Кодирование и обработка звуковой информации

Урок 12. 8 класс

Учитель: Брух Т.В.

Дата: _____________

Тема урока: «Кодирование и обработка звуковой информации».

Цели урока: а) познакомить учащихся с принципами кодирования звуковой информации; создать условия для формирования навыков создания и обработки звуковой информации;

б) развитие кругозора, осмысленного восприятия действительности, логического мышления;

в) воспитание самостоятельности, работы в коллективе;

План урока:

1) Организационный момент, постановка плана и целей урока:

2) Проверка Д\з

Решить кроссворд для повторения темы: «Графика»

1. Область, занимающаяся работой с графической информацией

2. Процесс оцифровки изображения

3. Характеристика изображения

4. Один из основных составляющих цветов

5. Наименьший элемент растрового изображения

6. Один из основных составляющих цветов

7. Графический параметр экрана монитора

8. Часть устройства вывода графической информации

3) Изучение нового материала

1. Оцифровка звука: как это делается.

2. Как улучшить качество звуковой информации?

3. Как рассчитать объем звуковых данных?

• Что представляет из себя звук?

• Каким по типу является звуковой сигнал?

• Как аналоговый звуковой сигнал преобразовать в дискретный?

1. Оцифровка звука

Что такое звук? Звук – это звуковая волна с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Для человека звук тем громче, чем больше амплитуда сигнала, и тем выше тон, чем больше частота сигнала.

Звуковые сигналы могут быть аналоговыми и дискретными?

Приведите примеры, по аналогии с графикой, аналогового и дискретного звука.

Схема кодирования звука.

Звуковая

волна

Микрофон

Переменный ток

Звуковая плата

Двоичный код

Память

ЭВМ

Схема декодирования

Память

ЭВМ

Двоичный код

Звуковая плата

Переменный ток

Динамик

Звуковая

волна

Значит, для того чтобы ввести сигнал в компьютер необходимо его оцифровать. Процесс оцифровки звука называется временная дискретизация.

При этом процессе звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Данный метод называется импульсивно- амплитудной модуляцией (PCM).

Таким образом, гладкая кривая заменяется последовательностью «ступенек» - обозначающих громкость звука. Чем больше «ступенек», тем больше количество уровней громкости, тем больше количество информации будет нести значение каждого уровня и более качественным будет звучание.

2. Характеристики оцифрованного звука.

Качество звука зависит от двух характеристик – глубина кодирования звука и частоты дискретизации.

Глубина кодирования звука (I) – это количество бит, используемое для кодирования различных уровней сигнала. Тогда общее количество уровней (N) можно вычислить по уже знакомой нам формуле: N=2^I.

Например, если звуковая карта обеспечивает 16-битовую глубину кодирования звука, то общее количество различных уровней будет - 65536.

Частота дискретизации (M) – это количество измерений уровня звукового сигнала в единицу времени. Это характеристика показывает качество звучания. Измеряется в Гц. Одно измерение за одну секунду соответствует 1Гц., 1000 измерений за 1 секунду – 1 КГц. Частота дискретизации звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц. При частоте 8 кГц – качество звукового сигнала соответствует качеству радиостанции, а при 48 кГц – качеству звучания аудио-CD.

Высокое качество звучания достигается при частоте дискретизации 44,1 кГц и глубине кодирования=16 бит и запись на двух звуковых дорожках («стерео» режим). Для низкого качества звучания характерны: М= 11 кГц, I= 8 бит и запись на одной звуковой дорожке («моно» режим).

Для того чтобы найти общий объем звуковой информации, необходимо воспользоваться следующей формулой: V=M*I*t, где М – частота дискретизации (в Гц), I- глубина кодирования (в битах), t- время звучания (в сек.).

Пример.

Звук воспроизводится в течение 10 секунд при частоте 22,05 кГц и глубине звука 8 бит. Определить его размер (в Мб).

Решение:

М = 22,05*1000= 22050 Гц

V=22050*10*8=1764000 бит =220500 байт =215 Кб = 0,2 Мб.

4) Закрепление изученного материала.

Решение задач

У доски:

Определить объем памяти для хранения моноаудиофайла, время звучания которого составляет пять минут при частоте дискретизации 44 кГц и глубине кодирования 16 бит.

Решение: t = 5*60 = 300 сек.

М=44*1000=44000 Гц

V=М*I*t=300*16*44000=211 200 000 бит=26 400 000 байт = 25 781,25 Кб = 25 Мб

По рядам:

а) Объем звуковой записи – 5,25 Мб, глубина кодирования – 8 бит. Звуковая информация записана с частотой дискретизации 44,1 кГц. Какова длительность звучания такой информации?

Решение:

V=5,25*8*1024*1024=44 040 192 бита

М = 44,1*1000=44100 Гц

t=V/(M*I)= 44 040 192/(44100*8)= 44 040 192/352 800=124 сек=2 минуты

б) Одна минута записи звуковой информации занимает на диске 1,3 Мб, глубина кодирования равна 16 бит. С какой частотой дискретизации записан звук?

Решение:

V=1,3*8*1024*1024=10 905 190,4 бит

М= V/(t*I)= 10 905 190,4/(60*16)= 10 905 190,4/960=11359 Гц=11 КГц

5) Итоги урока:

• Что представляет из себя звук?

• Каким по типу является звуковой сигнал?

• Как аналоговый звуковой сигнал преобразовать в дискретный?

• Каковы характеристики оцифрованного звука?

• По какой формуле можно вычислить объем звукового сигнала?

• Каково высокое и низкое качество звучания?

6) Д/з

П. 3.1