Презентация - Кодирование звуковой информации

Слайд 1

Кодирование звуковой информации

Слайд 2

У всех источников звука имеются колеблющиеся части, которые приводят в колебательное движение частицы окружающей среды (воздуха) → распространяющаяся звуковая волна вызывает колебательное движение барабанной перепонки уха человека, которое воспринимается мозгом как звук → не все источники колебаний являются источниками звука → звук – механические колебания в частотном диапазоне от 16 Гц до 22000 Гц

Слайд 3

Упругие волны в воздухе с частотой от 16 до 20000 Гц вызывают у человека звуковые ощущения. Волны с частотой меньше 16 Гц называют инфразвуковыми, а с частотой больше 20 000 Гц - ультразвуковыми.

Слайд 4

Частота
Источники звука
Источники колебаний

Слайд 5

Чтобы измерять громкость звука применяют специальную единицу "децибел" (дБ)
Характерный звук Громкость, измеренная в децибелах
Нижний предел чувствительности человеческого уха 0
Шорох листьев 10
Разговор 60
Гудок автомобиля 90
Реактивный двигатель 120
Болевой порог 140

Слайд 6

Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон.

Слайд 7

Звуки различной громкости

Слайд 8

Звуки различной высоты

Слайд 9

Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

Слайд 10

Схема преобразования звуковой волны в двоичный код

Слайд 11

Схема воспроизведения звука, сохранённого в памяти ЭВМ
Звуковая волна
Звуковая плата (аудиоадаптер)
Память ЭВМ
Динамик

Слайд 12

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 А(t) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность “ступенек”.

Слайд 13

Процесс преобразования непрерывного аналогового сигнала в дискретный (прерывистый) называется временной дискретизацей.

Слайд 14

Временная дискретизация
Т
2Т
Время
Громкость

Слайд 15

Временная дискретизация
Громкость
Время

Слайд 16

Временная дискретизация
Т
Время
Громкость

Слайд 17

Временная дискретизация
Т
Время
Громкость

Слайд 18

Временная дискретизация
Т
Время
Громкость

Слайд 19

Количество измерений уровня звукового сигнала за 1 секунду называют частотой дискретизации.

Слайд 20

Зависимость качества звука от частоты дискретизации

Слайд 21

Т
N →∞
Количество уровней громкости при дискретизации по времени
Время
Громкость

Слайд 22

N →∞
Изменение качества звука при дискретизации по уровню
Т
N = 4
Время
Громкость

Слайд 23

N = 4
N = 8
Изменение качества звука при дискретизации по уровню
Т
Время
Громкость

Слайд 24

Количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука называют глубиной кодирования звука.

Слайд 25

Зависимость качества звука от глубины кодирования

Слайд 26

Соответствие звуков различных характеристик некоторым источникам звука
8 кГц
44,1 кГц
Радиотрансляция
AudioCD
192 кГц
DVD-Audio
8 бит
16 бит
24 бит

Слайд 27

Расчёт объёма звукового файла
I=k·ν·i·t

Где I – размер (объём) звукового файла k – количество дорожек в записи (k=1 – моно, k=2 – стерео) ν – частота дискретизации (в Герцах) i – глубина кодирования (в битах) t – время звучания (в секундах)

Слайд 28

Оценка объёма звукового файла
Ю. Антонов «Белый теплоход», время звучания 3 мин 18 сек, качество аудио-CD диска, стерео
Дано: ν = 44,1 кГц I = 16 бит t = 3 мин 18 с k = 2
Найти: V
Решение: 44,1 кГц = 44100 Гц 3 мин 18 с = 198 с V = k ν I t = 2·44100 Гц·16 бит·198 с = = 279417600 бит = 34927200 байт ≈ ≈ 34108,6 Кб ≈ 33,3 Мб Ответ: V = 33,3 Мб

Слайд 29

Изменение качества при сжатии звуковых файлов
Спектрограмма несжатого звука (формат WAV)
Спектрограмма сжатого звука (формат mp3, битрейт 128 кбит/с)
Спектрограмма сжатого звука (формат WMA, битрейт 128 кбит/с)

Слайд 30

Звук «живой» и оцифрованный

Слайд 31

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

Слайд 32

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