Кодирование звуковой информации — в помощь студенту

Презентация на тему: Кодирование звуковой информации Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Скачать эту презентацию

Получить код Наши баннеры Кодирование звуковой информации - в помощь студенту Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

Скачать эту презентацию

№ слайда 1

Описание слайда:

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Система bios - в помощь студенту

Оценим за полчаса!

Кодирование звуковой информации Презентация 10-19

№ слайда 2

Описание слайда:

С начала 90-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.

С помощью специальных программных средств (редакторов аудиофайлов) открываются широкие возможности по созданию, редактированию и прослушиванию звуковых файлов.

Создаются программы распознавания речи и появляется возможность управления компьютером при помощи голоса.

№ слайда 3

Описание слайда:

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

№ слайда 4

Описание слайда:

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.

№ слайда 5

Описание слайда:

Частота 22000 Гц 16 Гц Источники звука Источники колебаний

№ слайда 6

Описание слайда:

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.

№ слайда 7

Описание слайда:

Звуки различной громкости Громкий звук Тихий звук

№ слайда 8

Описание слайда:

Звуки различной высоты Низкий звук Высокий звук

№ слайда 9

Описание слайда:

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

№ слайда 10

Описание слайда:

Схема преобразования звуковой волны в двоичный код Звуковая волна Двоичный код Микрофон Звуковая плата (аудиоадаптер) Память ЭВМ Электрический ток

№ слайда 11

Описание слайда:

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

№ слайда 12

Описание слайда:

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”.

№ слайда 13

Описание слайда:

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

№ слайда 14

Описание слайда:

Временная дискретизация Т 2Т Время Громкость

№ слайда 15

Описание слайда:

Временная дискретизация Т 2Т Громкость Время

№ слайда 16

Описание слайда:

Временная дискретизация Т Время Громкость

№ слайда 17

Описание слайда:

Временная дискретизация Т Время Громкость

№ слайда 18

Описание слайда:

Временная дискретизация Т Время Громкость

№ слайда 19

Описание слайда:

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

№ слайда 20

Описание слайда:

Зависимость качества звука от частоты дискретизации ν ν ν ν

№ слайда 21

Описание слайда:

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

№ слайда 22

Описание слайда:

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

№ слайда 23

Описание слайда:

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

№ слайда 24

Описание слайда:

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

№ слайда 25

Описание слайда:

Зависимость качества звука от глубины кодирования Глубина кодирования

№ слайда 26

Описание слайда:

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

№ слайда 27

Описание слайда:

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)

№ слайда 28

Описание слайда:

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

№ слайда 29

Описание слайда:

Изменение качества при сжатии звуковых файлов Частота звука, кГц 10 5 22,5 18 14 8 6 4 16 12 Спектрограмма несжатого звука (формат WAV) Спектрограмма сжатого звука (формат mp3, битрейт 128 кбит/с) Спектрограмма сжатого звука (формат WMA, битрейт 128 кбит/с)

№ слайда 30

Описание слайда:

Звук «живой» и оцифрованный

№ слайда 31

Описание слайда:

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.

№ слайда 32

Описание слайда:

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

Скачать эту презентацию

Скачивание материала начнется через 60 сек. А пока Вы ожидаете, предлагаем ознакомиться с курсами видеолекций для учителей от центра дополнительного образования «Профессионал-Р» (Лицензия на осуществление образовательной деятельности

№3715 от 13.11.2013).

Получить доступ

Источник: https://ppt4web.ru/informatika/kodirovanie-zvukovojj-informacii2.html

Представление звуковой информации в компьютере — урок. Информатика, 10 класс

  • 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.

Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

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

Человеческое ухо способно воспринимать звуки в диапазоне от (20) Гц до (20) кГц, который называют звуковым.

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

Современные звуковые карты обеспечивают (16)-, (32)- или (64)-битную глубину 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.

Важной характеристикой при кодировании звука является частота дискретизации — количество измерений уровней сигнала за (1 )секунду:

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

— (1000) измерений в секунду соответствует частоте (1) кГц.

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

Количество измерений может лежать в диапазоне от (8) кГц до (48) кГц (от частоты радиотрансляции до частоты, соответствующей качеству звучания музыкальных носителей).

Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука.

Самое низкое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству телефонной связи, получается 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, достигается 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.

  1. Оценить информационный объём моноаудиофайла ((V)) можно следующим образом: V = N⋅f⋅k, где (N) — общая длительность звучания (секунд), (f) — частота дискретизации (Гц), (k) — глубина кодирования (бит).
  2. Например, при длительности звучания (1) минуту и среднем качестве звука ((16) бит, (24) кГц):
  3. V = 60⋅24000⋅16 бит = 23040000 бит = 2880000 байт = 2812,5 Кбайт = 2,75 Мбайт.
  4. При кодировании стереозвука процесс дискретизации производится отдельно и независимо для левого и правого каналов, что, соответственно, увеличивает объём звукового файла в два раза по сравнению с монозвуком.
  5. Например, оценим информационный объём цифрового стереозвукового файла длительностью звучания (1 )секунда при среднем качестве звука ((16) битов, (24 000) измерений в секунду). Для этого глубину кодирования необходимо умножить на количество измерений в (1 )секунду и умножить на (2) (стереозвук):
  6. V=16 бит ⋅24000⋅2 = 768000 бит = 96000 байт = 93,75 Кбайт.
  7. Существуют различные методы кодирования звуковой информации двоичным кодом, среди которых можно выделить два основных направления: метод FM и метод Wave-Table.

Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, и, следовательно, может быть описан кодом. Разложение звуковых сигналов в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства — аналогово-цифровые преобразователи (АЦП).

Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

Преобразование звукового сигнала в дискретный сигнал: a — звуковой сигнал на входе АЦП; б — дискретный сигнал на выходе АЦП.

Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Процесс преобразования звука представлен на рис. ниже. Данный метод кодирования не даёт хорошего качества звучания, но обеспечивает компактный код.

Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

Преобразование дискретного сигнала в звуковой сигнал: а — дискретный сигнал на входе ЦАП; б — звуковой сигнал на выходе ЦАП.

Таблично-волновой метод (Wave-Table) основан на том, что в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков окружающего мира, музыкальных инструментов и т. д.

Числовые коды выражают высоту тона, продолжительность и интенсивность звука и прочие параметры, характеризующие особенности звука.

Поскольку в качестве образцов используются «реальные» звуки, качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.

Звуковые файлы имеют несколько форматов. Наиболее популярные из них MIDI, WAV, МРЗ.

Формат MIDI (Musical Instrument Digital Interface) изначально был предназначен для управления музыкальными инструментами. В настоящее время используется в области электронных музыкальных инструментов и компьютерных модулей синтеза.

Формат аудиофайла WAV (waveform) представляет произвольный звук в виде цифрового представления исходного звукового колебания или звуковой волны. Все стандартные звуки Windows имеют расширение WAV.

Формат МРЗ (MPEG-1 Audio Layer 3) — один из цифровых форматов хранения звуковой информации. Он обеспечивает более высокое качество кодирования.

Источник: https://www.yaklass.ru/p/informatika/10-klass/informatciia-i-informatcionnye-protcessy-11955/predstavlenie-nechislovoi-informatcii-v-kompiutere-12433/re-b2f76748-2c67-4268-8bc3-c1227079274c

Кодирование звуковой информации кратко

Звук – волна, распространяющая в какой либо среде (воздухе) и обладающая непрерывными характеристиками частоты и интенсивности. Волна, дойдя до органов слуха, вызывает колебания, которые затем преобразуются мозгом в звуковой сигнал. На этом же принципе реализовано кодирование звуковой информации.

Две формы представления

В мире вся звуковая информация представлена в двух формах:

  1. Аналоговой – непрерывная плавная линия с различной амплитудой колебаний и частотой.
  2. Дискретной – ломаный отрезок, который имеет «ступеньки» различной высоты.

Аналоговая форма записи используется в старых устройствах – магнитофонах, кассетных плеерах, патефонах. Здесь волны записываются на носитель в виде дорожки, а игла или звукопреобразующее устройство, «раздражаясь» от этих дорожек, воспроизводит звук.

Сейчас практически все устройства используют двоичную систему счисления для воспроизведения звуковых сигналов. Компакт диски, флеш-карты, жесткие диски – все они хранят информацию в двоичном коде. Принцип чтения и записи при этом кардинально меняется.

Дискретизация звука

Чтобы электронные устройства могли воспроизводить звук, необходимо записать его в понятном для машины виде, преобразовать в определенную последовательность символов 1 и 0. Этот процесс преобразования называется дискретизацией. Сам принцип кодирования состоит в следующем:

  1. Плавная линия разбивается на многочисленные маленькие временные отрезки так, что каждому участку начинает соответствовать определенная несоизмеримо малая прямая.
  2. Каждому отрезку присваивается определенная величина амплитуды, которую можно представить в виде прямоугольного треугольника: катеты определяют колебания звука для машины, а гипотенуза представляет аналоговую форму записи.
  3. Каждому такому треугольника присваивается определенный номер, который соответствует уровню громкости.
Читайте также:  Эллинистическая философия - в помощь студенту

На практике подобная информация представляется в виде гистограммы: высота каждого столбика соответствует амплитуде волны, а частота дискретизации, то есть размер временных отрезков, представлена шириной.

Кодирование звуковой информации - в помощь студенту

Дискретизация звука гистограмма

Соответственно, чем уже столбики, тем большее их количество понадобиться для записи информации, тем выше будет качество воспроизводимого сигнала, но и файл будет весить больше. Качество современной музыки, звука зависит от битрейта – количества бит, которое выделено для кодирования одной секунды звука. Таким образом, чем выше значение битрейта, тем лучше качество звука.

