'

Кодирование звука

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Кодирование звука Временная дискретизация http://www.uchportal.ru/load/18-1-0-22914


Слайд 1

l ? Непрерывная звуковая волна Длина волны. Величина обратная частоте. Чем она больше, тем звук ниже Амплитуда колебаний. Чем она больше, тем звук громче


Слайд 2

Основные характеристики звука Длина волны и частота: l = 1/? Чем больше длина волны, тем меньше частота. Измеряется в количестве колебаний в секунду (1/сек) Амплитуда колебаний. Соответствует громкости звука. Громкость измеряется в децибелах (дБ)


Слайд 3

Громкость звука


Слайд 4

Временная дискретизация звука Процесс разбиения непрерывной звуковой волны на отдельные (дискретные) временные участки, для которых может быть установлены различные уровни громкости


Слайд 5

Частота дискретизации Для записи аналогового сигнала и его преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой карте Качество звука зависит от количества измерений уровня звука в секунду Количество измерений уровня звука в единицу времени называется частотой дискретизации Частота дискретизации лежит в диапазоне от 8 000 до 48 000 измерений в секунду


Слайд 6

Глубина дискретизации Каждому дискретному временному отрезку – каждой «ступеньке» – присваивается определенный уровень громкости (N), для кодирования которых требуется определенный объем информации (I) Глубина кодирования звука – количество информации, необходимое для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука N = 2I


Слайд 7

Пример Известна глубина кодирования – 16 бит (I). Рассчитать количество возможных уровней громкости внутри одного измерения звука (N) По формуле N = 2I находим: N = 216 = 65 536 Каждому уровню громкости присваивается одно из 65 536 значений, которое кодируется двоичными числами от 0000 0000 0000 0000 (минимальный уровень) до 1111 1111 1111 1111 (максимальный уровень)


Слайд 8

Вопрос: назовите основные характеристики аналогового звука Частота (количество вершин на единицу длины оси абсцисс) От нее зависит высота тона звука. Измеряется в 1/сек Амплитуда (высота вершин на графике – координаты по оси ординат) От нее зависит громкость звука Измеряется в децибелах


Слайд 9

Вопрос: назовите основные характеристики цифрового звука Частота дискретизации (количество «ступенек» на единицу длины оси абсцисс) Определяет высоту тона звука Измеряется в 1/сек Глубина дискретизации (на сколько частей может быть разбита одна «ступенька» на графике в высоту) Определяет громкость звука Измеряется в битах


Слайд 10

Качество оцифрованного звука Совокупная характеристика качества цифрового звука – профессиональный термин звукорежиссеров и DJ’ев – битрейт, представляет собой произведение количества каналов на частоту и на глубину дискретизации . Измеряется: бит ? 1/сек = бит/сек


Слайд 11

Качество оцифрованного звука Самое низкое качество цифрового звука (качество телефонной связи) соответствует: 8 000 измерений в секунду (1/сек) 8 бит глубины звука Один канал (моно) Битрейт: 1 ? 8 ? 8000 = 64000 = 62,5 кбит/сек


Слайд 12

Качество оцифрованного звука Самое высокое качество цифрового звука (аудио-CD) соответствует: 48 000 измерений в секунду (1/сек) 16 бит глубины звука Два канала (стерео) Битрейт: 48 000 ? 16 ? 2 = 1 536 000 ? 1,5 Мбит/сек Современные аудиосистемы кроме стерео поддерживают т.н. квадрозвук – 4 канала


Слайд 13

Информационный объем звукового файла Чем выше качество звука, тем больше требуется дискового пространства для его хранения и оперативной памяти для его обработки. Информационный объем определяется как произведение глубины и частоты дискретизации на длительность воспроизведения и на количество каналов (или произведение битрейта на длительность)


Слайд 14

Пример Определить информационный объем 5-секундной стереозвуковой дорожки с глубиной кодирования 16 бит и частотой дискретизации 24 000 1/с Решение: 16 бит ? 24 000 1/сек ? 5 сек ? 2 (канала) = = 3 840 000 бит = 468,75 кБ


Слайд 15

Программное обеспечение для работы со звуком Различают: Средства записи звука Звуковые редакторы Плееры


Слайд 16

Хранение цифрового звука В виде аудиотреков на аудио-CD В виде звуковых файлов


Слайд 17

Хранение цифрового звука. Audio Track Аудиотрек представляет собой формат записи звука в виде непрерывного цифрового потока. Аналогично звуковым дорожкам на виниловых дисках. Звук хранится без сжатия. Аудиодорожка воспринимается компьютером, как файл с расширением *.cda (Compact Disk Audio). Он хорошо воспроизводится плеером, но его нельзя скопировать.


Слайд 18

Хранение цифрового звука. Звуковые файлы Наиболее распространенные форматы звуковых файлов: wav (wave) wma (Windows Media Audio) mid (midi) mp3 и др. Из них только wav хранит несжатый звук, все остальные используют сжатие


Слайд 19

Сжатие звуковой информации При сохранении звука в форматах со сжатием происходит отбрасывание не воспринимаемых человеческим ухом частот с малой амплитудой. Сжатие до десятков раз Потеря информации, что может привести к ухудшению качества звука


Слайд 20

Работа со сжатым звуком При работе со сжатым звуком файл сначала распаковывается и только потом поступает на обработку плеером или редактором. Для распаковки/сжатия аудио применяются специальные программы аудиокодеки (Audio Coder/Decoder)


Слайд 21

Задание 1 Звуковая плата производит кодирование аналогового звукового сигнала. Какое количество информации необходимо для кодирования каждого из 65 536 возможных уровней громкости сигнала? Решение: 2i = 65 536 216 = 65 536 I = 16


Слайд 22

Задание 2 Определить информационный объем 10-секундной звуковой дорожки при: Моно, 8 бит, 8 000 измерений Стерео, 16 бит, 48 000 измерений Решение: 1 ? 8 ? 8 000 ? 10 = 640 000 = 78,1 (кБ) 2 ? 16 ?48 000 ? 10 = 15 360 000 = 1,83 (МБ)


Слайд 23

*Задание 3 Определить длительность звукового файла, который может уместиться на дискете 3,5’’. Учесть, что для хранения данных на дискете доступно 2 847 секторов, объемом 512 байт каждый. Моно, 8 бит, 8 000 измерений Стерео, 16 бит, 48 000 измерений


Слайд 24

*Задание 3. Решение


Слайд 25

Задание 4 Подсчитать, сколько места будет занимать одна минута цифрового стереозвука с частотой 44.1 кГц и разрядностью 16 бит Решение. Число каналов: 2 Длительность звучания: 60 сек Частота дискретизации: 44,1 * 1 000 = 44 100 Гц (44 100 1/сек) Разрядность: 16 бит Информационный объем: 2 * 60 * 44 100 * 16 = = 84 672 000 бит = = 10 584байт ? 10 Мб


Слайд 26

Задание 5 Подсчитать, сколько места будет занимать две минуты цифрового стереозвука с частотой 11 кГц и разрядностью 16 бит Решение. Число каналов: 2 Длительность звучания: 2 * 60 = 120 сек Частота дискретизации: 11 * 1 000 = = 11 000 Гц (11 000 1/сек) Разрядность: 16 бит Информационный объем: 2 * 120 * 11 000 * 16 = = 42 240 000 бит = = 5 280 000байт ? 5 Мб


Слайд 27

Задание 6 Подсчитать, сколько места будет занимать семь минут цифрового монозвука с частотой 22 кГц и разрядностью 8 бит Решение. Число каналов: 1 Длительность звучания: 7 * 60 = 420 сек Частота дискретизации: 22 * 1 000 = = 22 000 Гц (22 000 1/сек) Разрядность: 8 бит Информационный объем: 1 * 420 * 22 000 * 8 = = 73 920 000 бит = = 9 240 000 байт ? 8,8 Мб


Слайд 28

Задание 7 Подсчитать, сколько места будет занимать три минуты цифрового стереозвука с частотой 32 кГц и разрядностью 8 бит Решение. Число каналов: 2 Длительность звучания: 3 * 60 = 180 сек Частота дискретизации: 32 * 1 000 = = 32 000 Гц (32 000 1/сек) Разрядность: 8 бит Информационный объем: 2 * 180 * 32 000 * 8 = = 92 160 000 бит = = 11 520 000 байт ? 11 Мб


Слайд 29

Задание 8 Какой объем данных имеет моноаудиофайл, длительность звучания которого 1 секунда, при среднем качестве звука (16 бит, 24 кГц)? Решение. Число каналов: 1 Длительность звучания: 1 с Частота дискретизации: 24 * 1 000 = = 24 000 Гц (24 000 1/сек) Разрядность: 16 бит Информационный объем: 1 * 1 * 24 000 * 16 = = 384 000 бит = = 48 000 байт ? 47 кб


Слайд 30

Задание 9 Рассчитайте объем стереоаудиофайла длительностью 20 секунд при 20-битном кодировании и частоте дискредитации 44.1 кГц. Решение. Число каналов: 2 Длительность звучания: 20 с Частота дискретизации: 44,1 * 1 000 = = 44 100 Гц (44 100 1/сек) Разрядность: 20 бит Информационный объем: 2 * 20 * 44 100 * 20 = = 35 280 000 бит = = 4 410 000 байт ? 4,2 Мб


Слайд 31

Задание 10 Определите количество уровней звукового сигнала при использовании 8-битных звуковых карт Решение. Количество возможных уровней громкости сигнала N = 2I N = 28 N = 256 Ответ: а. 256 уровней


Слайд 32

Задание 11 Подсчитать объем файла с 10 минутной речью записанного с частотой дискретизации 11 025 Гц и разрядностью кода 4 бита на 1 измерение. Решение. Число каналов: речь принято записывать в режиме моно (1 канал) Длительность звучания: 10 * 60 = 600 сек Частота дискретизации: 11 025 Гц (11 025 1/сек) Разрядность: 4 бит Информационный объем: 1 * 600 * 11 025 * 4 = = 26 460 000 бит = = 3 307 500 байт ? 3,15 Мб


Слайд 33

Задание 12 Подсчитать время звучания звукового файла объемом 3,5 Мбайт, содержащего стереозапись с частотой дискретизации 44 100 Гц и разрядностью кода 16 бит на 1 измерение Решение. Число каналов: 2 Длительность звучания: Х Частота дискретизации: 44 100 Гц (44 100 1/сек) Разрядность: 16 бит Информационный объем: 2 * Х * 44 100 * 16 = 3,5 (Мб) 1 411 200*Х = 29 360 128 Х = 20,8 (сек)


Слайд 34

Задание 13 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? Решение. Число каналов: X. Пусть Х=1 Длительность звучания: 60 сек Частота дискретизации: Y Разрядность: Z (8 или 16) Информационный объем: 2,6Мб = 21 810 381 бит 1 * 60 * Y * Z = 21 810 381 YZ = 363 506,35 При Y=8 Z=45438 Гц = 45,44 кГц ? 44,1 кГц (standard) При Y=8 Z=22719 Гц = 22,72 кГц ? 22,05 кГц (standard)


Слайд 35

Задание14 Объем свободной памяти на диске 5,25 Мб, разрядность звуковой платы 16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц? Решение. Число каналов: неизвестно, принимаем 1 Длительность звучания: Х Частота дискретизации: 22,05 * 1 000 = 22 500 Гц Разрядность: 16 бит Информационный объем: 5,25 Мб = 44 040 192 бит 1 * Х * 22500 * 16 = 5,25 (Мб) 360 000*Х = 44 040 192 Х = 122,3 (сек)


Слайд 36

Задание 15 Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на диске 1,3 Мб, разрядность звуковой платы 8. С какой частотой дискретизации записан звук? Решение. Число каналов: X. Пусть Х=1 Длительность звучания: 60 сек Частота дискретизации: Y Разрядность: 8 бит Информационный объем: 1 * 60 * Y * 8 = 1,3 (Мб) 480Y = 10 905 190 (бит) Х ? 22 719 (бит/сек) ? ? Х ? 22,05 кБит/сек (st.)


×

HTML:





Ссылка: