Презентация "кодирование и обработка звуковой информации". Кодирование и обработка звуковой информации презентация Презентация по теме кодирование звуковой информации

Что такое звук? С помощью микрофона звук преобразуется в так называемый аналоговый электрический сигнал. sound_high_low.swf sound_quiet_aloud.swf Аналоговый сигнал – это произвольное изменение некоторой величины в заданном диапазоне. Звук – это колебания среды (воздуха, воды), которые воспринимает человеческое ухо.

Оцифровка Цифровой сигнал Оцифровка – это преобразование аналогового сигнала в цифровой код.

Дискретизация 0 T 2T2T 0 T 2T2T Временная дискретизация звука – 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. Аналоговый сигнал Цифровой сигнал

Частота дискретизации Качество 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 аналогового сигнала. Частота дискретизации звука это количество измерений громкости звука за одну секунду. Измеряется в ГЦ.

Частота дискретизации Для кодирования звука в компьютерах чаще всего используются частоты дискретизации 8 кГц (плохое качество, но достаточно для распознавания речи), 11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц (звуковые компакт диски), 48 кГц (фильмы в формате DVD), 96 кГц и 192 кГц (высококачественный звук в формате DVD audio).

Глубина кодирования звука В процессе дискретизации на хранение одного отсчета в памяти отводится ограниченное место. Представим себе, что на один отсчет выделяется 3 бита. При этом код каждого отсчета – это целое число от 0 до 7. Весь диапазон возможных значений сигнала, от 0 до максимально допустимого, делится на 8 полос, каждой из которых присваивается номер (код). Все отсчеты, попавшие в одну полосу, имеют одинаковый код. Т.о. при кодировании звука выполняется дискретизация с потерей информации

Глубина кодирования звука Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука (уровень дискретизации) можно рассчитать по формуле. N = 2 I Недорогие звуковые карты имеют разрядность бит, большинство современных – 24 бита, что позволяет использовать 2 24 = различных уровней. Глубина (разрядность) кодирования звука это количество бит, которое отводится на одно измерение звука. Преобразование измеренного значения сигнала в число называется дискретизацией по уровню. Эту операцию выполняет аналого цифровой преобразователь (АЦП) звуковой карты.

Форматы графических файлов WAV (Waveform audio format), часто без сжатия (размер!) MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3, сжатие с потерями) WMA (Windows Media Audio, потоковый звук, сжатие) OGG (Ogg Vorbis, открытый формат, сжатие с потерями) С помощью оцифровки можно закодировать любой звук, который принимает микрофон (человеческого голоса, шум прибоя и т.п.). Однако у этого метода есть и недостатки: при оцифровке звука всегда есть потеря информации (из за дискретизации); звуковые файлы имеют, как правило, большой размер, поэтому в большинстве современных форматов используется сжатие.

Инструментальное кодирование MIDI (Musical Instrument Digital Interface) - цифровой интерфейс музыкальных инструментов (файлы *.MID) Точно воспроизводит звучание инструментов, без потери качества. В формате MIDI хранятся нота (высота, длительность) музыкальный инструмент (можно использовать 128 мелодических и 47 ударных инструментов) параметры звука (громкость, тембр) многоканальный звук (полифония) Нельзя закодировать человеческий голос MIDI-клавиатура

Задача 1 Производится одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и глубиной кодирования 24 бита. 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) 34) 4 Решение: 16 кГц = Гц; V = M*i*t V = * 24 *60 = бит 2,7 Мбайт Наиболее близкое значение 3 Мбайта Ответ: 3)

Задача 2 Объем звукового файла 5,25 Мбайт, разрядность звуковой платы – 16. Какова длительность звучания этого файла (примерно), записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц? V = M * i * t t = 5,25 * 8 * 1024 *1024 / (22,05 * 1000 * 16) = 125 сек V = 5,25 Мбайт М = 22,05 кГц i = 16 бит t = V / (M * i)

Задача 3 Производится одноканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 64Гц. При записи использовались 32 уровня дискретизации. Запись длится 4 минуты 16 секунд, её результаты записываются в файл, причём каждый сигнал кодируется минимально возможным и одинаковым количеством битов. Вычислить размер полученного файла, выраженному в килобайтах? Решение: 32 = 2 5 – Глубина кодирования i=5 бит 4 мин 16 с = = 256 с V = = байт = 5 2 Кбайт = 10 Кбайт Ответ: 10 Кбайт.

Выполнили учащиеся 9 класса

Руководитель Тарасова Ирина Николаевна

Звук представляет собой волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.

Человек воспринимает звуковые волны с помощью слуха в форме звука различной громкости и тона . Чем больше амплитуда звуковой волны,тем громче звук, чем больше частота колебаний, тем выше тон звука.

ЗВУКОВАЯ ВОЛНА

Амплитуда

Высокий громкий звук

Низкий тихий звук

Человеческое ухо воспринимает звук с частотой от 20 колебаний

в секунду (низкий звук) до 20 000 колебаний в секунду (высокий звук).

Человек может воспринимать звук в огромном диапазоне амплитуд, в котором максимальная амплитуда больше минимальной 10 раз

(в 100 тыс. млрд. раз). Для измерения громкости звука применяется специальная единица децибел (дБ). Уменьшение или увеличение громкости звука на 10 дБ соответствует уменьшению или увеличению амплитуды звука в 10 раз.

14

Звук

Громкость, дБ

Нижний предел чувствительности человеческого уха

0

Шорох листьев

10

Разговор

60

Гудок автомобиля

90

Реактивный двигатель

120

Болевой порог

140

Временная дискретизация- это ПРЕОБРАЗОВАНИЕ непрерывного звукового сигнала в цифровую дискретную форму

Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенный уровень громкости.

Частота дискретизации звука -

это количество измерений громкости

звука за одну секунду

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

Качества полученного цифрового звука зависит от количества измерений громкости звука в единицу времени, т.е. частоты дискретизации. Чем больше количество измерений производится за одну секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее «лесенка» цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала .

Глубина кодирования

Глубина кодирования звука- это количество информации, которое необходимо для

Кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука.

Если глубина кодирования равна 16 бит

N – количество уровней громкости

И тогда каждому уровню громкости присваивается свой 16-битовый двоичный код

Звуковы е редакторы .

Звуковые редакторы позволяют записывать, воспроизводить, редактировать звук.

Оцифрованный звук представляется в звуковых редакторах в наглядной форме, поэтому операция копирования, перемещения и удаления частей звуковой дорожки можно легко осуществлять с помощью мыши.

Звуковые редакторы позволяют изменять качества цифрового звука путём изменения частоты дискретизации и глубины кодирования.

Оцифрованный звук можно сохранять без сжатия в звуковых файлах в универсальном формате WAV, а так же в формате со сжатием MP3 .

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Cлайд 6

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Кодирование и обработка звуковой информации Беляева Зоя Викторовна, учитель информатики МОУ " Новоуральская СОШ"

Звук – это волна с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой Амплитуда Время Высокий громкий звук Низкий тихий звук Человек воспринимает звуковые волны с помощью слуха в форме звука различной громкости и тона. Чем больше амплитуда звуковой волны, тем громче звук. Чем больше частота колебаний, тем выше тон звука. Беляева Зоя Викторовна, учитель информатики МОУ " Новоуральская СОШ"

Для измерения громкости звука применяется специальная единица – децибел (дБ) Звук Громкость, дБ Нижний предел чувствительности человеческого уха 0 Шорох листьев 10 Разговор 60 Гудок автомобиля 90 Реактивный двигатель 120 Болевой порог 140 Беляева Зоя Викторовна, учитель информатики МОУ " Новоуральская СОШ"

Чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки. Для каждого участка устанавливается определенный уровень громкости. Беляева Зоя Викторовна, учитель информатики МОУ " Новоуральская СОШ"

Характеристики оцифрованного звука Частота дискретизации (М) – это количество измерений громкости за одну секунду. Измеряется в Гц (Герц) и лежит в диапазоне от 8000 до 48000 Гц (8 КГц – 48КГц) Глубина кодирования (i) – это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. Измеряется в битах. Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. Беляева Зоя Викторовна, учитель информатики МОУ " Новоуральская СОШ"

Качество оцифрованного звука Качество зависит от частоты и глубины дискретизации. Низкое качество: телефонная связь (i = 8 бит, М = 8 КГц) Высокое качество: аудио- CD (i = 16 бит, М = 48 КГц) Чем выше качество, тем выше объем звукового файла Беляева Зоя Викторовна, учитель информатики МОУ " Новоуральская СОШ"