Formula glasnoće zvučne informacije. Kodiranje audio informacija

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Praktična lekcija

Rad s PC ozvučenjem. Izračunavanje volumena informacija kodiranog zvuka

Cilj rada: Upoznajte se s računalnim sustavima zvučnika. Naučite pronaći informacijsku glasnoću kodiranog zvuka.

biti u mogućnosti:

Odaberite racionalnu konfiguraciju opreme u skladu sa zadatkom koji se rješava;

Odredite hardversku i softversku kompatibilnost;

Nadogradite hardver.

Kao rezultat izvođenja praktičnog rada učenik mora znati:

Osnovni strukturni elementi računalne tehnologije;

Računalni periferni uređaji;

Nestandardni periferni uređaji.

Teorijski dio

Ozvučenje je obavezan element svakog audiovizualnog kompleksa. Ozvučenje nužno uključuje izvore zvuka i akustične sustave. Također može uključivati opremu za pojačavanje, miješanje i obradu audio signala. Ozvučenje može uključivati elemente konferencijskih sustava, kongresnih sustava i sustava za snimanje.

Izvori audio informacija mogu biti:

· uređaji za reprodukciju (DVD playeri, TV tuneri, itd.);

· računalna oprema (prijenosna računala, medijski poslužitelji itd.);

· žičane i radio mikrofone, mikrofonske konzole za kongresne sustave, opremu za simultano prevođenje;

· audio i videokonferencijski sustavi;

· uređaji za bilježenje.

Za ispravno snimanje i reprodukciju zvuka, ozvučenje uključuje uređaje za pojačanje, miksanje i obradu signala.

Digitalna audio platforma je mali modul koji zamjenjuje cijeli ormar sa sličnim analognim uređajima, eliminira potrebu za složenim sklopnim sustavom, ima praktično sučelje za postavljanje i upravljanje te je znatno jeftiniji od analognog rješenja.

tuner - osobni pretplatnički uređaj koji se koristi za izolaciju i demodulaciju signala. TV tuner- vrsta tunera dizajniranog za primanje televizijskog signala u različitim formatima emitiranja s prikazom na računalu ili jednostavno na zasebnom monitoru.

Prema dizajnu, TV tuneri se dijele na vanjski(spojen na računalo putem USB-a ili između računala i zaslona putem video kabela) i unutarnje(umetnut u ISA, ili PCI, ili PCI-Express utor).

Zvučna kartica - dodatna PC oprema koja omogućuje obradu zvuka. U modernim računalima zvučne kartice predstavljene su kodekom integriranim u matičnu ploču.

Zvučne datoteke - datoteke koje sadrže digitalne snimke audio podataka. Postoje dvije glavne vrste audio datoteka: digitalizirani zvuk I notni zapis. Zvučne datoteke sastavni su dio multimedije.

Postoje audio datoteke u različitim formatima:

· MIDI - snimanje glazbenih djela u obliku naredbi sintesajzeru; Glazbene datoteke su kompaktne i ne reproduciraju ljudski glas.

· WAV - univerzalni zvučni format koji pohranjuje potpune informacije o digitaliziranom zvuku.

· MP3 - format kompresije audio informacija s podesivim gubitkom informacija, koji vam omogućuje kompresiju datoteka nekoliko puta ovisno o navedenoj brzini prijenosa. Čak i pri najvećoj brzini prijenosa - 320 Kbps - pruža četiri puta kompresiju u usporedbi s CD-ima.

· OPONAŠATI.- format za komprimiranje audio informacija bez gubitka informacija.

Datoteke s digitaliziranim zvukom - zvučne datoteke u kojima je izvorni kontinuirani (analogni) valni oblik signala snimljen kao niz kratkih diskretnih vrijednosti amplituda zvučnog signala, mjerenih u redovitim intervalima i s vrlo malim intervalom između njih. Poziva se proces zamjene kontinuiranog signala nizom njegovih vrijednosti uzorkovanje, i ovaj oblik snimanja - pulsni kod. Postoje dvije vrste digitaliziranih audio datoteka: sa i bez naslova.

Datoteke s notnim zapisima- zvučne datoteke koje sadrže niz naredbi koje govore koju notu treba svirati koji instrument i koliko dugo u određenom trenutku.

Razmotrimo osnovni višekanalni audio standardi.

Dolby Stereo standard za digitalnu tehnologiju snimanja filmskog zvuka za kina, koji omogućuje kodiranje četiri kanala na dva filmska zvučna zapisa: lijevom, središnjem, desnom i stražnjem. Očitani signal s filma dekoder pretvara u četverokanalni signal koji daje efekt surround zvuka. Bez dekodera, zvuk se reproducira kao uobičajeni dvokanalni stereo.

Dolby Surround (DSS)- sustav koji vam omogućuje odabir tri audio kanala iz kodiranog dvokanalnog signala: lijevog, desnog i stražnjeg. Očitani signal s filma dekodira se u trokanalni. U nedostatku dekodera, reproducira se normalan dvokanalni stereo zvuk.

Dolby Pro-Logic (DPL)- sustav koji vam omogućuje odabir četiri audio kanala iz kodiranog dvokanalnog signala: lijevi, središnji, desni i stražnji. Sustav koristi dodatni središnji zvučnik za usidrenje dijaloga na ekranu, dok se surround zvučni efekti reproduciraju kroz stražnje kanale.

DolbyDigital je standard za dekodiranje višekanalnog zvuka u kojem je zvuk predstavljen kao šest odvojenih kanala: pet surround kanala (lijevi, desni, središnji i dva prednja) i jedan niskofrekventni kanal (subwoofer). Audio prezentacija je u početku bila digitalna, a frekvencijski raspon je proširen s 20 Hz na 20 kHz (trenutno je frekvencijski raspon 3 Hz do 20 kHz za pet kanala i 3 Hz do 120 kHz za subwoofer kanal). Ovaj standard danas je jedan od najraširenijih.

DolbiDigital (AC-3)- najpopularniji višekanalni audio format danas, usvojen kao zvučni standard za DVD video diskove. Ovaj potpuno digitalni format sadrži 6 neovisnih audio kanala, od kojih je 5 punog raspona (30 - 20 000 Hz): tri prednja (lijevi, srednji i desni) i dva stražnja, plus jedan niskofrekventni (20-120 Hz) subwoofer kanal . Zvuk fonograma snimljenih u formatu DolbiDigital odlikuje se vrlo visokom kvalitetom zvuka - uopće nema šuma nosača (kao što je jasno prisutno, na primjer, u audio kazetama).

Dolby Surround AC3-- pojednostavljena verzija standarda DolbyDigital, dizajnirana za sustave kućnog kina. Ovaj se standard razlikuje od standarda DolbyDigital po smanjenoj brzini protoka podataka.

DTS (sustav digitalnog kina) je šestokanalni audio standard, ali s mnogo višom kvalitetom. Ovdje je omjer kompresije 4:1, a brzina prijenosa podataka (bitrate) je 882 Kbps (algoritam apt-X100). Zbog nižih stopa kompresije i naprednijeg algoritma, kvaliteta zvuka kodiranog u DTS-u puno je viša od one u DolbyDigitalu, ali je potonji standard češći zbog raširene upotrebe DVD-a.

DolbyProLogic II, daljnji razvoj DolbyStereoProLogic standarda, omogućuje dekoderu da razloži konvencionalni stereo zvuk u šest kanala.

DolbyProLogicIIx je sljedeći korak u razvoju standarda DolbyProLogic II. U ovom slučaju podrazumijeva se mogućnost dekomponiranja stereo zvuka na sedam ili osam kanala. Moguća su tri načina dekodiranja:

* film (Film) - dupliciranje središnjeg kanala ili stražnjih kanala;

* igra (Play) - signal se samo dodatno šalje na “nove kanale”;

* glazba (Glazba).

Niti jedan od načina ne koristi informacije s prednjih kanala (samo iz središnjeg i stražnjeg kanala).

Dolby Digital EX - varijanta standarda DolbyProLogicIIx dizajnirana za kućna kina.

DolbyDigitalSurround EX je relativno nova verzija standarda DolbyDigitalSurround, proširena na 7 kanala. Ovaj standard ima još jedan stražnji kanal koji duplicira postojeći središnji kanal ako je izvorni zvuk snimljen u formatu 5+1. Ako je izvorna datoteka predstavljena u formatu 6+1, tada dodatni kanal postaje još jedan puni kanal surround zvuka.

DTS-ES-- ovo je punopravni analog DolbyDigital EX standarda, ali od tvrtke DTS. Ovaj standard također dopušta da se zvuk kodira u formatima 6+1 i 7+1, te da se 5+1 audio kodiran u DTS-u rastavlja na sedam odnosno osam kanala.

zvuk - To su valne vibracije u elastičnom sredstvu. Karakterizira se zvuk frekvencija(mjereno u hercima, 1 Hz = 1 vibracija u sekundi, osoba percipira zvukove u rasponu od 16 Hz do 20 kHz) i amplituda(jačina zvuka, zvučni tlak se mjeri u Pascalima, glasnoća zvuka koju osoba percipira je od 20 µPa do 200 Pa).

