Кодирование звуковой информации

Аналоговая информация Графики непрерывных функций; Графики непрерывных функций; проигрыватель грампластинок (чем выше неровность на звуковой дорожке, тем громче звук); проигрыватель грампластинок (чем выше неровность на звуковой дорожке, тем громче звук); телефон (чем громче звук, тем выше сила тока). телефон (чем громче звук, тем выше сила тока). Органы чувств человека способны принимать, хранить и обрабатывать аналоговую информацию.

Цифровая информация Преобразование информации из аналоговой формы в цифровую называют аналого – цифровым преобразованием. x yy xx y

Кодирование звука Чем больше амплитуда сигнала, тем громче звук. Чем больше амплитуда сигнала, тем громче звук. Чем больше частота сигнала, тем выше тон. Чем больше частота сигнала, тем выше тон. А t

Кодирование звука При двоичном кодировании непрерывного звукового сигнала он заменяется серией его отдельных выборок – отсчетов. Количество выборок может быть от 8000 до раз в секунду, т. е. принимать значения от 8 до 48 КГц. Такая операция называется частотой дискретизации. При каждой выборке значению амплитуды присваивается, например, 16-битный код, что называется глубиной звука. Процесс получения цифровой формы звука называют оцифровкой.

Оцифровка Устройство, выполняющее оцифровку звука, называется аналого – цифровым преобразователем (АЦП). Устройство, выполняющее обратное преобразование, называется ЦАП – цифро – аналоговый преобразователь. Такое представление звуковой информации называется импульсно – кодовой модуляцией – PCM – Pulse Code Modulation.

Формат MIDI MIDI – Musical Instrument Digital Interface. Стандарт появился в конце 80-х годов с появлением синтезаторов. Запись в формате MIDI – последовательность закодированных сообщений синтезатору. Сообщение может быть командой (нажать или отпустить определенную клавишу, изменить высоту или тембр звучания), описанием параметров воспроизведения (сила давления на клавиатуру) и пр.

Компактность MIDI - команд MIDI – команды делают запись звука более компактным, чем цифровая запись. Если сравнить способы представления графической и звуковой информации, то запись звука в виде MIDI - команд соответствует векторному представлению изображений.

Звуковая карта Помимо ЦАП и АЦП, звуковые карты содержат сигнальный процессор, специально предназначенный для обработки оцифрованного звука. Он выполняет расчеты при обработке звуков: смешение звуков, наложение спецэффектов, расчет формы выходного сигнала и т. п.

Воспроизведение звука При воспроизведении звука на компьютере цифровое представление сигнала преобразуется в аналоговую форму (ЦАП) … СПЦАП ФНЧ Входной поток данных Пере- дискретизация Ступенчатый Аналоговый сигнал Выход СП – сигнальный процессор ФНЧ – фильтр низкой частоты

Объем аудиофайла зависит от частоты дискретизации; зависит от частоты дискретизации; от количества бит информации, отводимых на кодирование каждой выборки. от количества бит информации, отводимых на кодирование каждой выборки. Задача. Оценить информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 1 секунду при среднем качестве звука (16 бит, 24 КГц).

Имена 1928 год – американский ученый Гарри Найквист: частота дискретизации в два или более раза выше максимальной частоты измеряемого сигнала год – В.А.Котельников и независимо Клод Шеннон доказали теорему, как по дискретным значениям восстановить форму непрерывного сигнала (теорема об отсчетах).