Кодирование звуковой информации кратко. Зипунников Андрей

Источник: http://interesting-information.ru/2016/05/kodirovanie-zvukovoj-informacii-kratko

Кодирование звуковой информации | Социальная сеть работников образования

Кодирование звуковой информации

Компьютер работает с цифровой информацией, которую можно представить в виде серии электрических импульсов — логических нулей и единиц. Но тот звук, который мы слышим,непрерывен. Эта звуковая волна с меняющейся амплитудой и частотой является аналоговым сигналом.

Чтобы записать такой звук на диск компьютера его надо преобразовать в цифровую форму. Этим занимается аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

Для воспроизведения звука, записанного в цифровом виде, цифроаналоговый преобразователь преобразовывает его в аналоговый сигнал.

Дискретизация звука

Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные участки по времени, для каждого устанавливается своя величина амплитуды. Каждой ступеньке присваивается свой уровень громкости звука, который можно рассматривать как набор возможных состояний

Характеристики качества звука:

1. «Глубина» кодирования звука — количество бит на один звуковой сигнал
Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную «глубину» кодирования звука. Количество уровней (градаций амплитуды) можно рассчитать по формуле

  • N = 2I = 216 = 65 536 уровней сигнала
    (градаций амплитуды)
  • 2. Частота дискретизации – это количество измерений уровней сигнала за 1 секунду
  • Одно измерение в 1 секунду соответствует частоте 1 Гц
  • 1000 измерений в 1 секунду — 1 кГц
  • Количество измерений может лежать в диапазоне от 8000 до 48 000
    (8 кГц – 48 кГц)
  • 8 кГц соответствует частоте радиотрансляции,
  • 48 кГц – качеству звучания аудио- CD.
  • Ухо человека воспринимает звук в диапазоне от ~20 Гц до 20 кГц.
  • Опыт показывает, что точное соответствие цифрового сигнала аналоговому достигается, если частота дискретизации будет вдвое выше максимальной звуковой частоты, то есть составит не менее 40 кГц.

На практике значения частоты дискретизации, применяемые в звуковых системах, равны 44,1 кГц или 48 кГц. Чем больше частота дискретизации, тем качественнее звук.

При двоичном кодировании непрерывного звукового  сигнала он заменяется серией его отдельных выборок — отсчетов.

Современные звуковые карты могут обеспечить кодирование 65536 различных уровней сигнала или состояний.

Таким образом, современные звуковые карты обеспечивают 16-битное кодирование звука. При каждой выборке значению амплитуды звукового сигнала присваивается 16-битный код.

Звук — это физическое природное явление, распространяющееся посредством колебаний воздуха и, следовательно, можно сказать, что мы имеем дело только с волновыми характеристиками. Задачей преобразования звука в электронный вид является повторение всех его этих самых волновых характеристик.

Но электронный сигнал не является аналоговым, и может записываться посредством коротких дискретных значений.

Пусть они имеют малый интервал между собой и практически неощутимы, на первый взгляд для человеческого уха, но мы должны всегда иметь в виду, что имеем дело только с эмуляцией природного явления именуемого звуком.

Такая запись называется импульсно-кодовой модуляцией и являет собой последовательную запись дискретных значений. Разрядность устройства, исчисляемая в битах, говорит о том сколькими значениями одновременно в одном записанном дискрете, берется звук. Чем больше разрядность, тем больше звук соответствует оригиналу.

 

Форматы звуковых файлов

РСМ
РСМ расшифровывается как pulse code modulation, что и является в переводе как импульсно-кодовая. Файлы именно с таким расширением встречаются довольно редко. Но РСМ является основополагающей для всех звуковых файлов.

WAV
Самое простое хранилище дискретных данных. Один из типов файлов семейства RIFF.

Помимо обычных дискретных значений, битности, количества каналов и значений уровней громкости, в wav может быть указано еще множество параметров, о которых Вы, скорее всего, и не подозревали — это: метки позиций для синхронизации, общее количество дискретных значений, порядок воспроизведения различных частей звукового файла, а также есть место для того, чтобы Вы смогли разместить там текстовую информацию.

RIFF
Resource Interchange File Format. Уникальная система хранения любых структурированных данных.

IFF
Эта технология хранения данных проистекает от Amiga-систем. Interchange File Format. Почти то же, что и RIFF, только имеются некоторые нюансы.

Начнем с того, что система Amiga — одна из первых, в которой стали задумываться о программно-сэмплерной эмуляции музыкальных инструментов. В результате, в данном файле звук делится на две части: то, что должно звучать вначале и элемент того, что идет за началом.

В результате, звучит начало один раз, за тем повторяется второй кусок столько раз, сколько Вам нужно и нота может звучать бесконечно долго.

MOD
Файл хранит в себе короткий образец звука, который потом можно использовать в качестве шаблона для инструмента.

AIFили AIFF
Audio Interchange File Format. Данный формат распространен в системах Apple Macintosh и Silicon Graphics. Заключает в себе сочетание MOD и WAV.

MID
Файл, хранящий в себе сообщения MIDI-системе, установленной на Вашем компьютере или в устройстве.

МР3
Самый скандальный формат за последнее время. Многие для объяснения параметров сжатия, которые в нем применяют, сравнивают его с jpeg для изображений. Там очень много наворотов в вычислениях, чего и не перечислишь, но коэффициент сжатия в 10-12 раз сказали о себе сами.

Специалисты говорят о контурности звука как о самом большом недостатке данного формата. Действительно, если сравнивать музыку с изображением, то смысл остался, а мелкие нюансы ушли. Качество МР3 до сих пор вызывает много споров, но для «обычных немузыкальных» людей потери не ощутимы явно.

VQF
Хорошая альтернатива МР3, разве что менее распространенная. Есть и свои недостатки. Закодировать файл в VQF — процесс гораздо более долгий. К тому же, очень мало бесплатных программ, позволяющих работать с данным форматом файлов, что, собственно, и сказалось на его распространении.

RA
Real Audio или потоковая передача аудиоданных. Довольно распространенная система передачи звука в реальном времени через Интернет. Скорость передачи порядка 1 Кб в секунду. Полученный звук обладает следующими параметрами: 8 или 16 бит и 8 или 11 кГц.

 Ввод музыки в компьютер.

Существует несколько способов ввода музыки в компьютер. Выбор будет зависеть от того, в каком виде она находится.

Если источником музыки является цифровой музыкальный файл (формата wav или mp3), то он, как правило, вводится в компьютер штатными средствами — например, загружается из Интернета или копируется с компакт-диска (файл mp3 представляет собой сжатый примерно в 10 раз файл формата wav).

Файлы формата wav являются «родными» для музыкальных компакт-дисков, они записываются с 16-разрядным сэмплированием с частотой 44 кГц; файл с одной песней обычно имеет размер от 30 до 60 МБ.

Если источником музыки является виниловая пластинка или музыкальный инструмент/другое устройство со стереофоническим линейным выходом, то такая музыка, как правило, вводится с помощью установленной в компьютер звуковой карты.

К современной звуковой карте через гнездо линейного входа можно напрямую подключить любой музыкальный инструмент (синтезатор, гитару и т.д.) или устройство воспроизведения (проигрыватель грампластинок, магнитофон и т.п.), после чего ПК может начать запись.

Здесь исключительно важную роль играет размер и форма соединительных разъемов — многие современные звуковые карты высшего класса имеют входные разъемы, позволяющие подключать оптические, раздельные кабели и кабели с миништекерами.

Существует множество вариантов соединений, каждый из которых обеспечивает определенный уровень качества и соответствует определенному стандарту.

Еще одно средство ввода музыки в персональный компьютер — интерфейс MIDI. Это стандарт электронной музыки, согласно которому звуковая информация представляется в виде единиц и нулей.

Обычно через интерфейс MIDI подключаются синтезаторы или отдельные клавиатуры — и тогда ПК «воспринимает» каждую сыгранную ноту как элемент цифровой информации и воспроизводит ее в виде музыки в реальном времени.

Что такое MIDI-синтезатор? Термин «синтезатор» обычно используется применительно к  электронному музыкальному инструменту, в котором звук создается и обрабатывается, меняя свою окраску и характеристики. Естественно, название этого устройства пошло от его основного предназначения – синтеза звука.

Основных методов синтеза звука существует всего два: FM (Frequency modulation – частотная модуляция) и WT (Wave Table – таблично-волновой). Опишем лишь основную идею методов. В основе FM-синтеза лежит идея, что любое даже самое сложное колебание является, по сути, суммой простейших синусоидальных.

Таким образом, можно наложить друг на друга сигналы от конечного числа генераторов синусоид и путем изменения частот синусоид получать звуки, похожие на настоящие. Таблично-волновой синтез основывается на другом принципе.

Синтез звука при использовании такого метода достигается за счет манипуляций над заранее записанными (оцифрованными) звуками реальных музыкальных инструментов. Эти звуки (они называются сэмплами) хранятся в постоянной памяти синтезатора.

MIDI – это общепринятая спецификация, связанная с организацией цифрового интерфейса для музыкальных устройств, включающая в себя стандарт на аппаратную и программную части.

Эта спецификация предназначена для организации локальной сети электронных  инструментов (рис. 2). К MIDI-устройствам относятся различные аппаратные и музыкальные инструменты, отвечающие требованиям MIDI.

Таким образом, MIDI-синтезатор – это музыкальный инструмент, предназначенный обычно для синтеза звука и музыки, а также удовлетворяющий спецификации MIDI.

Давайте разберемся кратко, почему выделен отдельный класс устройств, названный MIDI.

Дело в том, что осуществление программной обработки звука часто сопряжено с неудобствами, обусловленными различными техническими особенностями этого процесса. Даже возложив операции по обработке звука на звуковую карту или любую другую аппаратуру, остается множество различных проблем.

Во-первых, зачастую желательно пользоваться аппаратным синтезом звучания музыкальных инструментов (как минимум потому, что компьютер – это общий инструмент, часто необходим просто аппаратный синтезатор звуков и музыки, не более).

Во-вторых, программная обработка звука часто сопровождается временными задержками, в то время как при концертной работе необходимо мгновенное получение обработанного сигнала. По этим и другим причинам и прибегают к использованию специальной аппаратуры для обработки, а не компьютеров со специальными программами.

Однако при использовании аппаратуры возникает необходимость в едином стандарте, который позволил бы соединять устройства друг с другом и комбинировать их.

Эти предпосылки и заставили в 1982 году несколько ведущих в области музыкального оборудования компаний утвердить первый MIDI-стандарт, который впоследствии получил продолжение и развивается по сей день. Что же, в конечном счете, представляет собой MIDI-интерфейс и устройства в него входящие с точки зрения персонального компьютера?

  • Аппаратно — это установленные на звуковой карте: синтезатор различных звуков и музыкальных инструментов, микропроцессор, контролирующий и управляющий работу MIDI-устройств, а также различные стандартизованные разъемы и шнуры для подключения дополнительных устройств.
  • Программно — это протокол MIDI, представляющий собой набор сообщений (команд), которые описывают различные функции системы MIDI и с помощью которых осуществляется связь (обмен информацией) между устройствами MIDI. Сообщения можно рассматривать как средство удаленного управления.

Источник: https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2012/01/13/kodirovanie-zvukovoy-informatsii

Кодирование звуковой информации

Приемы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно.

К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации.

Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но если говорить обобщенно, то можно выделить два основных направления.

Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а следовательно, может быть описан числовыми параметрами, то есть кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, то есть являются аналоговыми.

Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства — аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ДАЛ).

При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи обычно получается не вполне удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окрасом, характерным для электронной музыки.

В то же время данный метод кодирования обеспечивает весьма компактный код, и потому он нашел применение еще в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.

Метод таблично-волнового ( Wave-Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники.

Если говорить упрощенно, то можно сказать, что где-то в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов (хотя не только для них). В технике такие образцы называют сэмплами.

Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности звука.

Поскольку в качестве образцов используются «реальные» звуки, то качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.

Основные структуры данных

Работа с большими наборами данных автоматизируется проще, когда данные упорядочены, то есть образуют заданную структуру. Существует три основных типа структур данных: линейная, иерархическая и табличная. Их можно рассмотреть на примере обычной книги.

Если разобрать книгу на отдельные листы и перемешать их, книга потеряет свое назначение. Она по-прежнему будет представлять набор данных, но подобрать адекватный метод для получения из нее информации весьма непросто. (Еще хуже дело будет обстоять, если из книги вырезать каждую букву отдельно — в этом случае вряд ли вообще найдется адекватный метод для ее прочтения.)

Если же собрать все листы книги в правильной последовательности, мы получим простейшую структуру данных — линейную. Такую книгу уже можно читать, хотя для поиска нужных данных ее придется прочитать подряд, начиная с самого начала, что не всегда удобно.

Для быстрого поиска данных существует иерархическая структура. Так, например, книги разбивают на части, разделы, главы, параграфы и т. п. Элементы структуры более низкого уровня входят в элементы структуры более высокого уровня: разделы состоят из глав, главы из параграфов и т. д.

Для больших массивов поиск данных в иерархической структуре намного проще, чем в линейной, однако и здесь необходима навигация, связанная с необходимостью просмотра.

На практике задачу упрощают тем, что в большинстве книг есть вспомогательная перекрестная таблица, связывающая элементы иерархической структуры с элементами линейной структуры, то есть связывающая разделы, главы и параграфы с номерами страниц.

В книгах с простой иерархической структурой, рассчитанных на последовательное чтение, эту таблицу принято называть оглавлением, а в книгах со сложной структурой, допускающей выборочное чтение, ее называют содержанием.

Читайте также:  Ориентация как отражение свойств исходного арена - в помощь студенту

Линейные структуры (списки данных, векторы данных)

Линейные структуры — это хорошо знакомые нам списки. Список — это простейшая структура данных, отличающаяся тем, что каждый элемент данных однозначно определяется своим номером в массиве. Проставляя номера на отдельных страницах рассыпанной книги, мы создаем структуру списка.

Обычный журнал посещаемости занятий, например, имеет структуру списка, поскольку все студенты группы зарегистрированы в нем под своими уникальными номерами.

Мы называем номера уникальными потому, что в одной группе не могут быть зарегистрированы два студента с одним и тем же номером.

При создании любой структуры данных надо решить два вопроса: как разделять элементы данных между собой и как разыскивать нужные элементы. В журнале посещаемости, например, это решается так: каждый новый элемент списка заносится с новой строки, то есть разделителем является конец строки. Тогда нужный элемент можно разыскать по номеру строки.

  • N п/п Фамилия, Имя, Отчество
  • 1 Аистов Александр Алексеевич
  • 2 Бобров Борис Борисович
  • 3 Воробьева Валентина Владиславовна

………………………………………………..

27 Сорокин Сергей Семенович

Разделителем может быть и какой-нибудь специальный символ. Нам хорошо известны разделители между словами — это пробелы.

В русском и во многих европейских языках общепринятым разделителем предложений является точка.

В рассмотренном нами классном журнале в качестве разделителя можно использовать любой символ, который не встречается в самих данных, например символ «*». Тогда наш список выглядел бы так:

Аистов Александр Алексеевич * Бобров Борис Борисович * Воробьева Валентина Владиславовна *… * Сорокин Сергей Семенович

В этом случае для розыска элемента с номером п надо просмотреть список начиная с самого начала и пересчитать встретившиеся разделители. Когда будет отсчитано n-i разделителей, начнется нужный элемент. Он закончится, когда будет встречен следующий разделитель.

Еще проще можно действовать, если все элементы списка имеют равную длину. В этом случае разделители в списке вообще не нужны.

Для розыска элемента с номером п надо просмотреть список с самого начала и отсчитать а(и-1) символ, где а — длина одного элемента. Со следующего символа начнется нужный элемент. Его длина тоже равна а, поэтому его конец определить нетрудно.

Такие упрощенные списки, состоящие из элементов равной длины, называют векторами данных. Работать с ними особенно удобно.

Таким образом, линейные структуры данных (списки) — это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента однозначно определяется его номером.

Табличные структуры (таблицы данных, матрицы данных)

С таблицами данных мы тоже хорошо знакомы, достаточно вспомнить всем известную таблицу умножения.

Табличные структуры отличаются от списочных тем, что элементы данных определяются адресом ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списках, а из нескольких.

Для таблицы умножения, например, адрес ячейки определяется номерами строки и столбца. Нужная ячейка находится на их пересечении, а элемент выбирается из ячейки.

При хранении табличных данных количество разделителей должно быть больше, чем для данных, имеющих структуру списка. Например, когда таблицы печатают в книгах, строки и столбцы разделяют графическими элементами — линиями вертикальной и горизонтальной разметки (рис. 1.4).

Если нужно сохранить таблицу в виде длинной символьной строки, используют один символ-разделитель между элементами, принадлежащими одной строке, и другой разделитель для отделения строк, например так:

Меркурий*0,39*0,056*0#Ввнера*0,67*0,88*0#Земля*1,0*1(0*1#Марс*1)б1*0,1*2#…

Планета Расстояние до Солнца, а.е. Относительная масса Количество спутников
Меркурий 0,39 0,056
Венера 0,67 0,88
Земля 1,0 1,0
Марс 1,51 0,1
Юпитер 5,2

Рис. 1.4. В двумерных таблицах, которые печатают в книгах, применяется

два типа разделителей — вертикальные и горизонтальные

Для розыска элемента, имеющего адрес ячейки (т,п), надо просмотреть набор данных с самого начала и пересчитать внешние разделители. Когда будет отсчитан т-1 разделитель, надо пересчитывать внутренние разделители. После того как будет найден и-1 разделитель, начнется нужный элемент. Он закончится, когда будет встречен любой очередной разделитель.

Еще проще можно действовать, если все элементы таблицы имеют равную длину. Такие таблицы называют матрицами. В данном случае разделители не нужны, поскольку все элементы имеют равную длину и количество их известно.

Для розыска элемента с адресом (т, п) в матрице, имеющей М строк и N столбцов, надо просмотреть ее с самого начала и отсчитать a [N(m -1) + (п -1)] символ, где а — длина одного элемента. Со следующего символа начнется нужный элемент.

Его длина тоже равна а, поэтому его конец определить нетрудно.

Таким образом, табличные структуры данных (матрицы) — это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента определяется номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент.

Многомерные таблицы.Выше мы рассмотрели пример таблицы, имеющей два измерения (строка и столбец), но в жизни нередко приходится иметь дело с таблицами, у которых количество измерений больше. Вот пример таблицы, с помощью которой может быть организован учет учащихся.

  1. Номер факультета: 3
  2. Номер курса (на факультете): 2
  3. Номер специальности (на курсе): 2
  4. Номер группы в потоке одной специальности: 1
  5. Номер учащегося в группе: 19
  6. Размерность такой таблицы равна пяти, и для однозначного отыскания данных об учащемся в подобной структуре надо знать все пять параметров (координат).

Статьи к прочтению:

Источник: http://csaa.ru/kodirovanie-zvukovoj-informacii/

Кодирование звуковой информации. Изучение темы «Кодирование и обработка звуковой информации» поможет: Осмыслить процесс преобразования звуковой информации. — презентация

1 Кодирование звуковой информации

2 Изучение темы «Кодирование и обработка звуковой информации» поможет: Осмыслить процесс преобразования звуковой информации Усвоить основные понятия для подсчета объема звуковой информации Научиться решать задачи по теме

3 Содержание 1. Звуковая информация Звуковая информация 2. Кодирование звука Кодирование звука 3. Временная дискретизация звука Временная дискретизация звука 4. Глубина кодирования звука Глубина кодирования звука 5. Качество оцифрованного звука Качество оцифрованного звука 6. Звуковые форматы Звуковые форматы 7. Итог урока Итог урока

4 Звуковая информация Звук – это распространяющаяся в воздухе, воде или другой среде волна (колебания воздуха или другой среды), с непрерывно меняющейся частотой и амплитудой. Чем больше амплитуда – тем громче звук. Чем больше частота колебаний – тем выше тон звука.

  • 5 Единица измерения громкости звука – децибел (дБ)
  • 6 Кодирование звука Кодирование звука – это преобразование звуковой информации из одного формы в другую.
  • 7 Процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера Переменный электрический ток Звуковая волна Микрофон Аудиоадаптер Двоичный код Память компьютера Аудиоадаптер (звуковая плата) — специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении звука.
  • 8 Процесс воспроизведения звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера Память компьютера Двоичный код Переменный электрический ток Аудиоадаптер Динамик Звуковая волна

9 Временная дискретизация звука Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки Для каждого участка устанавливается определенный уровень громкости. Частота дискретизации звука – это количество измерений громкости звука за одну секунду.

10 Глубина кодирования Каждой «ступеньке» присваивается определенное значение уровня громкости звука.

Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N, для кодирования которых необходимо определенное количество информации i, которое называется глубиной кодирования звука.

Глубину кодирования звука – это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. При этом количество уровней громкости равно N = 2 i = 216 =

  1. 11 Радиотрансляция Соответствие звуков различных характеристик некоторым источникам звука
  2. 12 Информационный объем звукового файла I — информационный объем звукового файла H — частота дискретизации (количество измерений в секунду времени) i — глубина кодирования информации (количество уровней громкости в измерениях) k — количество каналов по которым производится запись (моно — 1 канал, стерео — 2 канала, квадро — 4 канала) При решении подобных задач, как и многих других нужно помнить, что чаще всего все расчеты удобнее производить в степенях двойки. I=H*i*t*k
  3. 13 Задача 1 Рассчитаем необходимый информационный объем аудиофайла, длительностью 1 секунда при качестве кодирования 16 битов и частотой дискретизации 48 к Гц: I=H*i*t*k I= 16 бит * * 1 сек = бит
  4. 14 Ю. Антонов «Белый теплоход», время звучания 3 мин 18 сек, качество аудио-CD диска, стерео Задача 2 Решение: 44,1 к Гц = Гц 3 мин 18 с = 198 с I = H*i*t*k = 2·44100 Гц·16 бит·198 с = = бит = байт 34108,6 Кб 33,3 Мб Ответ: I = 33,3 Мб
  5. 15 Качество оцифрованного звука Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука Низкое качество: телефонная связь при частоте дискретизации 8000 раз в секунду глубине дискретизации 8 битов и записи одной звуковой дорожки (моно) Самое высокое качество: аудио-CD при частоте дискретизации раз в секунду глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек (стерео)

16 Звуковые форматы WAV – универсальный формат MP3 –формат со сжатием Звуковые редакторы осуществляют запись, воспроизведение, редактирование звука, микширование (наложение звуковых дорожек друг на друга), применение звуковых эффектов (эхо, воспроизведение в обратном направлении и т.д.) Звуковой файл — файл, хранящий звуковую информацию в числовой двоичной форме.

17 Итог урока Звук это упругие волны, распространяющиеся в какой-либо упругой среде и создающие в ней механические колебания.

В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки «ступеньки».

Качество компьютерного звука определяется характеристиками аудиоадаптера: Частотой дискретизации Разрядностью(глубина звука).

18 Спасибо за внимание!

Источник: http://www.myshared.ru/slide/1286333/

Кодирование звуковой информации

Физически звук представляет собой волновые колебания давления в той или иной среде. Каковы бы ни были физические характеристики колебаний, в данном случае важно то, что звук представляет собой нечто неделимое на части (непрерывное), пробегающее в пространстве и времени.

Чтобы записать звук на какой-нибудь носитель можно соотнести его уровень (силу) с какой-нибудь измеряемой характеристикой этого носителя. Так, например, степень намагниченности магнитной ленты в различных ее местах зависит от особенностей звука, который на нее записывался.

Намагниченность может непрерывно изменяться на протяжении ленты, подобно тому, как параметры звука могут меняться в воздухе. Т.е. магнитная лента прекрасно справляется с задачей хранения звука.

И хранит его в так называемой аналоговой форме, когда значения изменяются непрерывно (плавно), что близко к естественному звуку.

Но как хранить звук на компьютере. Здесь любая информация представлена в цифровой форме. Данные должны быть представлены числами, а, следовательно, информация в компьютере дискретна (разделена).

Для того, чтобы записать звук на цифровой носитель информации (например, жесткий диск), его подвергают так называемой оцифровке, механизм которой заключается в измерении параметров звука через определенные промежутки времени (очень малые).

Дискретизация и квантование

При преобразовании звуковой информации в цифровую форму ее подвергают дискретизации и квантованию. Дискретизация заключается в замерах величины аналогового сигнала огромное множество раз в секунду.

Полученной величине аналогового сигнала сопоставляется определенное значение из заранее выделенного диапазона: 256 (8 бит) или 65536 (16 бит). Привидение в соответствие уровня сигнала определенной величине диапазона и есть квантование.

Понятно, что как бы часто мы не проводили измерения, все равно часть информации будет теряться. Однако и понятно, что чем чаще мы проводим замеры, тем точнее будет соответствовать цифровой звук своему аналоговому оригиналу.

Также, чем больше бит отведено под кодирование уровня сигнала (квантование), тем точнее соответствие.

С другой стороны, звук хорошего качества будет содержать больше данных и, следовательно, больше занимать места на цифровом носителе информации.

В качестве примера можно привести такие расчеты. Для записи качественной музыки аналоговый звуковой сигнал измеряют более 44 000 раз в секунду и квантуют 2 байтами (16 бит дает диапазон из 65536 значений). Т.е. за одну секунду записывается 88 000 байт информации. Это равно (88 000 / 1024) примерно 86 Кбайт. Минута обойдется уже в 5168 Кбайт (86*60), что немного больше 5 Мб.

Источник: https://inf1.info/sound

Лабораторная работа "Кодирование звуковой информации"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 33 г. ТОМСКА

634526, г. Томск, д. Лоскутово, ул. Ленина, 27а, тел.(3822) 943-562, тел/факс 943-400

  • loskutovo@rambler.ru
  • Лабораторная работа
  • по информатике для 8 класса
  • «Кодирование и обработка звуковой информации»

Учебник: «Информатика и ИКТ» для восьмого класса образовательных учреждений «Информатика и ИКТ 8» Н.Д. Угринович М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013

  1. Ковальская Ирина Александровна,
  2. учитель информатики МБОУ СОШ № 33 г. Томска
  3. Томск, 2017
  4. Лабораторная работа
  5. «Кодирование и обработка звуковой информации»
  6. Цели:
  7. образовательная — обеспечить формирование и использование учащимися знаний о кодировании звуковой информации с помощью компьютера, а также навыков по её обработке c использованием прикладного программного обеспечения;воспитательная – воспитывать внимательность, аккуратность, самостоятельность;развивающая – навыки использования прикладного программного обеспечения; умение решать информационные задачи.
  8. Требования к оборудованию и ПО: наушники, звуковые файлы для учащихся, звуковой редактор Audacity, программа.
  9. Ход работы:
  1. Решите задачи из приведенной таблицы.

  • Найдите объем звуковой информации по формуле V= D*i*t, где
  • D — частота дискретизации, i — глубина звука, t — время звучания
  • Решение задач представьте в виде таблицы.

В столбце «Расчетный объем звукового файла» самостоятельно запишите ответы решенных задач. Ответ дать в мегабайтах.

Имя файла D- частота дискретизации i-глубина звука t- время звучания Тип файла Расчетный объем звукового файла Реальный объем звукового файла
44,1 кГц 16 бит 1 мин стерео
1.wav 8 кГц 8 бит 1 мин моно
2.wav 16 кГц 16 бит 1 мин стерео
3.wav 24 кГц 16 бит 1 мин моно
4.wav 32 кГц 16 бит 1 мин стерео
  1. Запустите звуковой редактор Audacity.

  2. Выполните обрезку звучания файла (романс А. Есенина «Не жалею, не зову, не плачу») до 1 минуты, выделив нужный отрезок времени, выполните команду Правка — Обрезать по краям.

  3. Конвертируйте предложенный вам файл в файл с расширением wav. Сохраните этот файл с этим же именем.

  4. Выполните задания практической работы 3.1 на стр. 64. Для записи используйте текст:

Есенин Сергей Александрович

Не жалею, не зову, не плачу,Всё пройдёт, как с белых яблонь дым.Увяданья золотом охваченный,Я не буду больше молодым.Ты теперь не так уж будешь биться,Сердце, тронутое холодком,И страна берёзового ситцаНе заманит шляться босиком.

Дух бродяжий, ты всё реже, режеРасшевеливаешь пламень уст.О моя утраченная свежесть,Буйство глаз и половодье чувств.Я теперь скупее стал в желаньях,Жизнь моя, иль ты приснилась мне?Словно я весенней гулкой раньюПроскакал на розовом коне.

Все мы, все мы в этом мире тленны,Тихо льётся с клёнов листьев медь…Будь же ты вовек благословенно,

Что пришло процвесть и умереть.

5. Сделать наложение музыки и стихов А. Есенина.

6. Сравните объемы файлов. Заполните таблицу данными.

Источник: https://intolimp.org/publication/laboratornaia-rabota-kodirovaniie-zvukovoi-informatsii.html

Ссылка на основную публикацию