Кодирование и обработка звуковой информации

Звуковая информация
Звук представляет собой распространяющуюся в воздухе, воде или другой среде волну с непрерывно меняющейся интенсивностью и частотой.

Звуковая информация
Человек воспринимает звуковые волны (колебания воздуха) с помощью слуха в форме звука различных громкости и тона.

Звуковая информация
Чем больше интенсивность звуковой волны, тем громче звук, чем больше частота волны, тем выше тон звука.

Громкость звука

Громкость звука
Уменьшение или увеличение громкости звука на 10 дбл соответствует уменьшению или увеличению интенсивности звука в 10 раз.

Временная дискретизация звука
Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации.

Временная дискретизация звука
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определённая величина интенсивности звука.

Временная дискретизация звука
Непрерывная зависимость громкости звука от времени A(t) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.

Частота дискретизации
это количество измерений громкости звука за одну секунду.
Чем больше измерений производится за 1 секунду, тем точнее «лесенка» цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала.

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

Глубина кодирования звука
Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука можно рассчитать по формуле:
N = 2I

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

Качество 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»).

Качество оцифрованного звука
Самое высокое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте дискретизации 48000 раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек (режим «стерео»).

Качество оцифрованного звука
Информационный объём цифрового звукового файла (16 бит, 24000 измерений/c, «стерео»):
16 бит*24000*2 = 768000 бит =
= 96000 байт = 93,75 Кбайт.

Звуковые редакторы
позволяют не только записывать и воспроизводить звук, но и редактировать его наглядно с помощью мыши, а также микшировать звуки и применять различные акустические эффекты.

Звуковые редакторы
позволяют изменять качество оцифрованного звука и объём звукового файла путём изменения частоты дискретизации и глубины кодирования.

Задания
Теперь разберём несколько заданий…

Задание 1
Звуковая плата производит двоичное кодирование аналогового звукового сигнала. Какое количество информации необходимо для кодирования каждого из 65536 возможных уровней интенсивности сигнала?

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

Задание 3
Определить длительность звукового файла, который уместится на дискете 3,5’’ (учтите, что для хранения данных на такой дискете выделяется 2847 секторов объёмом 512 байтов каждый): при высоком и низком качестве звука.