Vremensko uzorkovanje - Ovo je proces u kojem se zvučni val razbija u zasebne male vremenske dijelove, s određenom amplitudom postavljenom za svaki.

Učestalost uzorkovanja pokazuje koliko se puta u sekundi mjeri trenutna vrijednost signala. Ako je signal digitaliziran pri brzini uzorkovanja od 44 kHz, mjerenja se vrše 44 000 puta u sekundi.

Izražava se broj razina glasnoće dubina zvuka- broj bitova koji se koriste za kodiranje jedne razine.

Bitrate- brzina prijenosa podataka određena tijekom kodiranja. Može varirati od 8 do 320 Kbps. Što je više bitova informacija snimljeno u sekundi, manji će gubitak biti reproduciran izvornog materijala - više prostora u memoriji računala zauzima MP3 datoteka. Smanjenje brzine prijenosa dovodi do pogoršanja kvalitete zvuka i smanjenja glasnoće informacija zvučne datoteke.

1 kHz=1000 Hz

1 MHz=1000000 Hz

Broj razina glasnoće

gdje je i dubina zvuka (bitovi).

Razmotrimo primjer izračuna glasnoće informacija kodiranog zvuka mono zvučne datoteke.

Riješenje.

Za izračun glasnoće informacija kodiranog zvuka upotrijebit ćemo sljedeću formulu:

gdje je D frekvencija uzorkovanja, Hz; i - dubina zvuka, bitovi; T - vrijeme sviranja, s.

Dobivamo: zvučne audio informacije računalno kodirane

V=5Hz*4bit*1s=20bit

Razmotrimo primjer izračuna glasnoće informacija kodiranog zvuka stereo datoteke.

V= DiNT,

gdje je D frekvencija uzorkovanja, Hz; i - dubina zvuka, bitovi; N - broj kanala (1 - mono, 2 - stereo), T - vrijeme reprodukcije, s.

Praktični dio

1. Ponovno nacrtajte strukturu PC zvučnog sustava u bilježnicu i na njoj označite glavne module.

2. Ispunite tablicu koja opisuje module PC zvučnog sustava.

Modul ozvučenja	Opis, glavne karakteristike
Snimanje i reprodukcija	a) *Učestalost uzorkovanja* . Određuje maksimalnu frekvenciju signala koji se snima ili reproducira. Ljudski glas - 6-8 KHz. Glazba niske kvalitete - 20-25 KHz. Zvuk visoke kvalitete - najmanje 44 KHz, idealno 48 KHz; b) *Tip i kapacitet ADC i DAC* . Određuje dubinu bita digitalnog signala (8, 16, 18, 20 ili 24 bita), dinamički raspon (u decibelima od 90 dBA) i razinu buke kvantizacije. Kapacitet ADC i DAC od 16 bita ili više omogućuje zvuk studijske kvalitete; c) *Metoda audio kodiranja* , tj. točnost reprodukcije izvornog zvuka, razina izobličenja, kvaliteta kompresije audio signala; d) *Sposobnost rada u FullDuplex modu* . Oni. Mogućnost istovremenog snimanja i reprodukcije audio signala. Postoje tri načina prijenosa podataka preko bilo kojeg kanala koji određuju smjer prijenosa signala: simplex (i), half duplex (ili z) i duplex (full duplex *FullDuplex* ).
Sintesajzer	a) *Metoda sinteze zvuka* . Određuje ne samo kvalitetu zvuka, već i njegovu kompoziciju. PC zvučni sustav može sadržavati više sintisajzera. Postoje 2 metode sinteze zvuka: · FM sinteza(FrequencyModulationSynthesis - frekvencijska modulacija) - sintisajzer se koristi u svim jeftinim zvučnim karticama. Pruža prihvatljivu kvalitetu zvuka. Polifonija je 20 glasova. Zvučni efekti nisu implementirani. · WT sinteza(WaveTableSynthesis - tablica sinteze zvučnih valova). Zvuk se generira visokokvalitetno, budući da se za njegovo generiranje koristi posebna tablica koja sadrži unaprijed digitalizirane uzorke zvukova pravih glazbenih instrumenata i drugih zvukova. Polifonija - od 20 ili više glasova? b) *Memorija* . Ovisi o modelu zvučne kartice. Koristi se za pohranu zakrpa. Može se promijeniti ugradnjom dodatnih memorijskih modula (RAM ili ROM). To vam omogućuje učitavanje dodatnih banaka instrumenata, što može značajno promijeniti zvuk vaših MIDI datoteka, i na bolje i na gore. c) *Mogućnost hardverske obrade signala za stvaranje zvučnih efekata* . Za stvaranje zvučnih efekata, poseban *procesor efekata* . Ovisno o vrsti procesora efekata, možete istovremeno obraditi sve audio kanale sintesajzera, obraditi pojedinačne MIDI kanale ili ozvučiti pojedinačne glasove sintesajzera ( procesori općih, kanalnih i glasovnih efekata). Ovaj procesor efekata omogućuje vam uklanjanje velikog opterećenja audio obrade sa središnjeg procesora. d) *Polifonija* - najveći broj istovremeno reproduciranih elementarnih zvukova. Za svaku vrstu zvučne kartice, vrijednost polifonije može biti drugačija. (20 ili više glasova).
sučelja	Omogućuje razmjenu podataka između zvučnog sustava i drugih uređaja - vanjskih i unutarnjih. Uključuje sljedeće vrste sučelja: a) *Sučelje sustava* . Zvučna kartica se može spojiti preko ISA sabirnice (8-bitna, propusnost 2-6 Mbit/s) i preko PCI sabirnice (16-bitna, propusnost od 100 do 260 Mbit/s). Zvučne kartice s ISA sučeljem danas su već zastarjele, jer ne omogućuju implementaciju nestandardnih funkcija za obradu i prijenos zvučnih podataka i imaju nisku propusnost. PCI sabirnica ima prilično široku propusnost i omogućuje paralelni prijenos toka audio podataka. b) *MIDI sučelje.* (MusicalInstrumentDigitalInterface) je digitalno sučelje za glazbene instrumente. Omogućuje MIDI instrumentima međusobno povezivanje, razmjenu informacija i zajednički rad. Na samoj zvučnoj kartici nema MIDI priključaka, pa se povezivanje MIDI instrumenata i uređaja s računalom vrši pomoću posebnog MIDI adaptera. c) *Sučelje za povezivanje kćerinskih kartica.* Zvučni sustav osobnog računala može imati posebno sučelje za povezivanje kćerinskih kartica. Instaliranjem ploče kćeri možete povećati polifoniju zvučnog sustava i kvalitativno promijeniti metodu sinteze. Na primjer, ako se prije koristila samo FM sinteza, tada se može dodati WT sinteza. Ploča kćeri obično se instalira u poseban 26-pinski konektor koji se nalazi na zvučnoj kartici. d) *Sučelje za spajanje CD-ROM pogona* . Uključeno u zvučnu karticu. Spajaju se preko posebnog priključka na zvučnoj kartici i posebnog izlaza na CD-ROM pogonu pomoću savitljivog kabela. *Nedavno je to bio jedini način povezivanja CD-ROM pogona s računalom.*
	Modul miksera zvučne kartice proizvodi: a) *Prebacivanje* (spajanje/isključivanje) izvora i prijamnika audio signala; b) *Regulacija* razina ulaznih i izlaznih audio signala; Miješanje(miksanje) nekoliko audio signala i podešavanje razine rezultirajućeg signala. Mikserom se upravlja programski pomoću Windowsa ili pomoću posebnih programa za miksere. Uključuje slušalice i zvučnike. Oni izravno pretvaraju audio električni signal u akustične vibracije i time značajno utječu na kvalitetu zvuka.
Sustav zvučnika	Prema broju zvučnih kanala, akustični sustav može biti: Mono (1 kanal); Stereofonski (2 kanala); DolbyDigital (6 ili više kanala).

3. Rješavanje problema pomoću opcija.

4. Odgovorite na sigurnosna pitanja.

opcija 1

1. Izračunajte glasnoću informacije kodiranog zvuka ako je zvuk od 3 sekunde govora snimljen uz frekvenciju uzorkovanja od 5 Hz i dubinu zvuka od 4 bita.

opcija 2

1. Izračunajte informacijski volumen kodiranog stereo zvuka ako je snimljeno 10 s zvuka s frekvencijom uzorkovanja od 20 Hz i dubinom zvuka od 5 bita.

2. Odredite količinu memorije za pohranu digitalne audio datoteke koja ima vrijeme reprodukcije od 2 minute pri brzini uzorkovanja od 44,1 kHz i razlučivosti od 16 bita.

Opcija 3

1. Izračunajte informacijski volumen kodiranog zvuka ako je zvuk od 7 s govora snimljen uz frekvenciju uzorkovanja od 5 Hz i dubinu zvuka od 4 bita.

2. Volumen zvučne datoteke je 5,25 MB, bitna dubina zvučne kartice je 16. Koliko traje zvuk ove datoteke, snimljen s frekvencijom uzorkovanja od 22,05 kHz?

Opcija 4

1. Izračunajte informacijski volumen kodiranog stereo zvuka ako je snimljeno 15 s zvuka s frekvencijom uzorkovanja od 15 Hz i dubinom zvuka od 4 bita.

2. Jedna minuta snimanja digitalne audio datoteke zauzima 1,3 MB prostora na disku, dubina bita zvučne kartice je 8. Kojom brzinom uzorkovanja se snima zvuk?

Opcija 5

1. Izračunajte informacijski volumen kodiranog zvuka ako je zvuk od 3 s govora snimljen uz frekvenciju uzorkovanja od 5 Hz i dubinu zvuka od 3 bita.

2. Izračunajte vrijeme reprodukcije audio datoteke od 3,5 MB koja sadrži stereo snimku s frekvencijom uzorkovanja od 44,100 Hz i širinom koda od 16 bita.

Opcija 6

1. Izračunajte glasnoću informacija kodiranog stereo zvuka ako je snimljeno 10 sekundi zvuka s frekvencijom uzorkovanja od 25 Hz i dubinom zvuka od 6 bita.

2. Odredite veličinu (u bajtovima) digitalne audio datoteke čije je vrijeme reprodukcije 10 sekundi pri brzini uzorkovanja od 22,05 kHz i razlučivosti od 8 bita.

13-P Ole G Opcija 7

1. Izračunajte informacijski volumen kodiranog zvuka ako je zvuk od 5 sekundi govora snimljen s frekvencijom uzorkovanja od 3 Hz i dubinom zvuka od 4 bita = 60 bita.

2. Izračunajte informacijski volumen kodiranog stereo zvuka ako je snimljeno 20 sekundi zvuka s frekvencijom uzorkovanja od 15 Hz i dubinom zvuka od 3 bita = 900 bita.

Opcija 8

1. Odredite količinu memorije za pohranu digitalne audio datoteke, čije je vrijeme reprodukcije dvije minute pri frekvenciji uzorkovanja od 44,1 kHz i razlučivosti od 16 bita.

2. Izračunajte glasnoću informacije kodiranog zvuka ako je zvuk od 12 sekundi govora snimljen uz frekvenciju uzorkovanja od 5 Hz i dubinu zvuka od 4 bita.

Opcija 9

1. Izračunajte glasnoću informacija kodiranog stereo zvuka ako je snimljeno 30 sekundi zvuka s frekvencijom uzorkovanja od 15 Hz i dubinom zvuka od 15 bita.

2. Dvije minute snimanja digitalne audio datoteke zauzimaju 5,1 MB prostora na disku. Frekvencija uzorkovanja -- 22050 Hz. Koja je bitna dubina audio adaptera?

Opcija 10

1. Izračunajte glasnoću informacija kodiranog zvuka ako je zvuk od 17 sekundi govora snimljen uz frekvenciju uzorkovanja od 16 Hz i dubinu zvuka od 14 bita.

3. 16 bita i 8 kHz.

Opcija 11

1. Izračunajte informacijski volumen kodiranog stereo zvuka ako je snimljeno 150 sekundi zvuka s frekvencijom uzorkovanja od 20 Hz i dubinom zvuka od 4 bita.

Opcija 12

1. Izračunajte informacijski volumen kodiranog zvuka ako je zvuk od 13 s govora snimljen uz frekvenciju uzorkovanja od 8 Hz i dubinu zvuka od 12 bita.

2. Izračunajte vrijeme reprodukcije mono audio datoteke ako je, uz 16-bitno kodiranje i frekvenciju uzorkovanja od 32 kHz, njezin volumen 6300 KB.

Opcija 13

1. Izračunajte glasnoću informacija kodiranog stereo zvuka ako je snimljeno 25 sekundi zvuka s frekvencijom uzorkovanja od 25 Hz i dubinom zvuka od 16 bita.

2. Izračunajte glasnoću informacija kodiranog zvuka ako je snimljeno 55 sekundi govora s frekvencijom uzorkovanja od 15 Hz i dubinom zvuka od 5 bita.

Opcija 14

1. Koje je vrijeme reprodukcije sa 16-bitnim kodiranjem, frekvencijom uzorkovanja od 32 kHz i veličinom mono audio datoteke od 700 KB.

2. Izračunajte glasnoću informacija kodiranog stereo zvuka ako je snimljeno 120 sekundi zvuka s frekvencijom uzorkovanja od 15 Hz i dubinom zvuka od 23 bita.

2. Izračunajte informacijski volumen kodiranog zvuka ako je zvuk od 38 s govora snimljen uz frekvenciju uzorkovanja od 15 Hz i dubinu zvuka od 3 bita.

Opcija 16

1. Izračunajte volumen informacija kodiranog stereo zvuka ako je 100 sekundi zvuka snimljeno s frekvencijom uzorkovanja od 27 Hz i dubinom zvuka od 15 bita.

2. Izračunajte glasnoću monofone audio datoteke od 10 sekundi sa 16-bitnim kodiranjem i brzinom uzorkovanja od 44,1 kHz.

Opcija 17

1. Izračunajte informacijski volumen kodiranog zvuka ako je zvuk od 70 s govora snimljen uz frekvenciju uzorkovanja od 25 Hz i dubinu zvuka od 4 bita.

Opcija 18

1. Izračunajte informacijski volumen kodiranog stereo zvuka ako je snimljeno 215 sekundi zvuka s frekvencijom uzorkovanja od 5 kHz i dubinom zvuka od 3 bita.

Opcija 19

1. Izračunajte informacijski volumen kodiranog zvuka ako je zvuk od 34 s govora snimljen uz frekvenciju uzorkovanja od 45 Hz i dubinu zvuka od 7 bita.

2. Izračunajte vrijeme reprodukcije mono audio datoteke ako je, uz 4-bitno kodiranje i frekvenciju uzorkovanja od 16 kHz, njezin volumen 350 KB.

Opcija 20

1. Izračunajte glasnoću informacija kodiranog stereo zvuka ako je snimljeno 126 sekundi zvuka s frekvencijom uzorkovanja od 32 Hz i dubinom zvuka od 6 bita.

2. Odredite količinu memorije za pohranu digitalne audio datoteke, čije je vrijeme reprodukcije 4 minute pri frekvenciji uzorkovanja od 55 kHz i 32-bitnoj ekstenziji.

Opcija 21

1. Izračunajte informacijski volumen kodiranog zvuka ako je zvuk od 14 s govora snimljen uz frekvenciju uzorkovanja od 13 Hz i dubinu zvuka od 12 bita.

2. Količina slobodne memorije na disku je 512 MB, dubina bita zvučne kartice je 32. Koliko traje zvuk digitalne audio datoteke snimljene s frekvencijom uzorkovanja od 66100 Hz.

Opcija 22

1. Izračunajte glasnoću informacija kodiranog stereo zvuka ako je snimljeno 25 sekundi zvuka s frekvencijom uzorkovanja od 15 Hz i dubinom zvuka od 16 bita.

2. Odredite količinu memorije za pohranu stereo audio datoteke, čije je vrijeme reprodukcije 2 minute, ako je poznato da je frekvencija uzorkovanja 40 000 Hz i da je dubina kodiranja zvuka 16 bita.

Kontrolna pitanja

1. Definirajte pojmove “zvuk” i “PC zvučni sustav”?

2. Koje su glavne funkcije PC zvučnog sustava?

3. Koji su glavni koraci u A/D i D/A pretvorbi?

4. Koje se metode sinteze zvuka koriste?

5. Koje funkcije obavlja modul miješalice i koje su njegove glavne karakteristike?

6. Definirajte pojmove “vremensko uzorkovanje” i “bitrate”?

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

Proučavanje pojma zvuka, njegove brzine, valne duljine, pragova čujnosti. Opis programa za obradu zvuka koji vam omogućuju snimanje glazbe, promjenu boje zvuka, visine tona, tempa. Značajke uređivača zvuka, restauratora i analizatora zvuka.

sažetak, dodan 03.11.2013

wav audio format datoteke, kako je kodiran. Implementacija mogućnosti reprodukcije zvuka u programskom okruženju MATLAB. Izrada funkcionalne sheme programa. Testiranje informacijske tehnologije za reprodukciju zvučnih datoteka.

kolegij, dodan 13.02.2016

Digitalna reprezentacija audio signala. Audioizlazni uređaji: zvučnici, zvučnik i slušalice. Audio ulazni uređaji. Frekvencija i intenzitet zvuka. Amplituda zvučnih vibracija, snaga izvora zvuka, opseg vibracija.

sažetak, dodan 08.02.2011

Analiza procesa digitalizacije ovisnosti intenziteta zvučnog signala o vremenu. Karakteristike tehnologije stvaranja glazbenih zvukova u suvremenim elektroglazbenim digitalnim sintesajzerima. Proučavanje osnovnih formata zvuka i metoda obrade zvuka.

kolegij, dodan 23.11.2011

Razmatranje osnova audio potpore u suvremenim računalima i većim audio uređajima. Proučavanje pravila za instaliranje zvučne kartice i upravljačkih programa, odabir zvučnika. Opis hardverskih i softverskih problema. Algoritam za obradu zvuka.

kolegij, dodan 16.03.2014

Percepcija zvučnih podražaja. Frekvencija, amplituda, faza kao karakteristike zvuka. Prikaz i načini prijenosa digitalnih informacija. Značajke uzorkovanja zvuka. Metode snimanja informacija: bit-to-bit; kompresija; CD-R prazna struktura; CD-R snimanje.

sažetak, dodan 10.11.2009

Generiranje i spremanje melodije kao zvučne datoteke u wav formatu. Provođenje frekvencijske analize primljenog signala. Ovisnost glasnoće wav datoteka o bitnoj dubini kodiranja signala. Spektar nota snimljene wav datoteke sa zadanom dubinom bita.

laboratorijski rad, dodano 30.03.2015

Modeli zvučnih kartica, njihove mogućnosti, kvaliteta zvuka i veličine. Dizajn zvučnih kartica i principi njihova rada. Metode generiranja zvuka koje se koriste u zvučnim karticama. Značajke sustava prostorne reprodukcije zvuka Dolby Digital.

sažetak, dodan 13.03.2011

Tehničke karakteristike signala u sustavima digitalne obrade. Opis programa za obradu digitalnih i sintetiziranih zvučnih informacija, smanjenje zvučnog šuma. Profesionalna obrada zvuka i zvučnih valova: kompresija, snimanje, uzorkovanje.

kolegij, dodan 01.03.2013

Povijest informatizacije glazbenog obrazovanja. Funkcionalnost računala za organiziranje razmjene glazbenih informacija. Razmatranje tehnologija i sredstava obrade audio informacija. Primjena tehnologije za stvaranje pozicioniranog 3D zvuka.

Pri rješavanju problema učenici se oslanjaju na sljedeće pojmove:

Vremensko uzorkovanje – proces u kojem se tijekom kodiranja kontinuiranog audio signala zvučni val dijeli na zasebne male vremenske dionice, a za svaku takvu dionicu zadaje se određena vrijednost amplitude. Što je veća amplituda signala, to je zvuk glasniji.

Dubina zvuka (dubina kodiranja) -broj bitova po audio kodiranju.

Razine glasnoće (razine signala)- zvuk može imati različite razine glasnoće. Broj različitih razina glasnoće izračunava se pomoću formule N= 2 ja Gdjeja– dubina zvuka.

Učestalost uzorkovanja - broj mjerenja razine ulaznog signala u jedinici vremena (po 1 sekundi). Što je veća stopa uzorkovanja, točniji je postupak binarnog kodiranja. Frekvencija se mjeri u hercima (Hz). 1 mjerenje u 1 sekundi -1 Hz.

1000 mjerenja u 1 sekundi 1 kHz. Označimo slovom brzinu uzorkovanjaD. Za kodiranje odaberite jednu od tri frekvencije:44,1 KHz, 22,05 KHz, 11,025 KHz.

Vjeruje se da je raspon frekvencija koje osoba čuje iz 20 Hz do 20 kHz.

Kvaliteta binarnog kodiranja –vrijednost koja je određena dubinom kodiranja i učestalošću uzorkovanja.

Audio adapter (zvučna kartica) – uređaj koji pretvara električne vibracije zvučne frekvencije u numerički binarni kod pri unosu zvuka i obrnuto (iz numeričkog koda u električne vibracije) pri reprodukciji zvuka.

Specifikacije audio adaptera:frekvencija uzorkovanja i dubina bita registra.).

Veličina registra - broj bitova u registru audio adaptera. Što je veći kapacitet znamenke, to je manja pogreška svake pojedine pretvorbe veličine električne struje u broj i obrnuto. Ako je dubina bita ja, tada se pri mjerenju ulaznog signala 2 može dobitija = N različita značenja.

Veličina digitalne mono audio datoteke (A) mjeri se formulom:

A= D* T* ja/8 , GdjeD – frekvencija uzorkovanja (Hz),T– vrijeme reprodukcije ili snimanja zvuka,jaširina registra (rezolucija). Prema ovoj formuli, veličina se mjeri u bajtovima.

Veličina digitalne stereo audio datoteke (A) mjeri se formulom:

A=2* D* T* ja/8 , signal se snima za dva zvučnika, budući da su lijevi i desni zvučni kanal kodirani odvojeno.

Korisno je da učenici daju tablicu 1, pokazujući koliko će MB kodirane jedne minute audio informacija zauzeti pri različitim brzinama uzorkovanja:

1. Veličina digitalne datoteke

Razina "3"

1. Odredite veličinu (u bajtovima) digitalne audio datoteke čije je vrijeme reprodukcije 10 sekundi pri brzini uzorkovanja od 22,05 kHz i razlučivosti od 8 bita. Datoteka nije komprimirana. (, stranica 156, primjer 1)

Riješenje:

Formula za izračunavanje veličine (u bajtovima) digitalna audio datoteka: A= D* T* ja/8.

Za pretvorbu u bajtove, dobivena vrijednost mora se podijeliti s 8 bitova.

22,05 kHz =22,05 * 1000 Hz =22050 Hz

A= D* T* ja/8 = 22050 x 10 x 8 / 8 = 220500 bajtova.

Odgovor: Veličina datoteke je 220500 bajtova.

2. Odredite količinu memorije za pohranu digitalne audio datoteke, čije je vrijeme reprodukcije dvije minute pri frekvenciji uzorkovanja od 44,1 kHz i razlučivosti od 16 bita. (, str. 157, br. 88)

Riješenje:

A= D* T* ja/8. – količina memorije za pohranu digitalne audio datoteke.

44100 (Hz) x 120 (s) x 16 (bitova) / 8 (bitova) = 10584000 bajtova = 10335,9375 KB = 10,094 MB.

Odgovor: ≈ 10 MB

Razina "4"

3. Korisnik ima kapacitet memorije od 2,6 MB. Potrebno je snimiti digitalnu audio datoteku u trajanju zvuka od 1 minute. Kolika bi trebala biti frekvencija uzorkovanja i dubina bita? (, str. 157, br. 89)

Riješenje:

Formula za izračunavanje frekvencije uzorkovanja i dubine bita: D* I =A/T

(kapacitet memorije u bajtovima) : (vrijeme zvuka u sekundama):

2,6 MB = 2726297,6 bajtova

D* I =A/T= 2726297,6 bajtova: 60 = 45438,3 bajtova

D=45438,3 bajta: I

Širina adaptera može biti 8 ili 16 bita. (1 bajt ili 2 bajta). Stoga frekvencija uzorkovanja može biti ili 45438,3 Hz = 45,4 kHz ≈ 44,1 kHz–standardna karakteristična frekvencija uzorkovanja, ili 22719,15 Hz = 22,7 kHz ≈ 22,05 kHz- standardna karakteristična stopa uzorkovanja

Odgovor:

	Učestalost uzorkovanja	Kapacitet audio adaptera
1 opcija	22,05 kHz	16 bita
opcija 2	44,1 kHz	8 bita

4. Količina slobodne memorije na disku je 5,25 MB, bitna dubina zvučne kartice je 16. Koliko traje zvuk digitalne audio datoteke snimljene s frekvencijom uzorkovanja od 22,05 kHz? (, str. 157, br. 90)

Riješenje:

Formula za izračunavanje trajanja zvuka: T=A/D/I

(kapacitet memorije u bajtovima) : (frekvencija uzorkovanja u Hz) : (kapacitet zvučne kartice u bajtovima):

5,25 MB = 5505024 bajta

5505024 bajta: 22050 Hz: 2 bajta = 124,8 s
Odgovor: 124,8 sekundi

5. Jedna minuta snimanja digitalne audio datoteke zauzima 1,3 MB prostora na disku, dubina bita zvučne kartice je 8. Kojom brzinom uzorkovanja se snima zvuk? (, str. 157, br. 91)

Riješenje:

Formula za izračunavanje brzine uzorkovanja: D = A/T/I

(kapacitet memorije u bajtovima) : (vrijeme snimanja u sekundama) : (kapacitet zvučne kartice u bajtovima)

1,3 MB = 1363148,8 bajtova

1363148,8 bajtova: 60:1 = 22719,1 Hz

Odgovor: 22,05 kHz

6. Dvije minute snimanja digitalne audio datoteke zauzimaju 5,1 MB prostora na disku. Frekvencija uzorkovanja - 22050 Hz. Koja je bitna dubina audio adaptera? (, str. 157, br. 94)

Riješenje:

Formula za izračunavanje dubine bita: (kapacitet memorije u bajtovima): (vrijeme zvuka u sekundama): (frekvencija uzorkovanja):

5,1 MB= 5347737,6 bajtova

5347737,6 bajta: 120 sek: 22050 Hz= 2,02 bajta = 16 bita

Odgovor: 16 bita

7. Količina slobodne memorije na disku je 0,01 GB, dubina bita zvučne kartice je 16. Koliko traje zvuk digitalne audio datoteke snimljene s frekvencijom uzorkovanja od 44100 Hz? (, str. 157, br. 95)

Riješenje:

Formula za izračunavanje trajanja zvuka T=A/D/I

(kapacitet memorije u bajtovima) : (frekvencija uzorkovanja u Hz) : (kapacitet zvučne kartice u bajtovima)

0,01 GB = 10737418,24 bajta

10737418,24 bajta: 44100: 2 = 121,74 sek = 2,03 min
Odgovor: 20,3 minuta

8. Procijenite glasnoću informacija mono audio datoteke sa trajanjem zvuka od 1 minute. ako su "dubina" kodiranja i frekvencija uzorkovanja audio signala jednake:
a) 16 bita i 8 kHz;
b) 16 bita i 24 kHz.

(, str. 76, br. 2.82)

Riješenje:

A).
16 bita x 8 000 = 128 000 bita = 16 000 bajtova = 15,625 KB/s
15,625 KB/s x 60 s = 937,5 KB

b).
1) Glasnoća zvučne datoteke u trajanju od 1 sekunde jednaka je:
16 bita x 24 000 = 384 000 bita = 48 000 bajtova = 46,875 KB/s
2) Informacijski volumen zvučne datoteke u trajanju od 1 minute jednak je:
46,875 KB/s x 60 s = 2812,5 KB = 2,8 MB

Odgovor: a) 937,5 KB; b) 2,8 MB

Razina "5"

Koristi se tablica 1

9. Koliko je memorije potrebno za pohranjivanje digitalne audio datoteke s visokokvalitetnim zvučnim zapisom, uz uvjet da je vrijeme reprodukcije 3 minute? (, str. 157, br. 92)

Riješenje:

Visoka kvaliteta zvuka postiže se frekvencijom uzorkovanja od 44,1 kHz i dubinom bitova audio adaptera od 16.
Formula za izračunavanje kapaciteta memorije: (vrijeme snimanja u sekundama) x (kapacitet zvučne kartice u bajtovima) x (frekvencija uzorkovanja):
180 s x 2 x 44100 Hz = 15876000 bajtova = 15,1 MB
Odgovor: 15,1 MB

10. Digitalna audio datoteka sadrži audio zapis niske kvalitete (zvuk je taman i prigušen). Koliko traje datoteka ako je njezina veličina 650 KB? (, str. 157, br. 93)

Riješenje:

Sljedeći parametri tipični su za tmuran i prigušen zvuk: frekvencija uzorkovanja - 11,025 KHz, dubina bita audio adaptera - 8 bita (vidi tablicu 1). Tada je T=A/D/I. Pretvorimo volumen u bajtove: 650 KB = 665600 bajtova

T=665600 bajtova/11025 Hz/1 bajt ≈60,4 s

Odgovor: trajanje zvuka je 60,5 s

Riješenje:

Glasnoća zvučne datoteke u trajanju od 1 sekunde jednaka je:
16 bita x 48 000 x 2 = 1 536 000 bita = 187,5 KB (pomnoženo s 2, od stereo).

Glasnoća informacija zvučne datoteke od 1 minute jednaka je:
187,5 KB/s x 60 s ≈ 11 MB

Odgovor: 11 MB

Odgovor: a) 940 KB; b) 2,8 MB.

12. Izračunajte vrijeme reprodukcije mono audio datoteke ako je, uz 16-bitno kodiranje i frekvenciju uzorkovanja od 32 kHz, njezina glasnoća jednaka:
a) 700 KB;
b) 6300 KB

(, str. 76, br. 2.84)

Riješenje:

A).
1) Glasnoća zvučne datoteke u trajanju od 1 sekunde jednaka je:

700 KB: 62,5 KB/s = 11,2 s

b).
1) Glasnoća zvučne datoteke u trajanju od 1 sekunde jednaka je:
16 bita x 32 000 = 512 000 bita = 64 000 bajtova = 62,5 KB/s
2) Vrijeme reprodukcije mono audio datoteke od 700 KB je:
6300 KB: 62,5 KB/s = 100,8 s = 1,68 min

Odgovor: a) 10 sekundi; b) 1,5 min.

13. Izračunajte koliko bajtova informacija zauzima jedna sekunda stereo zapisa na CD-u (frekvencija 44032 Hz, 16 bita po vrijednosti). Koliko traje jedna minuta? Koliki je maksimalni kapacitet diska (pod pretpostavkom maksimalnog trajanja od 80 minuta)? (, str. 34, vježba br. 34)

Riješenje:

Formula za izračunavanje veličine memorije A= D* T* ja:
(vrijeme snimanja u sekundama) * (kapacitet zvučne kartice u bajtovima) * (frekvencija uzorkovanja). 16 bita -2 bajta.
1) 1s x 2 x 44032 Hz = 88064 bajta (1 sekunda stereo snimanja na CD-u)
2) 60 s x 2 x 44032 Hz = 5283840 bajtova (1 minuta stereo CD snimanja)
3) 4800 s x 2 x 44032 Hz = 422707200 bajtova = 412800 KB = 403,125 MB (80 minuta)

Odgovor: 88064 bajtova (1 sekunda), 5283840 bajtova (1 minuta), 403,125 MB (80 minuta)

2. Određivanje kvalitete zvuka.

Da biste odredili kvalitetu zvuka, morate pronaći frekvenciju uzorkovanja i koristiti tablicu br. 1

256 (28) razina intenziteta signala - kvaliteta zvuka radijske emisije, korištenjem 65536 (216) razina intenziteta signala - kvaliteta zvuka audio CD-a. Najkvalitetnija frekvencija odgovara glazbi snimljenoj na CD-u. Veličina analognog signala mjeri se u ovom slučaju 44.100 puta u sekundi.

Razina "5"

13. Odredite kvalitetu zvuka (kvaliteta radio emisije, prosječna kvaliteta, kvaliteta audio CD-a) ako je poznata glasnoća mono audio datoteke sa trajanjem zvuka od 10 sekundi. jednak:
a) 940 KB;
b) 157 KB.

(, str. 76, br. 2.83)

Riješenje:

A).
1) 940 KB = 962560 bajtova = 7700480 bitova
2) 7700480 bita: 10 s = 770048 bita/s
3) 770048 bps: 16 bita = 48128 Hz – brzina uzorkovanja – blizu najviših 44,1 kHz
Odgovor: Audio CD kvaliteta

b).
1) 157 KB = 160768 bajtova = 1286144 bita
2) 1286144 bita: 10 s = 128614,4 bita/s
3) 128614,4 bps: 16 bita = 8038,4 Hz
Odgovor: kvaliteta emitiranja

Odgovor: a) kvaliteta CD-a; b) kvaliteta radijskog emitiranja.

14. Odredite duljinu audio datoteke koja će stati na 3,5” disketu. Imajte na umu da je 2847 sektora od 512 bajtova dodijeljeno za pohranu podataka na takvu disketu.
a) s niskom kvalitetom zvuka: mono, 8 bita, 8 kHz;
b) s visokom kvalitetom zvuka: stereo, 16 bita, 48 kHz.

(, str. 77, br. 2.85)

Riješenje:

A).

8 bita x 8000 = 64000 bita = 8000 bajtova = 7,8 KB/s
3) Vrijeme reprodukcije mono audio datoteke veličine 1423,5 KB jednako je:
1423,5 KB: 7,8 KB/s = 182,5 s ≈ 3 min

b).
1) Informacijski volumen diskete jednak je:
2847 sektora x 512 bajtova = 1457664 bajtova = 1423,5 KB
2) Glasnoća zvučne datoteke u trajanju od 1 sekunde jednaka je:
16 bita x 48 000 x 2 = 1 536 000 bita = 192 000 bajtova = 187,5 KB/s
3) Vrijeme reprodukcije stereo audio datoteke veličine 1423,5 KB jednako je:
1423,5 KB: 187,5 KB/s = 7,6 s

Odgovor: a) 3 minute; b) 7,6 sekundi.

3. Binarno audio kodiranje.

Pri rješavanju zadataka koristi se sljedećim teorijskim materijalom:

Za kodiranje zvuka, analogni signal prikazan na slici

ravnina je podijeljena na okomite i vodoravne crte. Vertikalna particija je uzorkovanje analognog signala (frekvencija mjerenja signala), horizontalna je particija kvantizacija po razini. Odnosno, što je mreža finija, to je bolja aproksimacija analognog zvuka pomoću brojeva. Osmobitna kvantizacija koristi se za digitalizaciju običnog govora (telefonskog razgovora) i kratkovalnog radijskog prijenosa. Šesnaest-bitni – za digitalizaciju glazbe i VHF (ultra-kratkih valova) radijskih emisija.

Razina "3"

15. Analogni audio signal prvo je uzorkovan korištenjem 256 intenziteta signala (kvaliteta emitiranog zvuka), a zatim korištenjem 65 536 intenziteta signala (kvaliteta zvuka audio CD-a). Koliko se puta razlikuju glasnoće informacija digitaliziranog zvuka? (, str. 77, br. 2.86)

Riješenje:

Duljina koda analognog signala koji koristi 256 razina intenziteta signala je 8 bita, a koristi 65536 razina intenziteta signala je 16 bita. Budući da se duljina koda jednog signala udvostručila, volumen informacija digitaliziranog zvuka razlikuje se za faktor 2.

Odgovor: 2 puta.

Razina "4"

16. Prema Nyquist-Kotelnikovom teoremu, da bi se analogni signal mogao točno rekonstruirati iz njegove diskretne reprezentacije (iz njegovih uzoraka), frekvencija uzorkovanja mora biti najmanje dvostruko veća od maksimalne audio frekvencije tog signala.

· Koja bi trebala biti brzina uzorkovanja zvuka koji čovjek može osjetiti?

· Što bi trebalo biti veće: brzina uzorkovanja govora ili brzina uzorkovanja simfonijskog orkestra?

Cilj: Upoznati studente sa karakteristikama hardvera i softvera za rad sa zvukom. Vrste aktivnosti: privlačenje znanja iz tečaja fizike (ili rad s referentnim knjigama). (, str. ??, zadatak 2)

Riješenje:

Vjeruje se da je raspon frekvencija koje ljudi čuju od 20 Hz do 20 kHz. Dakle, prema Nyquist-Kotelnikovom teoremu, da bi se analogni signal mogao točno rekonstruirati iz njegove diskretne reprezentacije (iz njegovih uzoraka), Brzina uzorkovanja mora biti najmanje dvostruko veća od maksimalne frekvencije zvuka tog signala. Maksimalna frekvencija zvuka koju osoba može čuti je 20 KHz, što znači da uređaj Ra i softver moraju osigurati frekvenciju uzorkovanja od najmanje 40 kHz, točnije 44,1 kHz. Računalna obrada zvuka simfonijskog orkestra zahtijeva veću stopu uzorkovanja nego obrada govora, budući da je frekvencijski raspon u slučaju simfonijskog orkestra mnogo veći.

Odgovor: ne manje od 40 kHz, frekvencija uzorkovanja simfonijskog orkestra je veća.

Razina "5"

17. Na slici je prikazan zvuk 1 sekunde govora snimljen diktafonom. Kodirajte ga u binarnom digitalnom kodu s frekvencijom od 10 Hz i duljinom koda od 3 bita. (, str. ??, zadatak 1)

Riješenje:

Kodiranje na 10 Hz znači da moramo mjeriti visinu tona 10 puta u sekundi. Izaberimo ekvidistantne trenutke vremena:

Duljina koda od 3 bita znači 23 = 8 razina kvantizacije. Odnosno, kao numerički kod za visinu zvuka u svakom odabranom trenutku u vremenu, možemo postaviti jednu od sljedećih kombinacija: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Postoji samo 8 od stoga se visina zvuka može mjeriti na 8 "razina":

Mi ćemo "zaokružiti" vrijednosti visine tona na najbližu nižu razinu:

Koristeći ovu metodu kodiranja, dobivamo sljedeći rezultat (razmaci su uključeni radi lakše percepcije): 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.

Bilješka. Preporučljivo je skrenuti pozornost učenika na to koliko netočno kod prenosi promjenu amplitude. Odnosno, brzina uzorkovanja od 10 Hz i razina kvantizacije od 23 (3 bita) su premali. Obično se za zvuk (glas) bira frekvencija uzorkovanja od 8 kHz, tj. 8000 puta u sekundi, i razina kvantizacije od 28 (8-bitni kod).

Odgovor: 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.

18. Objasnite zašto je razina kvantizacije, uz frekvenciju uzorkovanja, glavna karakteristika reprezentacije zvuka u računalu. Ciljevi: učvrstiti razumijevanje učenika o pojmovima "točnost prikaza podataka", "pogreška mjerenja", "pogreška prikazivanja"; Pregledajte s učenicima binarno kodiranje i duljinu koda. Vrsta aktivnosti: rad s definicijama pojmova. (, str. ??, zadatak 3)

Riješenje:

U geometriji, fizici i tehnologiji postoji koncept "točnosti mjerenja", koji je usko povezan s konceptom "pogreške mjerenja". Ali postoji i koncept "preciznost prikaza". Na primjer, o visini osobe možemo reći da je: a) oko. 2 m, b) nešto više od 1,7 m, c) jednako 1 m 72 cm, d) jednako 1 m 71 cm 8 mm. To jest, 1, 2, 3 ili 4 znamenke mogu se koristiti za označavanje izmjerene visine.
Isto vrijedi i za binarno kodiranje. Ako se samo 2 bita koriste za snimanje visine zvuka u određenom trenutku, tada, čak i ako su mjerenja bila točna, mogu se prenijeti samo 4 razine: niska (00), ispod prosjeka (01), iznad prosjeka ( 10), visoka (11). Ako koristite 1 bajt, možete prenijeti 256 razina. Kako višu razinu kvantizacije, ili, što je isto što i Što je više bitova dodijeljeno za snimanje izmjerene vrijednosti, to se ta vrijednost točnije prenosi.

Bilješka. Treba napomenuti da mjerni instrument također mora podržavati odabranu razinu kvantizacije (nema smisla prikazivati duljinu izmjerenu ravnalom s decimetarskim podjelama s točnošću do milimetra).

Odgovor: što je viša razina kvantizacije, zvuk se točnije prenosi.

Književnost:

[ 1] Informatika. Problematika-radionica u 2 sveska /Ur. ,: Svezak 1. – Laboratorij temeljnih znanja, 1999. – 304 str.: ilustr.

Radionica iz informatike i informatike. Udžbenik za obrazovne ustanove / , . – M.: Binom. Laboratorij znanja, 2002. 400 str.: ilustr.

Informatika u školi: Prilog časopisu “Informatika i odgoj”. Br. 4 - 2003. - M.: Obrazovanje i informatika, 2003. - 96 str.: ilustr.

itd. Informacijska kultura: kodiranje informacija. Informacijski modeli. Razredi 9-10: Udžbenik za općeobrazovne ustanove. - 2. izd. - M.: Bustard, 1996. - 208 str.: ilustr.

Senokosov o informatici za školsku djecu. - Ekaterinburg: “U-Factoria”, 2003. - 346. p54-56.

Osnovni koncepti

Učestalost uzorkovanja (f) određuje broj uzoraka pohranjenih u 1 sekundi;

1 Hz (jedan herc) je jedno brojanje u sekundi,

a 8 kHz je 8000 uzoraka u sekundi

Dubina kodiranja (b) je broj bitova potrebnih za kodiranje 1 razine glasnoće

Vrijeme sviranja (t)

Kapacitet memorije za pohranu podataka od 1 kanala (mono)

I=f b t

(za pohranjivanje informacija o zvuku koji traje t sekundi, kodiranih s frekvencijom uzorkovanja f Hz i dubinom kodiranja potrebno je b bitova ja memorijski bit)

Na dvokanalno snimanje (stereo) Količina memorije potrebna za pohranu podataka za jedan kanal množi se s 2

I=f b t 2

Jedinice I - bitovi, b - bitovi, f - Hertz, t - sekunde Frekvencija uzorkovanja 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz

Kodiranje audio informacija

Osnovni teorijski principi

Vremensko uzorkovanje zvuka. Kako bi računalo obradilo zvuk, kontinuirani audio signal mora se pretvoriti u digitalni diskretni oblik korištenjem vremenskog uzorkovanja. Kontinuirani zvučni val podijeljen je u zasebne male privremene dijelove, a za svaki takav dio postavljena je određena vrijednost intenziteta zvuka.

Stoga je kontinuirana ovisnost glasnoće zvuka o vremenu A(t) zamijenjena diskretnim nizom razina glasnoće. Na grafikonu to izgleda kao zamjena glatke krivulje nizom "koraka".

Učestalost uzorkovanja. Mikrofon spojen na zvučnu karticu koristi se za snimanje analognog zvuka i njegovo pretvaranje u digitalni oblik. Kvaliteta dobivenog digitalnog zvuka ovisi o broju mjerenja razine glasnoće zvuka u jedinici vremena, tj. stope uzorkovanja. Što se više mjerenja izvrši u 1 sekundi (što je veća frekvencija uzorkovanja), to točnije "ljestve" digitalnog audio signala slijede krivulju analognog signala.

Brzina uzorkovanja zvuka je broj mjerenja glasnoće zvuka u jednoj sekundi, mjereno u hercima (Hz). Označimo slovom brzinu uzorkovanja f.

Brzine uzorkovanja zvuka mogu se kretati od 8 000 do 48 000 mjerenja glasnoće zvuka u sekundi. Za kodiranje odaberite jednu od tri frekvencije: 44,1 KHz, 22,05 KHz, 11,025 KHz.

Dubina audio kodiranja. Svakom "koraku" dodijeljena je određena razina glasnoće zvuka. Razine glasnoće zvuka mogu se smatrati skupom mogućih stanja N, koja zahtijevaju određenu količinu informacija za kodiranje b , što se naziva dubina audio kodiranja

Dubina audio kodiranja je količina informacija potrebna za kodiranje diskretnih razina glasnoće digitalnog zvuka.

Ako je poznata dubina kodiranja, broj razina glasnoće digitalnog zvuka može se izračunati pomoću formule N = 2 b. Neka dubina audio kodiranja bude 16 bita, tada je broj razina glasnoće zvuka jednak:

N=2 b = 2 16 = 65 536.

Tijekom procesa kodiranja, svakoj razini glasnoće zvuka dodjeljuje se vlastiti 16-bitni binarni kod, najniža razina zvuka odgovara kodu 0000000000000000, a najviša - 1111111111111111.

Kvaliteta digitaliziranog zvuka.Što su veća frekvencija i dubina uzorkovanja zvuka, to je veća kvaliteta digitaliziranog zvuka. Najniža kvaliteta digitaliziranog zvuka, odgovarajuća kvaliteti telefonske komunikacije, postiže se brzinom uzorkovanja od 8000 puta u sekundi, dubinom uzorkovanja od 8 bita i snimanjem jednog audio zapisa (mono mod). Najviša kvaliteta digitaliziranog zvuka, koja odgovara kvaliteti audio CD-a, postiže se brzinom uzorkovanja od 48 000 puta u sekundi, dubinom uzorkovanja od 16 bita i snimanjem dva audio zapisa (stereo način).

Mora se imati na umu da što je veća kvaliteta digitalnog zvuka, veća je količina informacija u zvučnoj datoteci.

Zadaci za samostalno učenje.

1. Izračunajte glasnoću monofone audio datoteke od 10 sekundi sa 16-bitnim kodiranjem i brzinom uzorkovanja od 44,1 kHz. (861 KB)

2. Dvokanalno (stereo) snimanje zvuka izvodi se uz frekvenciju uzorkovanja od 48 kHz i 24-bitnu rezoluciju. Snimanje traje 1 minutu, rezultati se zapisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koji je od sljedećih brojeva najbliži veličini rezultirajuće datoteke, izraženoj u megabajtima?

1)0,3 2) 4 3) 16 4) 132

3. Jednokanalno (mono) snimanje zvuka izvodi se s frekvencijom uzorkovanja od 11 kHz i dubinom kodiranja od 24 bita. Snimanje traje 7 minuta, rezultati se zapisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koji je od sljedećih brojeva najbliži veličini rezultirajuće datoteke, izraženoj u megabajtima?

1) 11 2) 13 3) 15 4) 22

4. Snimanje dvokanalnog (stereo) zvuka izvodi se s frekvencijom uzorkovanja od 11 kHz i dubinom kodiranja od 16 bita. Snimanje traje 6 minuta, rezultati se zapisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koji je od sljedećih brojeva najbliži veličini rezultirajuće datoteke, izraženoj u megabajtima?

1) 11 2) 12 3) 13 4) 15

Rješavanje problema kodiranja audio informacija

I. Veličina digitalne datoteke

Riješenje:

Formula za izračunavanje veličine(u bajtovima)digitalna audio datoteka:A=D*T*I/8.

Za pretvorbu u bajtove, dobivena vrijednost mora se podijeliti s 8 bitova.

22,05 kHz =22,05 * 1000 Hz =22050 Hz

A=D*T*I/8 =22050 x 10 x 8 / 8 = 220500 bajtova.

^ Odgovor: Veličina datoteke je 220500 bajtova.

2. Odredite količinu memorije za pohranu digitalne audio datoteke, čije je vrijeme reprodukcije dvije minute pri frekvenciji uzorkovanja od 44,1 kHz i razlučivosti od 16 bita. (, str. 157, br. 88)

Riješenje:

A=D*T*I/8. – količina memorije za pohranu digitalne audio datoteke.

44100 (Hz) x 120 (s) x 16 (bitova) / 8 (bitova) = 10584000 bajtova = 10335,9375 KB = 10,094 MB.

Odgovor: ≈ 10 MB

6. Dvije minute snimanja digitalne audio datoteke zauzimaju 5,1 MB prostora na disku. Frekvencija uzorkovanja - 22050 Hz. Koja je bitna dubina audio adaptera?

Riješenje:

Formula za izračunavanje dubine bita: (kapacitet memorije u bajtovima): (vrijeme zvuka u sekundama): (frekvencija uzorkovanja):

5,1 MB= 5347737,6 bajtova

5347737,6 bajta: 120 sek: 22050 Hz= 2,02 bajta = 16 bita
^ Odgovor: 16 bita

Riješenje:

A).
16 bita x 8 000 = 128 000 bita = 16 000 bajtova = 15,625 KB/s
15,625 KB/s x 60 s = 937,5 KB

^ Odgovor: a) 937,5 KB; b) 2,8 MB

9. Koliko je memorije potrebno za pohranjivanje digitalne audio datoteke s visokokvalitetnim zvučnim zapisom, uz uvjet da je vrijeme reprodukcije 3 minute?

Riješenje:

10. Digitalna audio datoteka sadrži audio zapis niske kvalitete (zvuk je taman i prigušen). Koliko traje datoteka ako je njezina veličina 650 KB?
Riješenje:

T=665600 bajtova/11025 Hz/1 bajt ≈60,4 s

^ Odgovor: trajanje zvuka je 60,5 s

11. Procijenite informacijski volumen visokokvalitetne stereo audio datoteke sa trajanjem zvuka od 1 minute, ako je “dubina” kodiranja 16 bita i frekvencija uzorkovanja 48 kHz. (, str. 74, primjer 2.54)

Riješenje:

Glasnoća zvučne datoteke u trajanju od 1 sekunde jednaka je:
16 bita x 48 000 x 2 = 1 536 000 bita = 187,5 KB (pomnoženo s 2, od stereo).

Glasnoća informacija zvučne datoteke od 1 minute jednaka je:
187,5 KB/s x 60 s ≈ 11 MB

Odgovor: 11 MB

12. Izračunajte vrijeme reprodukcije mono audio datoteke ako je, uz 16-bitno kodiranje i frekvenciju uzorkovanja od 32 kHz, njezina glasnoća jednaka:
a) 700 KB;
b) 6300 KB

Riješenje:

A).
1) Glasnoća zvučne datoteke u trajanju od 1 sekunde jednaka je:

700 KB: 62,5 KB/s = 11,2 s

Odgovor: a) 10 sekundi; b) 1,5 min.

Riješenje:

Formula za izračunavanje veličine memorijeA=D*T*I:
(vrijeme snimanja u sekundama) * (kapacitet zvučne kartice u bajtovima) * (frekvencija uzorkovanja). 16 bita -2 bajta.
1) 1s x 2 x 44032 Hz = 88064 bajta (1 sekunda stereo snimanja na CD-u)
2) 60 s x 2 x 44032 Hz = 5283840 bajtova (1 minuta stereo CD snimanja)
3) 4800 s x 2 x 44032 Hz = 422707200 bajtova = 412800 KB = 403,125 MB (80 minuta)

Odgovor: 88064 bajtova (1 sekunda), 5283840 bajtova (1 minuta), 403,125 MB (80 minuta)

^ II. Određivanje kvalitete zvuka.

Da biste odredili kvalitetu zvuka, morate pronaći frekvenciju uzorkovanja i koristiti tablicu br. 1

256 (2 8 ) razine intenziteta signala - kvaliteta zvuka radijskih emisija, korištenjem 65536 (2 16 ) razine intenziteta signala - kvaliteta zvuka audio CD-a. Najkvalitetnija frekvencija odgovara glazbi snimljenoj na CD-u. Veličina analognog signala mjeri se u ovom slučaju 44.100 puta u sekundi.

13. Odredite kvalitetu zvuka (kvaliteta radio emisije, prosječna kvaliteta, kvaliteta audio CD-a) ako je poznata glasnoća mono audio datoteke sa trajanjem zvuka od 10 sekundi. jednak:
a) 940 KB;
b) 157 KB.

Riješenje:
A).
1) 940 KB = 962560 bajtova = 7700480 bitova
2) 7700480 bita: 10 s = 770048 bita/s
3) 770048 bps: 16 bita = 48128 Hz – brzina uzorkovanja – blizu najviših 44,1 kHz
^ Odgovor: Audio CD kvaliteta
b).
1) 157 KB = 160768 bajtova = 1286144 bita
2) 1286144 bita: 10 s = 128614,4 bita/s
3) 128614,4 bps: 16 bita = 8038,4 Hz
Odgovor: kvaliteta emitiranja
Odgovor: a) kvaliteta CD-a; b) kvaliteta radijskog emitiranja.

Cilj. Razumjeti proces pretvorbe zvučne informacije, ovladati pojmovima potrebnim za izračunavanje glasnoće zvučne informacije. Naučite rješavati probleme na temu.

Cilj-motivacija. Priprema za jedinstveni državni ispit.

Plan učenja

1. Pogledajte prezentaciju o temi s komentarima nastavnika. Prilog 1

Prezentacijski materijal: Kodiranje audio informacija.

