Измерений за 1 секунду 1 кГц. Обозначим частоту дискретизации буквой f. Для кодировки выбирают одну из трех частот: 44,1 КГц, 22,05 КГц, 11,025 КГц

Кодирование звуковой информации. По материалам интернет-ресурсов

Справка об изменениях КИМ ЕГЭ 2012 года (обобщенная информация - выдержка)

Пример задания из демоверсии ЕГЭ по информатике и ИКТ 2012 года

А8. Производится одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и 24-битным разрешением. Запись длится 1 минуту, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Какое из приведенных ниже чисел наиболее близко к размеру полученного файла, выраженному в мегабайтах?

1) 0.2

2) 2

3) 3

4) 4

Решение: 16*1000*24*60/8/1024/1024=2,75

Теоретическая подготовка. Основные понятия

С начала 90-х годов персональные компьютеры получили возможность работать со звуковой информацией. Звуковая волна - это непрерывная волна с меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц). Звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Каждому участку присваивается определенный код. Этот процесс называется временной дискретизацией. Естественно, чем меньше "размер" участка, тем выше качество звукозаписи. Представление непрерывного звукового сигнала в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства – аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). АЦП и ЦАП являются компонентами звуковых карт.

Современные звуковые карты могут обеспечить 16, 32, 64- битную глубину кодирования, т.е. производят кодирование 2¹⁶,2³², 2⁶⁴ различных уровней сигнала. Количество различных уровней сигнала (состояний при данном кодировании) можно рассчитать по формуле:

N = 2^I , где I - глубина звука.

Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени, то есть частоты дискретизации. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования.

И так, качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.

Количество измерений в секунду может лежать в диапазоне от 8000 до 48000, то есть частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц. При частоте 8 кГц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 кГц – качеству звучания аудио-CD. Возможны как моно-, так и стереорежимы.

Звуковая информация может быть представлена в аналоговой или дискретной форме:

• при аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, и её значения изменяются непрерывно,
• при дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, и её величина изменяется скачкообразно.

Хотя естественной для органов чувств человека является аналоговая форма, универсальной все же следует считать дискретную форму представления информации с помощью некоторого набора знаков. В частности, именно таким образом представленная информация обрабатывается компьютером, передаётся по компьютерным и некоторым иным линиям связи.

Звуковая информация преобразуется из аналоговой формы в дискретную путём дискретизации, т. е. разбиения непрерывного (аналогового) сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование - присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

Дискретизация - преобразование непрерывного потока информации (например, звука) в набор дискретных значений, каждому из которых присваивается значение его кода.

Источник представляет сообщение в алфавите, который называется первичным, далее это сообщение попадает в устройство, преобразующее и представляющее его во вторичном алфавите.

Код – правило, описывающее соответствие знаков (или их сочетаний) первичного алфавита знаком (их сочетаниями) вторичного алфавита.

Кодирование – перевод информации, представленной сообщением в первичном алфавите, в последовательность кодов.

Декодирование – операция, обратная кодированию.

Кодер – устройство, обеспечивающее выполнение операции кодирования.

Декодер – устройство, производящее декодирование.

При решении задач используются следующие понятия:

Временная дискретизация – процесс, при котором, во время кодирования непрерывного звукового сигнала, звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Чем больше амплитуда сигнала, тем громче звук.

Глубина звука (глубина кодирования) - количество бит на кодировку звука.

Уровни громкости (уровни сигнала) - звук может иметь различные уровни громкости. Количество различных уровней громкости рассчитываем по формуле N= 2^I где I – глубина звука.

Частота дискретизации – количество измерений уровня входного сигнала в единицу времени (за 1 сек). Чем больше частота дискретизации, тем точнее процедура двоичного кодирования. Частота измеряется в герцах (Гц). 1 измерение за 1 секунду -1 ГЦ.

измерений за 1 секунду 1 кГц. Обозначим частоту дискретизации буквой f. Для кодировки выбирают одну из трех частот: 44,1 КГц, 22,05 КГц, 11,025 КГц.

Считается, что диапазон частот, которые слышит человек, составляет от 20 Гц до 20 кГц.

Качество двоичного кодирования – величина, которая определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.

Аудиоадаптер (звуковая плата) – устройство, преобразующее электрические колебания звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и обратно (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении звука.

Характеристики аудиоадаптера: частота дискретизации и разрядность регистра.

Разрядность регистра -число бит в регистре аудиоадаптера. Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического тока в число и обратно. Если разрядность равна I, то при измерении входного сигнала может быть получено 2^I =N различных значений.

Размер цифрового моноаудиофайла (V) измеряется по формуле:

V=f*t*I, где f –частота дискретизации (Гц), t – время звучания или записи звука, I разрядность регистра (разрешение). По этой формуле размер измеряется в битах.

Размер цифрового стереоаудиофайла (V) измеряется по формуле:

V=2*f*t*I, сигнал записан для двух колонок, так как раздельно кодируются левый и правый каналы звучания.

Учащимся полезно выдать таблицу 1, показывающую, сколько Мб будет занимать закодированная одна минута звуковой информации при разной частоте дискретизации:

Устно. Известно, что Петя поет самым громким голосом в классе. На каком из ниже представленных графиков отражен голос Пети?

1. 2. 3. 4.

Поиск по сайту: