sotrud.ru 1

Тема: Кодирование и обработка звуковой информации.

Цель: познакомить с алгоритмом кодирования звуковой информации, дать определение пространственной и временной дискретизации, частоте дискретизации, глубины кодирования; развивать логическое мышление, воспитывать культуру поведения на уроках информатики.

Оборудование: Дидактические материала

Ход урока


  1. Организационное начало

Приветствие. Работа с дежурными.

  1. Повторительно-обучающая работа

Фронтальный письменный опрос:

- формы представления графической информации в компьютере?

- Что такое пиксель?

- Что такое палитра?

- Что такое глубина цвета?

- Как рассчитать информационный объем графического изображения?

- Что такое разрешающая способность?

- Перечислите модели кодирования графического изображения.

Фронтальное решение задания:

Для хранения изображения размером a*a необходимо 32 Кб памяти. Найдите a, если количество цветов в палитре 65536.

Подведение итогов этапа

  1. Работа по осмыслению и усвоению нового материала

Сообщение темы и цели урока

Изложение нового материала

Звук представляет собой рас­пространяющуюся в воздухе, воде или другой среде волну (колебания воздуха или другой среды) с непрерывно меняю­щейся амплитудой и частотой. Человек воспринимает зву­ковые волны с помощью слуха в форме звука различной громкости и тона. Чем больше амплитуда звуковой волны, тем громче звук, чем больше частота колебаний, тем выше тон звука.

Таблица 1.5. Громкость звука

Звук


Громкость, дБ

Нижний предел чувствительности человеческого уха

0

Шорох листьев

10

Разговор

60

Гудок автомобиля

90

Реактивный двигатель

120

Болевой порог

140

Временная дискретизация.

Для того чтобы ком­пьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сиг­нал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие вре­менные участки, причем для каждого такого участка уста­навливается определенный уровень громкости.

Таким образом, непрерывная зависимость громкости звука от времени A(t) заменяется на дискретную последова­тельность уровней громкости.

Частота дискретизации.

Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате. Качество по­лученного цифрового звука зависит от количества измере­ний громкости звука в единицу времени, т. е. частоты дис­кретизации. Чем большее количество измерений производится за одну секунду (чем больше частота дискре­тизации), тем точнее «лесенка» цифрового звукового сигна­ла повторяет кривую аналогового сигнала.


Частота дискретизации звука — это количество измерений громкости звука за одну секунду.

Частота дискретизации звука может лежать в диапазоне от 8000 до 48000 измерений громкости звука за одну секунду.

Глубина кодирования.

Каждой «ступеньке» присваива­ется определенный уровень громкости звука. Уровни гром­кости звука можно рассматривать как набор N возможных состояний, для кодирования которых необходимо опреде­ленное количество информации I, которое называется глу­биной кодирования звука.

Глубина кодирования звука — это количество ин­формации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука.

Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука можно рассчитать по формуле (1.1). Пусть глубина кодирования звука составляет 16 битов, тогда количество уровней громкости звука равно:

N = 2i = 216 = 65 536.

В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код, наи­меньшему уровню громкости будет соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему — 1111111111111111.

Качество оцифрованного звука.

Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным бу­дет оцифрованный звук. Самое низкое качество оцифрован­ного звука, соответствующее качеству телефонной связи, бу­дет при частоте дискретизации 8000 раз в секунду, глубине дискретизации 8 битов и записи одной звуковой дорожки (режим моно). Самое высокое качество оцифрованного зву­ка, соответствующее качеству аудио-CD, будет при частоте дискретизации 48 000 раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек (режим стерео).

Необходимо помнить, что чем выше качество цифрового звука, тем больше информационный объем звукового фай­ла. Можно оценить информационный объем цифрового стереозвукового файла длительностью звучания одна се­кунда при среднем качестве звука (16 битов, 24 000 измере­ний в секунду). Для этого глубину кодирования необходимо умножить на количество измерений в одну секунду и умно­жить на 2 (стереозвук): V=i*µ*k*t


16 битов • 24 000 • 2 = 768 000 битов = = 96 000 байтов = 93,75 Кбайт.

Звуковые редакторы.

Звуковые редакторы позволяют не только записывать и воспроизводить звук, но и редактиро­вать его. Оцифрованный звук представляется в звуковых ре­дакторах в наглядной форме, поэтому операции копирова­ния, перемещения и удаления частей звуковой дорожки можно легко осуществлять с помощью мыши. Кроме того, можно накладывать звуковые дорожки друг на друга (мик­шировать звуки) и применять различные акустические эф­фекты (эхо, воспроизведение в обратном направлении и др.).

Звуковые редакторы позволяют изменять качество циф­рового звука и объем звукового файла путем изменения час­тоты дискретизации и глубины кодирования. Оцифрован­ный звук можно сохранять без сжатия в звуковых файлах

в универсальном формате WAV, а также в формате со сжа­тием МРЗ.

При сохранении звука в форматах со сжатием отбра­сываются «избыточные» для человеческого восприя­тия звуковые частоты с малой амплитудой, совпадаю­щие по времени со звуковыми частотами с большой амплитудой. Применение такого формата позволяет сжимать звуковые файлы в десятки раз, однако при­водит к необратимой потере информации (файлы не могут быть восстановлены в первоначальном виде).


  1. Работа по выработке практических навыков и умений

1. Задание с выборочным ответом. Звуковая плата производит двоичное кодирование аналогового звукового сигнала. Какое количество информации необходимо для кодирования каждо­го из 65 536 возможных уровней громкости сигнала?

2. Оценить информацион­ный объем цифровых звуковых файлов длительностью 10 се­кунд при глубине кодирования и частоте дискретизации зву­кового сигнала, обеспечивающих минимальное и максимальное качество звука:

а) моно, 8 битов, 8000 измерений в секунду;

б) стерео, 16 битов, 48 000 измерений в секунду.


5. Итог урока

Проговариваем основные моменты урока.

  1. Задавание на дом

Угринович Н. Г. «Информатика и ИКТ 9» п. 1.5