Od ranih 90-ih osobna računala mogu raditi s audio informacijama. Svako računalo koje ima zvučnu karticu, mikrofon i zvučnike može snimati, spremati i reproducirati audio informacije.

Proces pretvaranja zvučnih valova u binarni kod u memoriji računala:

Proces reprodukcije audio informacija pohranjenih u memoriji računala:

Zvuk je zvučni val s kontinuiranom promjenom amplitude i frekvencije. Što je veća amplituda, to je glasniji za osobu; što je veća frekvencija signala, to je viši ton. Računalni softver sada omogućuje pretvaranje kontinuiranog audio signala u niz električnih impulsa koji se mogu prikazati u binarnom obliku. U procesu kodiranja kontinuiranog audio signala, to je vremensko uzorkovanje . Kontinuirani zvučni val podijeljen je u zasebne male privremene dijelove, a za svaki takav dio postavljena je određena vrijednost amplitude.

Dakle, kontinuirana ovisnost amplitude signala o vremenu Na) zamjenjuje se diskretnim nizom razina glasnoće. Na grafikonu to izgleda kao zamjena glatke krivulje nizom "koraka". Svakom "koraku" dodijeljena je vrijednost razine zvuka, njegov kod (1, 2, 3 itd.

Unaprijediti). Razine glasnoće zvuka mogu se smatrati skupom mogućih stanja; u skladu s tim, što je više razina glasnoće dodijeljeno tijekom procesa kodiranja, to će vrijednost svake razine nositi više informacija i zvuk će biti bolji.

Audio adapter ( zvučna kartica) je poseban uređaj spojen na računalo, dizajniran za pretvaranje električnih vibracija audio frekvencije u numerički binarni kod prilikom unosa zvuka i za obrnutu konverziju (iz numeričkog koda u električne vibracije) prilikom reprodukcije zvuka.

U procesu snimanja zvuka, audio adapter mjeri amplitudu električne struje s određenim periodom i upisuje binarni kod dobivene vrijednosti u registar. Zatim se dobiveni kod iz registra prepisuje u RAM računala. Kvaliteta zvuka računala određena je karakteristikama audio adaptera:

Učestalost uzorkovanja
Dubina bita (dubina zvuka).

Stopa uzorkovanja vremena

Ovo je broj mjerenja ulaznog signala u 1 sekundi. Frekvencija se mjeri u hercima (Hz). Jedno mjerenje u sekundi odgovara frekvenciji od 1 Hz. 1000 mjerenja u 1 sekundi – 1 kilohertz (kHz). Uobičajene stope uzorkovanja audio adaptera:

11 kHz, 22 kHz, 44,1 kHz, itd.

Širina registra (dubina zvuka) je broj bitova u registru audio adaptera koji određuje broj mogućih razina zvuka.

Dubina bita određuje točnost mjerenja ulaznog signala. Što je dubina bita veća, to je manja pogreška svake pojedinačne pretvorbe vrijednosti električnog signala u broj i natrag. Ako je dubina bita 8 (16), tada se pri mjerenju ulaznog signala mogu dobiti 2 8 = 256 (2 16 = 65 536) različite vrijednosti. Očito je da 16-bitni audio adapter kodira i reproducira zvuk točnije od 8-bitnog. Moderne zvučne kartice omogućuju 16-bitnu dubinu audio kodiranja. Broj različitih razina signala (stanja za određeno kodiranje) može se izračunati pomoću formule:

N = 2 I = 2 16 = 65536, gdje je I dubina zvuka.

Dakle, moderne zvučne kartice mogu osigurati kodiranje 65536 razina signala. Svakoj vrijednosti amplitude audio signala dodijeljen je 16-bitni kod. Kod binarnog kodiranja kontinuiranog audio signala, on se zamjenjuje nizom diskretnih razina signala. Kvaliteta kodiranja ovisi o broju mjerenja razine signala u jedinici vremena, tj stope uzorkovanja.Što se više mjerenja napravi u 1 sekundi (što je veća frekvencija uzorkovanja, točniji je postupak binarnog kodiranja.

Zvučna datoteka - datoteka koja pohranjuje audio informacije u numeričkom binarnom obliku.

2. Ponoviti mjerne jedinice informacija

1 bajt = 8 bita

1 KB = 210 bajtova = 1024 bajta

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. Učvrstiti naučeno gradivo gledanjem prezentacije ili udžbenika

4. Rješavanje problema

Udžbenik, pokazivanje rješenja na prezentaciji.

Zadatak 1. Odredite glasnoću informacija stereo audio datoteke s trajanjem zvuka od 1 sekunde uz visoku kvalitetu zvuka (16 bita, 48 kHz).

Zadatak (samostalno). Udžbenik, pokazivanje rješenja na prezentaciji.
Odredite informacijski volumen digitalne audio datoteke sa zvukom u trajanju od 10 sekundi pri frekvenciji uzorkovanja od 22,05 kHz i razlučivosti od 8 bita.

5. Konsolidacija. Rješavanje problema kod kuće, samostalno na sljedećem satu

Odredite količinu memorije za pohranu digitalne audio datoteke čije je vrijeme reprodukcije dvije minute pri frekvenciji uzorkovanja od 44,1 kHz i razlučivosti od 16 bita.

Korisnik ima kapacitet memorije od 2,6 MB. Potrebno je snimiti digitalnu audio datoteku u trajanju zvuka od 1 minute. Kolika bi trebala biti frekvencija uzorkovanja i dubina bita?

Količina slobodne memorije na disku je 5,25 MB, dubina bita zvučne kartice je 16. Koliko traje zvuk digitalne audio datoteke snimljene s frekvencijom uzorkovanja od 22,05 kHz?

Jedna minuta snimanja digitalne audio datoteke zauzima 1,3 MB prostora na disku, a kapacitet zvučne kartice je 8 bitova. Kojom brzinom uzorkovanja se snima zvuk?

Koliko je memorije potrebno za pohranu digitalne audio datoteke visoke kvalitete s vremenom reprodukcije od 3 minute?

Digitalna audio datoteka sadrži audio zapis niske kvalitete (zvuk je taman i prigušen). Koliko traje datoteka ako je njezina veličina 650 KB?

Dvije minute snimanja digitalne audio datoteke zauzimaju 5,05 MB prostora na disku. Frekvencija uzorkovanja - 22.050 Hz. Koja je bitna dubina audio adaptera?

Količina slobodne memorije na disku je 0,1 GB, bitna dubina zvučne kartice je 16. Koliko traje zvuk digitalne audio datoteke snimljene s frekvencijom uzorkovanja od 44 100 Hz?

Odgovori

Broj 92. 124,8 sekundi.

broj 93. 22.05 kHz.

Br. 94. Visoka kvaliteta zvuka postiže se frekvencijom uzorkovanja od 44,1 kHz i dubinom bita audio adaptera od 16. Potrebna veličina memorije je 15,1 MB.

Br. 95. Sljedeći parametri tipični su za tmuran i prigušen zvuk: frekvencija uzorkovanja - 11 kHz, dubina bita audio adaptera - 8. Trajanje zvuka je 60,5 s.

broj 96. 16 bita.

broj 97. 20,3 minute.

Književnost

1. Udžbenik: Informatika, problemska knjiga-radionica, svezak 1, ur. I.G. Semakin, E.K. Henner)

2. Festival pedagoških ideja “Otvoreni sat” Zvuk. Binarno kodiranje audio informacija. Supryagina Elena Aleksandrovna, učiteljica informatike.

3. N. Ugrinovich. Računalstvo i informacijska tehnologija. 10-11 razreda. Moskva. Binomni. Laboratorij znanja 2003.

Formula glasnoće zvučne informacije. Kodiranje audio informacija

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Slični dokumenti

(, str. 76, br. 2.82)

12. Izračunajte vrijeme reprodukcije mono audio datoteke ako je, uz 16-bitno kodiranje i frekvenciju uzorkovanja od 32 kHz, njezina glasnoća jednaka: a) 700 KB; b) 6300 KB

(, str. 76, br. 2.84)

13. Odredite kvalitetu zvuka (kvaliteta radio emisije, prosječna kvaliteta, kvaliteta audio CD-a) ako je poznata glasnoća mono audio datoteke sa trajanjem zvuka od 10 sekundi. jednak: a) 940 KB; b) 157 KB.

(, str. 76, br. 2.83)

(, str. 77, br. 2.85)

Odgovor: što je viša razina kvantizacije, zvuk se točnije prenosi.

12. Izračunajte vrijeme reprodukcije mono audio datoteke ako je, uz 16-bitno kodiranje i frekvenciju uzorkovanja od 32 kHz, njezina glasnoća jednaka:
a) 700 KB;
b) 6300 KB

13. Odredite kvalitetu zvuka (kvaliteta radio emisije, prosječna kvaliteta, kvaliteta audio CD-a) ako je poznata glasnoća mono audio datoteke sa trajanjem zvuka od 10 sekundi. jednak:
a) 940 KB;
b) 157 KB.