1. Jakie urządzenie komputerowe modeluje ludzkie myślenie?
-PROCESOR
2. Działania na podstawie informacji wstępnych (faktów) zgodnie z określonymi zasadami są
-przetwarzanie danych
3.Wybierz regułę z proponowanych wiadomości
-przy mnożeniu ułamków prostych mnożone są ich liczniki i mianowniki
4. Dla kogo najprawdopodobniej informacyjny będzie komunikat: „Program to algorytm napisany w języku programowania”?
-początkujący programista
5. Gdzie przechowywany jest aktualnie uruchomiony program i przetwarzane przez niego dane?
- w RAM-ie
6. Które urządzenie komputerowe realizuje proces próbkowania dźwięku?
-karta dźwiękowa
7. Ustala się treść informacyjną wiadomości otrzymanej przez osobę
-dostępność nowej wiedzy i przejrzystość
8. Zamiast wielokropka wstaw odpowiednie pojęcia: „Katalog zawiera informacje o... przechowywanych w...”
A) pliki, pamięć zewnętrzna
9. Określ polecenie(a), które po wykonaniu umieści zaznaczony fragment w schowku
B) wycinaj i kopiuj
10. Które z poniższych działań dotyczą formatowania tekstu?
-ustawienie trybu poziomowania
11. Oprogramowanie aplikacyjne obejmuje:
B) edytory tekstu
12. System operacyjny to
- zestaw programów organizujących kontrolę komputera i jego interakcję z użytkownikiem
13. Sugerowane polecenia
5 Włącz napęd A jako prąd.
2Utwórz katalog TOWN
3Utwórz katalog STREET
1Utwórz plik Home.txt
4Wejdź do utworzonego katalogu
Uporządkuj ponumerowane polecenia tak, aby otrzymać algorytm tworzący na pustej dyskietce plik o pełnej nazwie A:\MIASTO\ULICA\Home.txt
B) 5,2,3,1
14. Do przechowywania tekstu potrzeba 84 000 bitów. Ile stron zajmie ten tekst, jeśli zawiera 30 wierszy po 70 znaków w każdym wierszu? Do kodowania tekstu używana jest tablica kodowania składająca się z 256 znaków.
84000/(log(256)/log(2))/30/70 = 5
15.Książka składa się z 64 stron. Każda strona ma 256 znaków. Ile informacji zawiera książka, jeśli używa się w niej 32-znakowego alfabetu?
A) 81920 bajtów B) 40 KB C) 10 KB D) 16 KB E) 64 KB
64*256*(log(32)/log(2)) /8/1024 = 10
16. Ile znaków zawiera wiadomość napisana 16-znakowym alfabetem, jeśli jej objętość wynosi 1/16 megabajta?
(1/16)*1024*1024*8/(log(16)/log(2)) = 131072
17. Ile pamięci zajmuje obraz graficzny, jeśli jego rozmiar wynosi 40x60, a do zakodowania koloru piksela użyto 32-bitowego kodu binarnego?
A) 2400 bajtów B) 2100 bajtów C) 960 bajtów D) 9600 bajtów E) 12000 bajtów
40*60*32/8 = 9600
18.Tekst zajmuje 0,25 KB pamięci. Ile znaków zawiera ten tekst, jeśli używana jest tabela kodowania 256 znaków?
0,25*1024*8/(log(256)/log(2)) = 256
19.Ile bitów informacji zawiera ćwierć kilobajtowa wiadomość?
1/4*1024*8 = 2048
Zasady digitalizacji dźwięku
Dźwięk cyfrowy to analogowy sygnał audio reprezentowany przez dyskretne wartości liczbowe jego amplitudy.
Cyfryzacja dźwięku- technologia podzielonego kroku czasowego i późniejszej rejestracji uzyskanych wartości w postaci numerycznej.
Inna nazwa digitalizacji dźwięku to konwersja analogowo-cyfrowa dźwięk.
Digitalizacja dźwięku obejmuje dwa procesy:
- proces próbkowania (próbkowania) sygnału w czasie
- proces kwantyzacji amplitudy.
Próbkowanie czasowe
Proces próbkowania czasowego
- proces uzyskiwania wartości przetwarzanego sygnału, w określonym kroku czasowym - krok próbkowania. Nazywa się liczbą pomiarów wielkości sygnału przeprowadzanych w ciągu jednej sekundy Częstotliwość próbkowania Lub Częstotliwość próbkowania, Lub Częstotliwość próbkowania(z angielskiego „próbkowanie” - „próbkowanie”). Im mniejszy krok próbkowania, tym wyższą częstotliwość próbkowania i dokładniejszą reprezentację sygnału, który otrzymamy.
Potwierdza to twierdzenie Kotelnikowa (w literaturze zagranicznej spotykane jest jako twierdzenie Shannona, Shannon). Zgodnie z nią sygnał analogowy o ograniczonym widmie można dokładnie opisać dyskretnym ciągiem wartości jego amplitudy, jeśli wartości te są brane z częstotliwością co najmniej dwukrotnie większą od największej częstotliwości widma sygnału. Oznacza to, że sygnał analogowy, w którym najwyższa częstotliwość widma jest równa F m, można dokładnie przedstawić za pomocą sekwencji dyskretnych wartości amplitudy, jeśli częstotliwość próbkowania F d wynosi: F d > 2 F m .
W praktyce oznacza to, że aby zdigitalizowany sygnał zawierał informację o całym zakresie słyszalnych częstotliwości pierwotnego sygnału analogowego (0 – 20 kHz), wybrana częstotliwość próbkowania musi wynosić co najmniej 40 kHz. Nazywa się liczbą pomiarów amplitudy na sekundę Częstotliwość próbkowania(jeżeli krok próbkowania jest stały).
Główną trudnością związaną z digitalizacją jest brak możliwości zarejestrowania zmierzonych wartości sygnału z idealną dokładnością.
Liniowa (jednorodna) kwantyzacja amplitudy
Przeznaczmy N bitów na zapis w pamięci komputera jednej wartości amplitudy sygnału. Oznacza to, że jednym N-bitowym słowem można opisać 2 N różnych pozycji. Niech amplituda zdigitalizowanego sygnału będzie wynosić od -1 do 1 niektórych konwencjonalnych jednostek. Wyobraźmy sobie ten zakres zmian amplitudy – zakres dynamiczny sygnału – w postaci 2 N -1 równych odstępów, dzieląc go na 2 N poziomów – kwantów. Aby zarejestrować każdą indywidualną wartość amplitudy, należy ją zaokrąglić do najbliższego poziomu kwantyzacji. Proces ten nazywany jest kwantyzacją amplitudy. Kwantyzacja amplitudy
– proces zastępowania rzeczywistych wartości amplitudy sygnału wartościami przybliżonymi z pewną dokładnością. Każdy z 2N możliwych poziomów nazywa się poziomem kwantyzacji, a odległość między dwoma najbliższymi poziomami kwantyzacji nazywa się krokiem kwantyzacji. Jeśli skalę amplitudy podzielimy liniowo na poziomy, kwantyzację nazywamy liniową (jednorodną).
Dokładność zaokrąglania zależy od wybranej liczby (2 N) poziomów kwantyzacji, która z kolei zależy od liczby bitów (N) przeznaczonych do rejestracji wartości amplitudy. Nazywa się liczbę N głębia bitowa kwantyzacji(czyli liczbę cyfr, czyli bitów w każdym słowie), a liczby uzyskane w wyniku zaokrąglenia wartości amplitudy to liczby lub próbki(z angielskiego „próbka” - „pomiar”). Zakłada się, że błędy kwantyzacji wynikające z kwantyzacji 16-bitowej pozostają dla słuchacza prawie niezauważalne. Ta metoda digitalizacji sygnału - próbkowanie sygnału w czasie w połączeniu z metodą jednorodnej kwantyzacji - nazywa się impulsowa modulacja kodowa, PCM(angielski: modulacja kodem impulsowym - PCM).
Zdigitalizowany sygnał w postaci zestawu kolejnych wartości amplitudy można już zapisać w pamięci komputera. W przypadku, gdy rejestrowane są bezwzględne wartości amplitudy, np formacie nagrywania zwany PCM(Modulacja kodem impulsowym). Standardowa płyta kompaktowa audio (CD-DA), używana od początku lat 80. XX wieku, przechowuje informacje w formacie PCM z częstotliwością próbkowania 44,1 kHz i głębią bitową kwantyzacji wynoszącą 16 bitów.
Inne metody digitalizacji
Przetworniki analogowo-cyfrowe (ADC)
Opisany powyżej proces digitalizacji dźwięku realizowany jest za pomocą przetworników analogowo-cyfrowych (ADC).
Ta konwersja obejmuje następujące operacje:
- Ograniczenie szerokości pasma odbywa się za pomocą filtra dolnoprzepustowego w celu tłumienia składowych widmowych, których częstotliwość przekracza połowę częstotliwości próbkowania.
- Próbkowanie w czasie, czyli zastępowanie ciągłego sygnału analogowego sekwencją jego wartości w dyskretnych momentach czasu - próbki. Problem ten rozwiązano za pomocą specjalnego obwodu na wejściu przetwornika ADC – urządzenia próbkującego i zatrzymującego.
- Kwantyzacja poziomu polega na zastąpieniu wartości próbki sygnału najbliższą wartością ze zbioru ustalonych wartości - poziomów kwantyzacji.
- Kodowanie lub digitalizacja, w wyniku której wartość każdej skwantowanej próbki jest reprezentowana jako liczba odpowiadająca numerowi seryjnemu poziomu kwantyzacji.
Odbywa się to w następujący sposób: ciągły sygnał analogowy „tnie się” na odcinki, z częstotliwością próbkowania, otrzymuje się cyfrowy sygnał dyskretny, który przechodzi proces kwantyzacji z określoną głębią bitową, a następnie jest kodowany, czyli zastępowany poprzez sekwencję symboli kodu. Do rejestracji dźwięku w zakresie częstotliwości 20-20 000 Hz wymagana jest częstotliwość próbkowania 44,1 i wyższa (obecnie pojawiły się przetworniki ADC i DAC o częstotliwości próbkowania 192, a nawet 384 kHz). Do uzyskania nagrania wysokiej jakości wystarczy 16 bitów, natomiast do rozszerzenia zakresu dynamiki i poprawy jakości nagrań dźwiękowych stosuje się 24 (rzadziej 32) bity.
Kodowanie cyfrowego dźwięku przed nagraniem go na nośniku
Istnieje wiele różnych sposobów przechowywania dźwięku cyfrowego. Dźwięk zdigitalizowany to zbiór wartości amplitudy sygnału pobranych w określonych odstępach czasu.
Terminologia
- koder - program (lub urządzenie) implementujący określony algorytm kodowania danych (na przykład archiwizator lub koder MP3), który pobiera informacje o źródle jako dane wejściowe i zwraca zakodowane informacje w określonym formacie jako dane wyjściowe.
- dekoder - program (lub urządzenie) realizujący odwrotną konwersję zakodowanego sygnału na zdekodowany.
- kodek (z angielskiego „kodek” - „Koder / Dekoder”) - jednostka programowa lub sprzętowa przeznaczona do kodowania/dekodowania danych.
Najpopularniejsze kodeki
- MP3 – MPEG-1 warstwa 3
- OGG – Ogg Vorbis
- WMA – dźwięk Windows Media
- MPC – MusePack
- AAC – MPEG-2/4 AAC (zaawansowane kodowanie dźwięku)
- Standard MPEG-2 AAC
- Standard MPEG-4 AAC
Porównanie niektórych formatów digitalizacji dźwięku
Główny artykuł: Porównanie formatów audio
| Sformatuj nazwę | Kwantyzacja, trochę | Częstotliwość próbkowania, kHz | Liczba kanałów | Ilość przepływu danych z dysku, kbit/s | Stosunek kompresji do upakowania |
|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 44,1 | 2 | 1411,2 | 1:1 bez straty | |
| Dolby Digital (AC3) | 16-24 | 48 | 6 | do 640 | ~12:1 ze stratami |
| DTS | 20-24 | 48; 96 | do 8 | przed 1536 rokiem | ~3:1 ze stratami |
| DVD-Audio | 16; 20; 24 | 44,1; 48; 88,2; 96 | 6 | 6912 | 2:1 bez straty |
| DVD-Audio | 16; 20; 24 | 176,4; 192 | 2 | 4608 | 2:1 bez straty |
| MP3 | Ruchomy | do 48 | 2 | do 320 | ~11:1 ze stratami |
| AAC | Ruchomy | do 96 | do 48 | do 529 | ze stratami |
| AAC+ (SBR) | Ruchomy | do 48 | 2 | do 320 | ze stratami |
| Ogga Vorbisa | do 32 | do 192 | do 255 | do 1000 | ze stratami |
| WMA | do 24 | do 96 | do 8 | do 768 | 2:1, dostępna wersja bezstratna |
Pełny cykl konwersji dźwięku: od digitalizacji do odtwarzania konsumenckiego
Pełny cykl konwersji dźwięku: od digitalizacji do odtwarzania
Cel. Zrozum proces konwersji informacji dźwiękowej, opanuj pojęcia niezbędne do obliczenia głośności informacji dźwiękowej. Naucz się rozwiązywać problemy na dany temat.
Motywacja do celu. Przygotowanie do jednolitego egzaminu państwowego.
Plan lekcji
1. Obejrzyj prezentację na ten temat z komentarzem nauczyciela. Aneks 1
Materiał prezentacyjny: Kodowanie informacji audio.
Od początku lat 90. komputery osobiste mogą pracować z informacjami dźwiękowymi. Każdy komputer wyposażony w kartę dźwiękową, mikrofon i głośniki może nagrywać, zapisywać i odtwarzać informacje audio.
Proces konwersji fal dźwiękowych na kod binarny w pamięci komputera:
Proces odtwarzania informacji dźwiękowych przechowywanych w pamięci komputera:
Dźwięk to fala dźwiękowa o stale zmieniającej się amplitudzie i częstotliwości. Im większa amplituda, tym głośniej jest dla osoby; im wyższa częstotliwość sygnału, tym wyższy ton. Oprogramowanie komputerowe umożliwia obecnie konwersję ciągłego sygnału audio na sekwencję impulsów elektrycznych, które można przedstawić w postaci binarnej. W procesie kodowania ciągłego sygnału audio tak jest próbkowanie czasowe . Ciągła fala dźwiękowa jest podzielona na osobne małe tymczasowe sekcje i dla każdej takiej sekcji ustawiana jest pewna wartość amplitudy.
Zatem ciągła zależność amplitudy sygnału od czasu Na) zostaje zastąpiony dyskretną sekwencją poziomów głośności. Na wykresie wygląda to jak zastąpienie gładkiej krzywej sekwencją „kroków”. Do każdego „kroku” przypisana jest wartość poziomu głośności, jej kod (1, 2, 3 itd.).
Dalej). Poziomy głośności dźwięku można rozpatrywać jako zbiór możliwych stanów; im więcej poziomów głośności zostanie przydzielonych podczas procesu kodowania, tym więcej informacji będzie nieść wartość każdego poziomu i tym lepszy będzie dźwięk.
Adapter audio ( karta dźwiękowa) to specjalne urządzenie podłączane do komputera, przeznaczone do przetwarzania drgań elektrycznych częstotliwości audio na numeryczny kod binarny podczas wprowadzania dźwięku oraz do konwersji odwrotnej (z kodu numerycznego na wibracje elektryczne) podczas odtwarzania dźwięku.
W procesie nagrywania dźwięku adapter audio mierzy amplitudę prądu elektrycznego w określonym okresie i wprowadza do rejestru kod binarny powstałej wartości. Następnie powstały kod z rejestru jest przepisywany do pamięci RAM komputera. Jakość dźwięku komputera zależy od właściwości adaptera audio:
- Częstotliwość próbkowania
- Głębia bitowa (głębokość dźwięku).
Częstotliwość próbkowania czasu
Jest to liczba pomiarów sygnału wejściowego w ciągu 1 sekundy. Częstotliwość mierzona jest w hercach (Hz). Jeden pomiar na sekundę odpowiada częstotliwości 1 Hz. 1000 pomiarów w ciągu 1 sekundy – 1 kiloherc (kHz). Typowe częstotliwości próbkowania adapterów audio:
11 kHz, 22 kHz, 44,1 kHz itp.
Szerokość rejestru (głębokość dźwięku) to liczba bitów w rejestrze adaptera audio, która określa liczbę możliwych poziomów dźwięku.
Głębia bitowa określa dokładność pomiaru sygnału wejściowego. Im większa głębia bitowa, tym mniejszy błąd każdej indywidualnej konwersji wartości sygnału elektrycznego na liczbę i odwrotnie. Jeśli głębia bitowa wynosi 8 (16), to podczas pomiaru sygnału wejściowego można uzyskać 2 8 = 256 (2 16 = 65536) różne wartości. Oczywiście 16-bitowy adapter audio koduje i odtwarza dźwięk dokładniej niż 8-bitowy. Nowoczesne karty dźwiękowe zapewniają 16-bitową głębię kodowania dźwięku. Liczbę różnych poziomów sygnału (stanów dla danego kodowania) można obliczyć korzystając ze wzoru:
N = 2 I = 2 16 = 65536, gdzie I to głębokość dźwięku.
W ten sposób nowoczesne karty dźwiękowe mogą zapewnić kodowanie 65536 poziomów sygnału. Każdej wartości amplitudy sygnału audio przypisany jest kod 16-bitowy. Podczas kodowania binarnego ciągłego sygnału audio jest on zastępowany sekwencją dyskretnych poziomów sygnału. Jakość kodowania zależy od liczby pomiarów poziomu sygnału w jednostce czasu, tj częstotliwości próbkowania. Im więcej pomiarów wykonuje się w ciągu 1 sekundy (im wyższa częstotliwość próbkowania, tym dokładniejsza jest procedura kodowania binarnego).
Plik dźwiękowy - plik przechowujący informacje audio w postaci binarnej.
2. Powtórz jednostki miary informacji
1 bajt = 8 bitów
1 KB = 2 10 bajtów = 1024 bajty
1 MB = 2 10 KB = 1024 KB
1 GB = 2 10 MB = 1024 MB
1 TB = 2 10 GB = 1024 GB
1 PB = 2 10 TB = 1024 TB
3. Utrwalaj poznany materiał, oglądając prezentację lub podręcznik
4. Rozwiązywanie problemów
Podręcznik pokazujący rozwiązanie podczas prezentacji.
Zadanie 1. Określ głośność informacji w pliku audio stereo o czasie trwania dźwięku 1 sekundy i wysokiej jakości dźwięku (16 bitów, 48 kHz).
Zadanie (samodzielnie). Podręcznik pokazujący rozwiązanie podczas prezentacji.
Określ objętość informacji cyfrowego pliku audio o czasie trwania dźwięku 10 sekund przy częstotliwości próbkowania 22,05 kHz i rozdzielczości 8 bitów.
5. Konsolidacja. Samodzielne rozwiązywanie problemów w domu na następnej lekcji
Określ ilość pamięci do przechowywania cyfrowego pliku audio, którego czas odtwarzania wynosi dwie minuty przy częstotliwości próbkowania 44,1 kHz i rozdzielczości 16 bitów.
Pamięć użytkownika ma pojemność 2,6 MB. Konieczne jest nagranie cyfrowego pliku audio o czasie trwania dźwięku wynoszącym 1 minutę. Jaka powinna być częstotliwość próbkowania i głębokość bitowa?
Ilość wolnej pamięci na dysku wynosi 5,25 MB, głębokość bitowa karty dźwiękowej wynosi 16. Jaki jest czas trwania dźwięku cyfrowego pliku audio nagranego z częstotliwością próbkowania 22,05 kHz?
Jedna minuta nagrania cyfrowego pliku audio zajmuje 1,3 MB miejsca na dysku, a pojemność karty dźwiękowej wynosi 8. Z jaką częstotliwością próbkowania nagrywany jest dźwięk?
Ile pamięci potrzeba do przechowywania wysokiej jakości cyfrowego pliku audio o czasie odtwarzania wynoszącym 3 minuty?
Cyfrowy plik audio zawiera nagranie audio o niskiej jakości (dźwięk jest ciemny i stłumiony). Jaki jest czas trwania pliku, jeśli jego rozmiar wynosi 650 KB?
Dwie minuty nagrania cyfrowego pliku audio zajmują 5,05 MB miejsca na dysku. Częstotliwość próbkowania - 22 050 Hz. Jaka jest głębia bitowa adaptera audio?
Ilość wolnej pamięci na dysku wynosi 0,1 GB, głębokość bitowa karty dźwiękowej wynosi 16. Jaki jest czas trwania dźwięku cyfrowego pliku audio nagranego z częstotliwością próbkowania 44 100 Hz?
Odpowiedzi
Nr 92. 124,8 sekundy.
Nr 93. 22,05 kHz.
Nr 94. Wysoką jakość dźwięku osiąga się przy częstotliwości próbkowania 44,1 kHz i głębokości bitowej adaptera audio 16. Wymagany rozmiar pamięci wynosi 15,1 MB.
Nr 95. Następujące parametry są typowe dla ponurego i stłumionego dźwięku: częstotliwość próbkowania - 11 kHz, głębokość bitowa adaptera audio - 8. Czas trwania dźwięku wynosi 60,5 s.
Nr 96. 16 bitów.
Nr 97. 20,3 minuty.
Literatura
1. Podręcznik: Informatyka, podręcznik-warsztat problemowy, tom 1, pod red. I.G. Semakina, E.K. Hennera)
2. Festiwal idei pedagogicznych „Lekcja Otwarta” Dźwięk. Kodowanie binarne informacji audio. Supryagina Elena Aleksandrowna, nauczycielka informatyki.
3. N. Ugrinowicz. Informatyka i technologie informacyjne. 10-11 klas. Moskwa. Dwumianowy. Laboratorium Wiedzy 2003.
Z różną amplitudą i częstotliwością. Im wyższa amplituda sygnału, tym głośniej jest on odbierany przez osobę. Im wyższa częstotliwość sygnału, tym wyższy jest jego ton.
Rysunek 1. Amplituda drgań fali dźwiękowej
Częstotliwość fali dźwiękowej określana na podstawie liczby drgań na sekundę. Wartość tę mierzy się w hercach (Hz, Hz).
Ucho ludzkie odbiera dźwięki w zakresie od 20 $ Hz do 20 $ kHz, ten zakres nazywa się dźwięk. Nazywa się liczbą bitów przypisanych do jednego sygnału dźwiękowego głębokość kodowania dźwięku. Nowoczesne karty dźwiękowe zapewniają głębokość kodowania dźwięku w wysokości 16-$, 32-$ lub 64-$. W procesie kodowania informacji dźwiękowej zastępuje się sygnał ciągły oddzielny, to znaczy jest przekształcany na ciąg impulsów elektrycznych składający się z binarnych zer i jedynek.
Częstotliwość próbkowania dźwięku
Jedną z ważnych cech procesu kodowania dźwięku jest częstotliwość próbkowania, czyli liczba pomiarów poziomu sygnału na sekundę:
- jeden pomiar na sekundę odpowiada częstotliwości 1 dolara gigaherca (GHz);
- Pomiary o wartości 1000 USD na sekundę odpowiadają częstotliwości 1 USD kiloherca (kHz).
Definicja 2
Częstotliwość próbkowania dźwięku to liczba pomiarów głośności dźwięku w ciągu jednej sekundy.
Liczba pomiarów może mieścić się w przedziale od 8 $ kHz do 48 $ kHz, przy czym pierwsza wartość odpowiada częstotliwości audycji radiowych, a druga jakości dźwięku mediów muzycznych.
Notatka 1
Im wyższa częstotliwość i głębokość próbkowania dźwięku, tym wyższa jakość dźwięku cyfrowego. Najniższą jakość zdigitalizowanego dźwięku, odpowiadającą jakości komunikacji telefonicznej, uzyskuje się przy częstotliwości próbkowania wynoszącej 8000 razy na sekundę, głębokość próbkowania wynosi 8 $ bitów, co odpowiada nagraniu jednej ścieżki audio (tryb mono). Najwyższą jakość zdigitalizowanego dźwięku, odpowiadającą jakości płyty audio CD, osiąga się, gdy częstotliwość próbkowania wynosi 48 000 USD razy na sekundę, a głębokość próbkowania wynosi 16 USD bitów, co odpowiada nagraniu dwóch ścieżek audio (tryb stereo).
Głośność informacyjna pliku dźwiękowego
Należy zauważyć, że im wyższa jakość dźwięku cyfrowego, tym większa objętość informacyjna pliku dźwiękowego.
Oszacujmy objętość informacji pliku audio mono ($V$), można to zrobić za pomocą wzoru:
$V = N \cdot f \cdot k$,
gdzie $N$ to całkowity czas trwania dźwięku wyrażony w sekundach,
$f$ - częstotliwość próbkowania (Hz),
$k$ - głębokość kodowania (w bitach).
Przykład 1
Na przykład, jeśli czas trwania dźwięku wynosi 1 $ na minutę i mamy średnią jakość dźwięku, przy której częstotliwość próbkowania wynosi 24 $ kHz, a głębokość kodowania wynosi 16 $ bitów, to:
$V=60 \cdot 24000 \cdot 16 \bit=23040000 \bit=2880000 \byte = 2812,5 \KB=2,75 \MB.$
Podczas kodowania dźwięku stereo proces próbkowania odbywa się osobno i niezależnie dla lewego i prawego kanału, co odpowiednio podwaja rozmiar pliku audio w porównaniu z dźwiękiem mono.
Przykład 2
Na przykład oszacujmy objętość informacji cyfrowego pliku audio stereo, którego czas trwania dźwięku jest równy 1 $ sekunda przy średniej jakości dźwięku (16 $ bitów, 24 000 $ pomiarów na sekundę). Aby to zrobić, pomnóż głębokość kodowania przez liczbę pomiarów na 1 $ sekundę i pomnóż przez 2 $ (dźwięk stereo):
$V=16 \bit \cdot 24000 \cdot 2 = 768000 \bit = 96000 \byte = 93,75 \KB.$
Podstawowe metody kodowania informacji audio
Istnieją różne metody kodowania informacji audio za pomocą kodu binarnego, wśród których istnieją dwa główne kierunki: Metoda FM I Metoda tabeli falowej.
Metoda FM (Modulacja częstotliwości) opiera się na fakcie, że teoretycznie każdy złożony dźwięk można rozłożyć na ciąg prostych sygnałów harmonicznych o różnych częstotliwościach, z których każdy będzie reprezentował regularną sinusoidę, co oznacza, że będzie można go opisać kodem. Proces rozkładu sygnałów dźwiękowych na szeregi harmoniczne i ich reprezentacja w postaci dyskretnych sygnałów cyfrowych zachodzi w specjalnych urządzeniach zwanych „przetwornikami analogowo-cyfrowymi” (ADC).
Rysunek 2. Konwersja sygnału audio na sygnał dyskretny
Rysunek 2a przedstawia sygnał audio na wejściu ADC, a rysunek 2b przedstawia już przekonwertowany sygnał dyskretny na wyjściu ADC.
Do odwrotnej konwersji podczas odtwarzania dźwięku, który jest prezentowany w postaci kodu numerycznego, stosuje się przetworniki cyfrowo-analogowe (DAC). Proces konwersji dźwięku pokazano na ryc. 3. Ta metoda kodowania nie zapewnia dobrej jakości dźwięku, ale zapewnia zwarty kod.
Rysunek 3. Konwersja sygnału dyskretnego na sygnał audio
Rysunek 3a pokazuje dyskretny sygnał, który mamy na wejściu przetwornika DAC, a rysunek 3b przedstawia sygnał audio na wyjściu przetwornika DAC.
Metoda tablicowo-falowa (Tabela fal) polega na tym, że w przygotowanych wcześniej tablicach znajdują się próbki dźwięków otaczającego świata, instrumentów muzycznych itp. Kody numeryczne wyrażają wysokość, czas trwania i natężenie dźwięku oraz inne parametry charakteryzujące cechy dźwięku. Ponieważ jako próbki wykorzystuje się „prawdziwe” dźwięki, jakość dźwięku uzyskanego w wyniku syntezy jest bardzo wysoka i zbliża się do jakości dźwięku prawdziwych instrumentów muzycznych.
Przykłady formatów plików audio
Pliki dźwiękowe są dostępne w kilku formatach. Najpopularniejsze z nich to MIDI, WAV, MP3.
formacie MIDI(Musical Instrument Digital Interface) był pierwotnie przeznaczony do sterowania instrumentami muzycznymi. Obecnie stosowane w dziedzinie elektronicznych instrumentów muzycznych i modułów syntezy komputerowej.
Format pliku audio WAV(kształt fali) reprezentuje dowolny dźwięk jako cyfrową reprezentację oryginalnych wibracji dźwięku lub fali dźwiękowej. Wszystkie standardowe dźwięki systemu Windows mają rozszerzenie WAV.
formacie MPZ(MPEG-1 Audio Layer 3) to jeden z cyfrowych formatów przechowywania informacji dźwiękowych. Zapewnia wyższą jakość kodowania.
Test na temat: „Struktura komputera”
opcja 1
1. Wspólną cechą maszyny Babbage’a, współczesnego komputera i ludzkiego mózgu jest zdolność przetwarzania:
A) informacje liczbowe; B) informacje dźwiękowe;
B) informacja tekstowa; D) informacje graficzne.
2. Masowa produkcja komputerów osobistych rozpoczęła się w:
A) lata 40gg;B) Lata 80-tegg;
B)lata 50.;D) Lata 90-tegg.
A) komputer składa się z oddzielnych modułów połączonych ze sobą szkieletem;
B) komputer jest pojedynczym, niepodzielnym urządzeniem;
B) elementy systemu komputerowego są niezastąpione;
D) system komputerowy jest w stanie dopasowywać tak długo, jak jest to pożądane
wymagań współczesnego społeczeństwa i nie potrzebuje modernizacji.
4. Określ urządzenie komputerowe przetwarzające informacje:
B) monitorować; D) klawiatura.
5. Wydajność komputera zależy od:
A) typ monitora; B) napięcie zasilania;
B) częstotliwości procesora; D) szybkość naciskania klawiszy.
6. Które urządzenie ma szkodliwy wpływ na zdrowie człowieka?
Drukarka;W)Jednostka systemowa;
B) monitorować; D) klawiatura.
7. Po wyłączeniu komputera wszystkie informacje zostają usunięte:
A) na dyskietce; B) na dysku twardym;
B) włączonepłyta CD- ROMdysk; D) w pamięci RAM.
8. Najmniejszym adresowalnym elementem pamięci RAM jest:
A) słowo maszynowe; B) bajt;
B) zarejestruj się; D) plik.
9. Właściwości ROMu to:
A) tylko czytanie informacji; B) przepisywanie informacji;
B) zależność energetyczna; D) krótkotrwałe przechowywanie informacji.
10. Główne przeznaczenie dysku twardego:
A)informacje o transferze;
B) przechowywać dane, które nie zawsze znajdują się w pamięci RAM;
B) przetwarzać informacje;
D) wprowadzić informacje.
11. Aby procesor mógł współpracować z programami zapisanymi na dysku twardym konieczne jest:
A) załaduj je do pamięci RAM;
B) wyświetlić je na ekranie monitora;
B) załaduj je do procesora;
D) otwarty dostęp.
12. Wskazać urządzenia niebędące urządzeniami wprowadzania informacji:
Klawiatura; B) monitorować;
B) mysz; D) skaner.
13. Wskaż stwierdzenie charakteryzujące drukarkę igłową:
A) duża prędkość drukowania; B) cicha praca;
B) wysoka jakość druku; D) obecność głowicy drukującej.
14. Klawiatura - Ten:
15. Klawisz kończy wpisywanie komendy:
A) Przesunięcie;W) przestrzeń;
B)Backspace;G) Wchodzić.
16. Znaki interpunkcyjne drukowane są:
A)z kluczemZmiana; B) z kluczemAlt;
B) po prostu naciskając klawisz;G)z kluczemklawisz kontrolny.
17. Głośniki - Ten:
A) urządzenie do przetwarzania informacji dźwiękowych;
B) urządzenie wyjściowe informacji dźwiękowej;
B) urządzenie do przechowywania informacji dźwiękowych;
D) urządzenie wejściowe informacji audio.
Opcja 2
1. Pierwsze komputery powstały w:
A) 40.; B) lata 70.;
B) lata 50.; D) Lata 80-tegg.
2. Które urządzenie ma najszybszą prędkość wymiany informacji?
A) płyta CD- ROMprowadzić; B) stacja dyskietek;
B) dysk twardy; D) Układy RAM.
3. Wskaż prawidłowe stwierdzenie:
A) Płyta główna zawiera tylko te bloki przetwarzające informacje, a obwody sterujące wszystkimi pozostałymi urządzeniami komputerowymi są zaimplementowane na osobnych płytach i włożone w standardowe złącza na płycie głównej;
B) Płyta główna zawiera wszystkie bloki, które odbierają, przetwarzają i wysyłają informacje za pomocą sygnałów elektrycznych i do których można podłączyć wszystkie niezbędne urządzenia wejścia/wyjścia;
B) Na płycie głównej znajduje się systemowa magistrala danych, do której podłączane są przejściówki i kontrolery, umożliwiające komunikację komputera z urządzeniami wejścia/wyjścia;
D) Wszystkie urządzenia systemu komputerowego znajdują się na płycie głównej, a komunikacja między nimi odbywa się poprzez szkielet.
4. Jakie urządzenie jest przeznaczone do przechowywania informacji?
A) pamięć zewnętrzna; B) procesor;
B) monitorować; D) klawiatura.
5. W celu zachowania informacji dyskietki należy chronić przed:
Przeziębienie; B) pola magnetyczne;
B) światło; D) zmiany atmosferyczneciśnienie.
6. Procesor przetwarza informacje:
A) w systemie dziesiętnym
B) w kodzie binarnym;
B) w języku BASIC;
D) w formie tekstowej.
7. W którym kierunku od monitora występuje maksymalne szkodliwe promieniowanie?
A) od ekranu do przodu; B) od ekranu w dół;
B) z tyłu ekranu; D) od ekranu w górę.
8. Wydajność procesora charakteryzuje się:
A)liczba operacji na sekundę;
B) liczba programów działających jednocześnie;
B) czas organizacji komunikacji pomiędzy ALU i RAM;
D) charakterystyki dynamiczne urządzeń wejścia-wyjścia.
9. Najmniejsza adresowalna część pamięci RAM:
A)fragment;W)plik;
B) kilobajt; D) bajt.
10. Cechą charakterystyczną pamięci RAM jest:
A) zależność energetyczna;
B) niezależność energetyczna;
B) przepisywanie informacji;
D) długotrwałe przechowywanie informacji.
11. Aby przekazać informacje użyj:
A) dyskietka; B) napęd dyskowy;
B) RAM; D) procesor.
12. W trakcie wykonywania program:
A) w schowku; B) w pamięci RAM;
B) na klawiaturze; D) na dysku twardym.
13. Wskaż pojęcia charakterystyczne dla drukarki atramentowej:
A) niska jakość druku; B) atrament;
B) promień lasera; D) głowica drukująca z prętami.
14. Mysz - Ten:
A) urządzenie wyjściowe informacji;
B) urządzenie do wprowadzania informacji symbolicznych;
B) urządzenie wejściowe typu manipulator;
D) urządzenie do przechowywania informacji.
15. Określ urządzenie, które nie jest urządzeniem wyjściowym:
Monitor; B) drukarka;
B) klawiatura; D) głośniki.
16. Przypisanie klucza Backspace :
A) wpis polecenia;
B) usunięcie znaku po lewej stronie kursora;
B) drukowanie wielkich liter;
D) przejdź na górę strony.
17. Skaner - Ten:
A) urządzenie przetwarzające informacje;
B) urządzenie do przechowywania informacji;
B) urządzenie do wprowadzania informacji z papieru;
D) urządzenie do przesyłania informacji na papier.
Odpowiedzi do testu: