close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

кодирование звуковой информации

код для вставкиСкачать
Тема урока: «Кодирование звуковой информации»
Кодирование звуковой информации.htm
Кодирование звуковой информации
С
начала
90
-
х
годов
персональные
компьютеры
получили
возможность
работать
со
звуковой
информацией
.
Каждый
компьютер,
имеющий
звуковую
плату,
микрофон
и
колонки,
может
записывать,
сохранять
и
воспроизводить
звуковую
информацию
.
Процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера
:
Процесс воспроизведения звуковой информации, сохраненной в памяти ЭВМ
:
Звук
представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Программное обеспечение компьютера в настоящее время позволяет непрерывный звуковой сигнал преобразовывать в последовательность электрических импульсов, которые можно представить в двоичной форме.
В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.
Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени A
(
t
) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность «ступенек
».
Звуковая волна
Каждой «ступеньке» присваивается
значение
уровня громкости звука, его код(1, 2, 3 и так
далее). Уровни громкости
звука можно
рассматривать как набор
возможных
состояний, соответственно,
чем большее
количество уровней
громкости будет выделено
в процессе
кодирования, тем большее
количество
информации будет нести значение
каждого уровня и тем более
качественным
будет звучание.
Аудиоадаптер
(звуковая плата)
±
специальное устройство, подключаемое
к компьютеру, предназначенное для
преобразования электрических
колебаний звуковой частоты в числовой
двоичный код при вводе звука и для
обратного преобразования (из числового
кода в электрические колебания) при
воспроизведении звука. В процессе записи звука аудиоадаптер с
определенным периодом измеряет
амплитуду электрического тока и заносит
в регистр двоичный код полученной величины.
Затем полученный код из регистра
переписывается в оперативную память
компьютера. Качество компьютерного звука
определяется характеристиками
аудиоадаптера: •
Частотой дискретизации •
Разрядностью(глубина звука)
.
Частота временной дискретизации
-
это количество измерений входного
сигнала за 1 секунду. Частота измеряется
в герцах
(Гц). Одно измерение за одну
секунду соответствует частоте 1 Гц. 1000
измерений за 1 секунду ±
1 килогерц
(кГц). Характерные частоты
дискретизации аудиоадаптеров: 11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц и др
.
Разрядность регистра
(глубина звука)
число бит в регистре аудиоадаптера
(количество уровней звука). Разрядность определяет точность измерения
входного
сигнала . Чем больше разрядность,тем меньше
погрешность каждого отдельного
преобразования
величины электрического сигнала в
число и обратно.
Если разрядность равна 8 (16) , то при
измерении
входного сигнала может быть получено 2
8
=
256
(2
16
=65536) различных значений. Очевидно, 16
разрядный аудиоадаптер точнее кодирует и
воспроизводит звук, чем 8
-
разрядный.
Современные звуковые карты обеспечивают 16
-
битную глубину кодирования звука. Количество различных уровней сигнала (состояний при данном кодировании) можно рассчитать по формуле:
N
= 2
I
= 2
16
= 65536, где I
—
глубина звука.
Таким образом, современные звуковые карты могут обеспечить кодирование 65536 уровней сигнала. Каждому значению амплитуды звукового сигнала присваивается 16
-
битный код.
При двоичном кодировании непрерывного звукового сигнала он заменяется последовательностью дискретных уровней сигнала. 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.
Звуковой файл
файл, хранящий звуковую информацию в числовой двоичной форме Задача Определить информационный объем стерео аудио файла длительностью звучания 1 секунда при высоком качестве звука(16 битов, 48 кГц).
Запись условия
T=1 сек
I=16 бит
H= 48 кГц
Стерео -
×
2
V=?
Решение
V= T ×
I
×
H
×
2
V=1 ×
16
×
48 000 ×
2=
1536000 бит/8 =192000 байт/1024 = 187,5 Кбайт
Задача (
самостоятельно
)
Определить информационный объем цифрового аудио файла длительностью звучания которого составляет 10 секунда при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8
битов
.
Запись условия
T=1
0
сек
I=8 бит
H= 22,05 кГц
Моно
-
×
1
V=?
Решение
V= T ×
I
×
H
×
2
V=1
0
×
8
×
22 0
5
0 ×
1
=
10 ×
8 ×
22 050 бит/8 = 220500 байт/1024 = 215,332/1024 Кбайт = 0,21 Мбайт
Решение задач. (Учебник: Информатика, задачник
-
практикум 1 том)
№ 90
•
Определить объем памяти для хранения цифрового аудио
-
файла, время звучания которого составляет две минуты при частоте дискретизации 44,1 кГц и разрешении 16 битов.
№ 91
•
В распоряжении пользователя имеется память объемом 2,6 Мб. Необходимо записать цифровой аудиофайл с длительностью звучания 1 минута. Какой должна быть частота дискретизации и разрядность?
№ 92
•
Объем свободной памяти на диске ²
5,25 Мб, разрядность звуковой платы ²
16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц?
№ 93
•
Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на дис
ке 1,3 Мб, разрядность звуковой платы -
8. С какой частотой дискретизации записан звук?
№ 94
•
Какой объем памяти требуется для хранения цифрового аудиофайла с записью звука высокого качества при условии, что время звучания составляет 3 минуты?
№ 95
•
Цифровой аудиофайл содержит запись звука низкого качест
ва (звук мрачный и приглушенный). Какова длительность звучания файла, если его объем составляет 650 Кб?
№ 96
•
Две минуты записи цифрового аудиофайла занимают на диске 5,05 Мб. Частота дискретизации ²
22 050 Гц. Какова раз
-
рядность аудиоадаптера?
№ 97
•
Объем свободной памяти на диске ²
0,1 Гб, разрядность зву
-
ковой платы ²
16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 44 100 Гтт?
Ответы
•
№ 92
124,8 секунды.
•
№ 93
22,05 кГц.
•
№ 94
Высокое качество звучания достигается при частоте дискретизации 44,1 кГц и разрядности аудиоадаптера, равной 16. Требуемый объем памяти ²
15,1 Мб.
•
№ 95
Для мрачного и приглушенного звука характерны следующие параметры: частота дискретизации ²
11 кГц, разрядность аудиоадаптера ²
8. Длительность звучания равна 60,5 с.
•
№ 96
16 битов.
•
№ 97
20,3 минуты.
•
Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке длиной в 20 символов, первоначально записанного в 2
-
байтном коде Unicode, в 8
-
битную кодировку КОИ
-
8. На сколько бит уменьшилась длина сообщения? Решение 1) при 16
-
битной кодировке объем сообщения = 16 *20 бит 2) когда его перекодировали в 8
-
битный код, его объем стал = 8 *20 бит
3) таким образом, сообщение уменьшилось на 16·20 ±
8∙20 = 320
-
160 =160 бит или 16∙20 ±
х=8·20 320
-
х =160 х=160 бит
Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке, первоначально записанного в 16
-
битном коде Unicode, в 8
-
битную кодировку КОИ
-
8. При этом информационное сообщение уменьшилось на 480 бит. Какова длина сообщения в символах? •
Решение
•
1) Обозначим через х количество символов •
2) Тогда при 16
-
битной кодировке объем сообщения 16·х бит •
3) Когда его перекодировали в 8
-
битный код, его объем стал равен 8·х бит •
4) Зная, что информационное сообщение уменьшилось на 480 бит, имеем х·16 ±
480 = х·8 х·8 = 480 х = 60 символов
•
В некоторой стране автомобильный номер состоит из 7 символов. В качестве символов используют 18 различных букв и десятичные цифры в любом порядке. Каждый такой номер в компьютерной программе записывается минимально возможным и одинаковым целым количеством байтов, при этом используют посимвольное кодирование и все символы кодируются одинаковым и минимально возможным количеством битов. Определите объем памяти, отводимый этой программой для записи 60 номеров. •
Решение 1) Найдѐм сколько всего используется символов 18+10=28 символов 2) Тогда 1 символ кодируется 5 битами
(2 4
< 28< 2 5
) 3) Отсюда 1 номер занимает объем в памяти 5 бит*7 символов= 35 бит ~ 5 байт (т.к. байт только целое число)
4) Объем памяти = 5 байт * 60 номеров = 300 байт
•
Для регистрации на сайте некоторой страны пользователю требуется придумать пароль. Длина пароля ±
ровно 11 символов. В качестве символов используются десятичные цифры и 12 различных букв местного алфавита, причѐм все буквы используются в двух начертаниях: как строчные, так и заглавные (регистр буквы имеет значение). Под хранение каждого такого пароля на компьютере отводится минимально возможное и одинаковое целое количество байтов, при этом используется посимвольное кодирование и все символы кодируются одинаковым и минимально возможным количеством битов. Определите объѐм памяти, который хранит 60 паролей. •
Решение 1)
Найдѐм сколько всего используется символов 10+12·2=34 символа
2)
Тогда 1 символ кодируется 6 битами (2 5
< 34 < 2 6
) 3)
Отсюда 1 символ занимает объем в памяти 6 бит *11 символов=66 бит
~
9 байт 4)
Объем памяти = 9 байт*60 паролей = 540 байт
•
Репетиционный экзамен в школе сдают 125 человек. Каждому из них выделяют специальный номер, идентифицирующий его в автоматической системе проверки ответов. При регистрации участника для записи его номера система использует минимально возможное количество бит, одинаковое для каждого участника. Каков объѐм информации в битах, записанный устройством после регистрации 60 участников? •
Решение •
1)Найдѐм сколько бит потребуется для кодирования 125 человек 7 бит •
(2 6
<125<2 7
) •
2) 7 бит · 60 участников = 420 бит
Автор
natalij28
Документ
Категория
Образование
Просмотров
3 193
Размер файла
202 Кб
Теги
информатика 10 класс
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа