Кодирование и обработка звуковой информации

Звук – это волна с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой

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

Человеческое ухо воспринимает звук с частотой от 20 колебаний в секунду (низкий звук) до колебаний в секунду (высокий звук).

Для измерения громкости звука применяется специальная единица "децибел" (дбл)

Звук Громкость в децибелах Нижний предел чувствительности человеческого уха 0 Шорох листьев 10 Разговор 60 Гудок автомобиля 90 Реактивный двигатель 120 Болевой порог 140

Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц)

В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация.

Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени А(t) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность ступенек. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени А(t) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. 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. частоты дискретизации.

Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее "лесенка" цифрового звукового сигнала повторяет кривую диалогового сигнала.

Характеристика цифрового звука: 1. Частота 2. Глубина

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

Частота дискретизации звука может лежать в диапазоне от 8000 до измерений громкости звука за одну секунду. (Гц)

Глубина кодирования звука - это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука.

Если известна глубина кодирования (I), то количество уровней громкости цифрового звука (N) можно рассчитать по формуле N = 2 I

Пусть глубина кодирования звука составляет 16 бит, тогда количество уровней громкости звука равно: N = 2 I = 2 16 =

Режимы

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

Самое низкое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству телефонной связи, получается при частоте дискретизации 8000 раз в секунду (Гц), глубине дискретизации 8 бит и записи одной звуковой дорожки (режим "моно").

Самое высокое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте дискретизации раз в секунду (Гц), глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек (режим "стерео").

Вычисление объема звукового файла Вычисление объема звукового файла Объем файла (бит) = частота (Гц) глубина (бит) время (сек) режим (моно = 1, стерео = 2) * * *

16 * 44000*10*

Звуковые редакторы позволяют не только записывать и воспроизводить звук, но и редактировать его

Звуковые редакторы позволяют изменять качество цифрового звука и объем звукового файла путем изменения частоты дискретизации и глубины кодирования. Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в звуковых файлах в универсальном формате WAV или в формате со сжатием МР3.

Решите задачи 1. Задание с выборочным ответом. Звуковая плата производит двоичное кодирование аналогового звукового сигнала. Какое количество информации необходимо для кодирования каждого из возможных уровней интенсивного сигнала? Звуковая плата производит двоичное кодирование аналогового звукового сигнала. Какое количество информации необходимо для кодирования каждого из возможных уровней интенсивного сигнала? 1) 16 битов;2) 256 битов; 3) 1 бит;4) 8 битов.

Решите задачи 2. Задание с развернутым ответом. Оценить информационный объем цифровых звуковых файлов длительностью 10 секунд при глубине кодирования и частоте дискретизации звукового сигнала, обеспечивающих минимальное и максимальное качество звука: Оценить информационный объем цифровых звуковых файлов длительностью 10 секунд при глубине кодирования и частоте дискретизации звукового сигнала, обеспечивающих минимальное и максимальное качество звука: а) моно, 8 битов, 8000 измерений в секунду; б) стерео, 16 битов, измерений в секунду.

Решите задачи 3. Задание с развернутым ответом. Определить длительность звукового файла, который уместится на дискете 3,5 (для хранения данных на такой дискете выделяется 2847 секторов объемом 512 байтов каждый): Определить длительность звукового файла, который уместится на дискете 3,5 (для хранения данных на такой дискете выделяется 2847 секторов объемом 512 байтов каждый): а) при низком качестве звука: моно, 8 битов, 8 к Гц; б) при высоком качестве звука: стерео, 16 битов, 48 к Гц.