 bitów; 3) 1 bit; 4) 8 bitów.
1.23. Pytanie ze szczegółową odpowiedzią. Oszacuj objętość informacji cyfrowych plików audio trwających 10 sekund przy głębokości kodowania i częstotliwości próbkowania sygnału audio, zapewniając minimalną i maksymalną jakość dźwięku:
a) mono, 8 bitów, 8000 pomiarów na sekundę;
b) stereo, 16 bitów, 48 000 pomiarów na sekundę.
1.24. Pytanie ze szczegółową odpowiedzią. Określ długość pliku audio, który zmieści się na dyskietce 3,5" (zwróć uwagę, że do przechowywania danych na takiej dyskietce przydzielono 2847 sektorów po 512 bajtów):
a) przy niskiej jakości dźwięku: mono, 8 bitów, 8000 pomiarów na sekundę;
b) o wysokiej jakości dźwięku: stereo, 16 bitów, 48 000 pomiarów na sekundę.