10. Измерение звуковых файлов

10 класс

Измерение звуковой информации

Подготовил:

Учитель информатики МАОУ СОШ № 19

Шорохова Светлана Сергеевна

Сегодня на уроке:

• Немного из истории
• А что же такое звук?
• Восприятие звука человеком
• Определения
• Частота дискретизации
• Информационный объём звукового файла
• Решение задач

Немного из истории:

С начала 9О-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.

А что же такое звук?

Звук представляет собой непрерывный сигнал — звуковую волну с меняющейся амплитудой и частотой.

Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека.

Чем больше частота сигнала, тем выше тон. 

Частота звуковой волны выражается числом колебаний в секунду и измеряется  в герцах  (Гц).

  Восприятие звука человеком

В аналоговой форме  звук представляет собой волну, которая характеризуется:

• Высота звука  определяется частотой колебаний вибрирующего тела.
• Громкость звука  определяется энергией колебательных движений, то есть амплитудой колебаний. 
• Длительность звука  - продолжительность колебаний.
• Тембром звука  называется окраска звука.

Герц  (Гц или Hz) — единица измерения частоты колебаний.   1 Гц= 1/с.

Восприятие звука человеком

Человеческое ухо может воспринимать звук с частотой от 20 колебаний в секунду (20 Герц, низкий звук) до 20 000 колебаний в секунду (20 КГц, высокий звук).

Волны с частотой меньше 16 Гц называют инфразвуковыми , а с частотой больше 20000 Гц - ультразвуковыми .

Определения

Количество бит, отводимое на один звуковой сигнал, называют   глубиной кодирования звука .

При кодировании звуковой информации непрерывный сигнал заменяется  дискретным , то есть превращается в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

Процесс перевода звуковых сигналов от непрерывной формы представления к дискретной, цифровой форме называют   оцифровкой .

Частота дискретизации

Частота дискретизации  — количество измерений уровней сигнала за 1секунду:

- 1 (одно) измерение в секунду соответствует частоте 1 Гц;

- 1000 измерений в секунду соответствует частоте 1 кГц.

Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирование звука. Количество различных уровней сигнала или состояний при данном кодировании можно рассчитать по формуле

N=2 I =2 16 =65536

Информационный объём звукового файла

Информационный объём моноаудиофайла:

V = T⋅D⋅i

T — общая длительность звучания (секунд), 

D — частота дискретизации (Гц), 

i — глубина кодирования (бит).

Информационный объём стереоаудиофайла:

V = 2 ⋅ T⋅D⋅i

Задача 1

Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 20 с, если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно 8 бит и 8 кГц.

Задача 2

Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 32 кГц его объем равен 700 Кбайт.

Задача 3

Аналоговый звуковой сигнал был дискретизирован сначала с использованием 256 уровней интенсивности сигнала (качество звучания радиотрансляции), а затем с использованием 65536 уровней интенсивности сигнала (качество звучания аудио-CD). Во сколько раз различаются информационные объемы оцифрованного звука?

Задачи:

• Определите качество звука (качество радиотрансляции, среднее качество, качество аудио-CD) если известно, что объем стериоаудиофайла длительностью звучания в 10 сек. Равен 940 Кбайт;
• Оцените информационный объем стериоаудиофайла длительностью звучания 30 с, если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно 8 бит и 8 кГц;
• Записали звуковой файл длительностью 30 с с "глубиной" кодирования 8 бит и частотой дискретизации 8 кГц. Какой объем занимает данный файл?