Звуковая информация Способы хранения звука Временная дискретизация Квантование Оцифровка звука Звуковая карта Качество оцифрованного звука Объем файла Форматы звуковых файлов Источники

• Звук представляет собой распространяющуюся в воздухе, воде или другой среде волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.

ЧастотаИзмеряется в Гц.

1Гц = 1 колебание/сек

Человек воспринимает звуки в диапазоне от 16 Гц до 20 кГцАмплитудаИзмеряется в Па (Паскалях).

Воспринимаемая человеком громкость звука от 20 мкПа (едва различимый звук) до 200 Па (болевой порог).

Чем больше амплитуда, тем громче звукЧем больше частота, тем больше тон

• Из-за широкого диапазона амплитуд чаще используется логарифмическая шкала децибелов (дБ):

пч

зв

P

PL lg20

L(дБ) – уровень звука;

Рпч- порог чувствительности (2*10-5 Па)

Рзв- звуковое давление измеряемого звука

Тогда весь диапазон слышимости 0 – 140 дБ. Человек способен уловить различие в громкости, если звуки отличаются более, чем на 10%, т.е. на 1 дБ – это используется а алгоритмах сжатия звука для удаления маловажной информации.

Порог слышимости 0 дБ

Шорох листьев, шум слабого ветра 10-20 дБ

Шепот (на задней парте) 20-30 дБ

Разговор средней громкости (в кабинете директора)

50-60 дБ

Автомагистраль с интенсивным движением

80-90 дБ

Авиадвигатели 120-130 дБ

Болевой порог 140 дБ

Звукозапись – процесс сохранения информации о параметрах звуковых волн.

Способы хранения

Аналоговый:

Грампластинка;

Магнитная лента.

Цифровой:

Временная дискретизация;Квантование.

Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации.

На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность «ступенек».

Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате.

Качество полученного цифрового звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени, т.е. от частоты дискретизации.

Частота дискретизации звука - это количество измерений громкости звука за одну секунду.

Каждой «ступеньке» присваивается определенное значение уровня громкости звука. Глубина кодирования звука - это количество информации (I), которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука (N). Если известна глубина

кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука равно N = 2 I.

Результаты измерений записываются в цифровом виде с ограниченной точностью.

При квантовании диапазон значений амплитуды разбивается на подуровни и сохраняется номер подуровня, в который попадает значение.

Количество бит, используемых для записи номера поддиапазона (одного отсчета) называется глубиной кодирования.

• Процесс получения цифровой формы звука называется оцифровкой.

• Устройство, выполняющее оцифровку звука называется АЦП - аналого-цифровой преобразователь (ACD);

• Устройство, выполняющее обратное преобразование – ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь (DAC);

Состав:• АЦП;• ЦАП;• сигнальный процессор (DSP)- специальная микросхема

для обработки оцифрованного звука, выполняющий значительную часть рутинных расчетов при обработке звука:

• смешение звуков;• наложение спецэффектов;• расчет формы выходного сигнала;

• микросхема с набором «самплов»-образцов звуков для синтеза звуковых файлов формата MIDI

Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука.

Самое низкое качество оцифрованного звука получается при частоте дискретизации 8000 раз в секунду, глубине 8 битов и записи одной звуковой дорожки («моно»).

Самое высокое – при частоте 48 000 раз в секунду, глубине 16 битов и записи двух звуковых дорожек («стерео»).

Объем файла (бит) = частота (Гц) *

глубина (бит) * время (сек) *

режим (моно = 1, стерео = 2)

MIDI - запись музыкальных произведений в виде команд синтезатору, компактны, голос человека не воспроизводят, (соответствуют векторному представлению в графике)

WAV – универсальный звуковой формат, в нем хранится полная информация об оцифрованном звуке (соответствует формату bmp в графике). Занимает очень большой объем памяти (15 Мбайт на 1 минуту звучания).

MP3 – формат сжатия аудиоинформации с регулируемой потерей информации, позволяет сжимать файлы в несколько раз в зависимости от заданного битрейта (в среднем в 11 раз). Даже при самом высоком битрейте – 320 кбит/сек – обеспечивает 4-кратное сжатие по сравнению с компакт-дисками.

APE – формат сжатия аудиоинформации без потери информации (а следовательно – качества) , коэффициент сжатия около 2.

Информационная культура: Кодирование информации. Информационные модели. 9–10-е классы. М.: Дрофа, 2000, 208 с.

Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов\ Угринович Н.Д. – М.Бином. Люборатория знаний, 2003. – 512 с.: - ил.

http://www.5byte.ru/9/0009.php http://www.eruditus.name/teorija/kodir_izmeren.html http://ivanovff.narod.ru/support/teach_su/didakt/

svojctva.htm http://www.uneex.ru/static/AltDocs_informatika1/

Book1/1_intro/01_inform/07_exampl/index.html