Презентация "Кодирование звуковой информации"

Учитель информатики МБОУ Петраковская СОШ, Темаев З. Б.

Сегодня на уроке

Сегодня на уроке

Сегодня на уроке

Источники звука

Источники колебаний

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Частота

16 Гц

22000 Гц

Звуки различной громкости

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Тихий звук

Громкий звук

Звуки различной высоты

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Низкий звук

Высокий звук

Обобщаем знания о звуке

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Звук – это колебания частиц среды, которые воспринимает человеческое ухо

Громкость звука определяется амплитудой колебаний

Высота звука определяется частотой колебаний

Схема преобразования звуковой волны в двоичный код

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Звуковая плата (аудиоадаптер)

Звуковая волна

Память ЭВМ

Микрофон

Двоичный код

Электрический ток

?

 Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой код называется временной дискретизацей (оцифровкой)

Оцифровка

Громкость

Временная дискретизация

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Т

2Т

Время

Громкость

Временная дискретизация

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Т

2Т

Время

Громкость

Временная дискретизация

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Т

Время

Громкость

Временная дискретизация

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Т

Время

Громкость

Временная дискретизация

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

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

Т

Время

Влияние частоты дискретизации на изменение звукового сигнала

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

ν 

ν 

ν 

ν 

Какую частоту дискретизации выбрать?

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Теорема Котельникова-Шеннона: для правильного восстановления исходного сигнала, спектр которого лежит в пределах от 0 до f max , достаточно осуществлять его дискретизацию с частотой f ≥ 2 f max

 2

22000 Гц

N → ∞

Количество уровней громкости при дискретизации по времени

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Громкость

Т

Время

N → ∞

N = 4

Изменение звукового сигнала при дискретизации по уровню

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Громкость

Т

Время

N = 4

N = 8

Изменение звукового сигнала при дискретизации по уровню

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Громкость

 Количество информации, которое используется для хранения значения одного измерения уровня звукового сигнала называют глубиной кодирования звука (разрядностью кодирования звука)

Т

Время

Влияние глубины кодирования на изменение звукового сигнала

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Глубина кодирования 

Соответствие звуков различных характеристик некоторым источникам звука

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

AudioCD

DVD - Audio

Радиотрансляция

4 4 ,1 кГц

8 кГц

192 кГц

8 бит

16 бит

24 бит

Расчёт объёма звукового файла

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

V=k · f · I · t



где V – размер (объём) звукового файла (в битах)

k – количество дорожек в записи

( k =1 – моно, k =2 – стерео)

f – частота дискретизации (в Герцах)

I – глубина кодирования (в битах)

t – время звучания (в секундах)

Оценка объёма звукового файла

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Ю. Антонов «Белый теплоход», время звучания 3 мин 18 сек, качество аудио -CD диска, стерео

Для 1 минуты около 10 Мб!

Дано:

f = 44,1 кГц

I = 16 бит

t = 3 мин 18 с

k = 2

Решение:

44,1 кГц = 44100 Гц

3 мин 18 с = 198 с

V = k f I t = 2·44100 Гц·16 бит·198 с = = 279417600 бит = 34927200 байт ≈ ≈ 34108,6 Кб ≈ 33,3 Мб

Ответ: V = 33,3 Мб

Найти:

V

Изменение звукового сигнала при сжатии звуковых файлов

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Спектрограмма несжатого звука ( формат WAV)

Спектрограмма сжатого звука ( формат mp3)

Спектрограмма сжатого звука ( формат WMA)

18

22,5

6

4

8

14

5

10

12

16

Частота звука, кГц

Наиболее распространённые форматы звуковых файлов

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

• WAV ( Waveform Audio File Format) – стандартный формат звуковых файлов в ОС Windows
• MP3 ( MPEG-1 Audio Layer 3) – наиболее популярный формат, использующий сжатие с потерями
• WMA ( Windows Media Audio ) – формат звуковых файлов со сжатием, разработанный фирмой Microsoft
• OGG ( Ogg Vorbis) – свободный формат сжатия звука с потерями

Выбор формата звукового файла

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Схема воспроизведения звука, сохранённого в памяти ЭВМ

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Звуковая плата (аудиоадаптер)

Динамик

Память ЭВМ

Звуковая волна

Двоичный код

Электрический ток

Изменение звукового сигнала после ЦАП

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Громкость

воспроизведённый

записанный

Т

Время

Звук «живой» и оцифрованный

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Звуковой редактор « Audacity »

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Инструментальное кодирование

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

MIDI -клавиатура

MIDI ( Musical Instrument Digital Interface — цифровой интерфейс музыкальных инструментов). В памяти звуковой карты хранятся образцы звуков музыкальных инструментов. Формат звука - mid

Способы кодирования

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Инструментальное кодирование

Оцифровка

Кодирование любого звука

Только звуки муз. инструментов

Большой размер файла (сжатие)

Файлы небольшого размера

Нет потерь информации, но звучание зависит от аппаратуры

Есть потеря информации

Сегодня на уроке

Сегодня на уроке

Сегодня на уроке

Решение задач

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

• Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на диске примерно 1,26 Мб, разрядность звуковой платы – 8, режим записи – «моно». С какой частотой дискретизации записан звук?
• Две минуты аудиозаписи занимают на диске примерно 10,1 Мб. Частота дискретизации 22,05 кГц, режим записи – «стерео». Какова разрядность аудиоадаптера?

Домашнее задание

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

• § 17
• Практическое задание: Засеките время исполнения Вами припева какой-либо песни. Рассчитайте, какой объём будет иметь звуковой файл если вы его запишите с качеством аудио -CD диска (4 4 ,1 кГц, 16 бит) в режиме «стерео»

Список использованных источников

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

А) Список использованных печатных источников Информатика. Углубленный уровень: учебник для 10 класса: в 2ч. Ч.1/К.Ю. Поляков, Е.А. Еремин. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013

Информатика. Задачник-практикум в 2 т. / Под ред. И.Г. Семакина, Е.К. Хеннера: Том 1. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003

Б) Ссылки на использованные изображения и музыкальные фрагменты

Рояль http://images.gofreedownload.net/vector-music-instruments-243088.jpg

Музыканты https://say-hi.me/wp-content/uploads/2014/10/edited_jazz_music_wallpaper_by_youreeghos-d53xnui1.jpg

Монитор https://c1.hotpng.com/preview/288/852/30/imac-silver-imac-illustration-thumbnail.jpg

Гусь https://thumbs.gfycat.com/GaseousGloriousFlamingo-size_restricted.gif

Камертон https://im0-tub-ru.yandex.net/i?id=5c8645eecf1d4ebc67c5723cb03c0073-sr&n=13

Пчела https://im0-tub-ru.yandex.net/i?id=9c50398a7caa0013a12e2afaa4f416dc-sr&n=13

Тарелки http://guitartime.ru/images/af/drums/high_hat_playing.gif

Скрипка https://cs8.livemaster.ru/storage/fe/91/0c344a66c1e63ca70d300590b0y3.gif

Колокольчик https://uvat-shkola.tmn.eduru.ru/media/2018/07/18/1239747653/image_image_204817.gif

Мышь http://www.vokrugsveta.ru/img/cmn/2007/08/06/007.jpg

Бабочка https://img1.picmix.com/output/stamp/thumb/0/9/2/8/188290_d544d.gif

Человек http://sk0rnyakov66.narod.ru/Knopki/muzyka_igraet.gif

Камертон https://im0-tub-ru.yandex.net/i?id=5c8645eecf1d4ebc67c5723cb03c0073-sr&n=13

Большой барабан http://guitartime.ru/images/af/drums/caveman_beating_drum.gif

Маленький барабан http://guitartime.ru/images/af/drums/boy_playing_snaredrum.gif

Колокольчик https://www.inpresent.ru/pics/best/1/ct/mister-christmas/ukrashenie-kolokol-mister-christmas-b_80-bell-201.jpg

Колокол https://im0-tub-ru.yandex.net/i?id=7209ef38583034a793d0cd4de4cd1a4a&n=13&exp=1

Флейта http://gorod.tomsk.ru/uploads/4172/1234690948/blok.jpg

Гитара https://www.kindpng.com/picc/m/502-5023565_ibanez-gsr-200-hd-png-download.png

Шмель https://playroom.ru/wp-content/uploads/2010/02/obrazovanie_132938.jpg

Комар https://s3.amazonaws.com/s3.timetoast.com/public/uploads/photos/7894103/image.jpeg

Певец http://www.peoples.ru/art/music/stage/kobzon/kobzon_200804141037070.jpg

MIDI -клавиатура http://static.pleer.ru/i/gp/190/867/norm.jpg

Список использованных источников

© Ю.А. Чиркин МОУ СОШ №19 г. Мичуринск, 2009-2010

Микрофон http://cdn.e96.ru/assets/images/thumbs/catalog/audio_video_dvd/microphones/68011/140x140/Defender_MIC_142_Black_76529.jpg

Аудиоадаптер https://ds02.infourok.ru/uploads/ex/0242/0000eca1-8da22174/img4.jpg

Память https://s0.slide-share.ru/s_image/c6160e580e67c305e6eb0786ad465185/0050d013-de1a-4d46-a194-5e014ec7b3c5.jpeg

Радиоприёмник http://www.golos.com.ua/images_upload/2010/03/190310/radio.jpg

Плеер https://d1aeri3ty3izns.cloudfront.net/media/7/7101/1200/preview.jpg

Плеер https://www.avito.ru/img/share/auto/6137205410

Диск https://aicon.ngfiles.com/675/675649_raw.jpg?f1458164207

Диск https://www.kimnezamanicatetti.com/wp-content/uploads/2016/12/optik-disk.jpg

Певец https://otvet.imgsmail.ru/download/5ab119a2bb466ee2bcd0cf8c2b04c39f_i-3.jpg

Теплоход https://www.ilgiornale.it/sites/default/files/foto/2010/04/20/att_629018_0

Динамик http://www.bassclub.ru/forum/uploads/monthly_2019_02/avatar14954_1.thumb.gif.e259ba15a0484475849464e26931cf32.gif

Гитара https://www.clipartmax.com/png/middle/22-226082_фото-автор-soloveika-на-яндекс-kay-b10-acoustic-sunburst-guitar.png

Скрипка https://baza-shop.ru/data/products/images/9/3/pierre_cesar_pierre_cesar_mv1413_1_16_original.jpg

Труба https://www.rasittunca.org/rasituploads/Png_MuzikAletleri_Resimleri_V301220170854_N14.png

Бубен https://im0-tub-ru.yandex.net/i?id=98e2ff62c4ab9485ddaf087d3dba622d&n=13

Барабан https://img-fotki.yandex.ru/get/764457/200418627.228/0_1bd73d_91ad2d20_orig.png

Мандолина https://c7.uihere.com/files/693/477/242/lute.jpg

Барабан https://st.depositphotos.com/2392933/3593/v/950/depositphotos_35934771-stock-illustration-drums.jpg

Труба https://i.pinimg.com/736x/2d/05/2b/2d052b9017b1007667f164ff2fa2781e--clipart-music-instruments.jpg

Рояль https://w7.pngwing.com/pngs/770/739/png-transparent-black-and-white-grand-piano-illustration-piano-piano-digital-piano-music-download-musical-keyboard-thumbnail.png

Фрагмент песни Ю.Антонова «Белый теплоход» http://ru-drivemusic.net/song/211050-jurijj-antonov-belyjj-teplokhod.html

Также в презентации использованы авторские изображения