Кодиране на информация. Количество информация

Основни понятия

Честотата на вземане на проби (f) определя броя на пробите, съхранени за 1 секунда;

1 Hz (един херц) е едно броене в секунда,

и 8 kHz е 8000 проби в секунда

Дълбочината на кодиране (b) е броят битове, необходими за кодиране на 1 ниво на звука

Време на игра (t)

Капацитет за съхранение на данни 1 канал (моно)

I=f b t

(за съхраняване на информация за звук с продължителност t секунди, кодиран с честота на дискретизация f Hz и дълбочина на кодиране b бита,аз бит памет)

При двуканален запис (стерео)количеството памет, необходимо за съхраняване на данните от един канал, се умножава по 2

I=f b t 2

Единици I - битове, b - битове, f - херц, t - секунди Честота на дискретизация 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz

Аудио кодиране

Основни теоретични положения

Времево семплиране на звука.За да може компютърът да обработва аудио, непрекъснатият аудио сигнал трябва да бъде преобразуван в дискретна цифрова форма с помощта на времева дискретизация. Продължителната звукова вълна се разделя на отделни малки времеви секции, за всяка такава се задава определена стойност на интензитета на звука.

По този начин непрекъснатата зависимост на силата на звука от времето A(t) се заменя с дискретна последователност от нива на силата на звука. На графиката това изглежда като заместване на гладка крива с последователност от „стъпки“.

Честота на вземане на проби.Микрофон, свързан към звуковата карта, се използва за запис на аналогов звук и преобразуването му в цифрова форма. Качеството на получения цифров звук зависи от броя на измерванията на нивото на силата на звука за единица време, т.е. честота на дискретизация. Колкото повече измервания се правят за 1 секунда (колкото по-висока е честотата на дискретизация), толкова по-точна е "стълбата" на цифровия звуков сигналследва кривата на аналогов сигнал.

Честота на аудио дискретизацияе броят на измерванията на силата на звука за една секунда, измерено в херци (Hz). Обозначете честотата на дискретизация с буквата f.

Честотата на аудио дискретизация може да варира от 8 000 до 48 000 измервания на силата на звука в секунда. За кодиране изберете една от трите честоти: 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.

Дълбочина на аудио кодиране.На всяка "стъпка" се задава определена стойност на нивото на силата на звука. Нивата на силата на звука могат да се разглеждат като набор от възможни състояния N, за които е необходимо определено количество информация за кодиране b , което се нарича дълбочина на аудио кодиране

Дълбочина на аудио кодиранее количеството информация, необходимо за кодиране на дискретни нива на силата на звука цифров звук.

Ако дълбочината на кодиране е известна, тогава броят на нивата на звука на цифровия звук може да се изчисли по формулата N = 2 b . Нека дълбочината на аудио кодиране е 16 бита, тогава броят на нивата на звука на звука е:

N=2 b = 216 = 65536.

По време на процеса на кодиране на всяко ниво на звука се присвоява собствен 16-битов двоичен код, като най-ниското ниво на звука ще съответства на кода 0000000000000000, а най-високото - 1111111111111111.

Качеството на цифровизирания звук.Колкото по-високи са честотата и дълбочината на семплиране на звука, толкова по-добро ще бъде качеството на цифровизирания звук. Най-ниското качество на цифровизираното аудио, съответстващо на качеството телефонна връзка, се получава с честота на семплиране от 8000 пъти в секунда, дълбочина на семплиране от 8 бита и запис на един аудио запис (моно режим). Най-високото качество на дигитализиран звук, съответстващо на качеството на аудио CD, се постига с честота на семплиране 48 000 пъти в секунда, дълбочина на семплиране 16 бита и запис на две аудио записи (стерео режим).

Трябва да се помни, че колкото по-високо е качеството на цифровия звук, толкова по-голям е обемът на информацията на звуковия файл.

Задачи за самоподготовка.

1. Изчислете обема на 10-секунден моно аудио файл с 16-битово кодиране и честота на дискретизация 44,1 kHz. (861 KB)

2. Двуканален (стерео) звук се записва при честота на семплиране от 48 kHz и 24-битова резолюция. Записът продължава 1 минута, резултатите от него се записват във файл, не се извършва компресиране на данни. Кое от числата по-долу е най-близо до размера на получения файл, изразен в мегабайти?

1)0,3 2) 4 3) 16 4) 132

3. Едноканален (моно) звукозапис се прави с честота на дискретизация 11 kHz и дълбочина на кодиране 24 бита. Записът продължава 7 минути, резултатите от него се записват във файл, не се извършва компресиране на данни. Кое от числата по-долу е най-близо до размера на получения файл, изразен в мегабайти?

1) 11 2) 13 3) 15 4) 22

4. Двуканален (стерео) звукозапис се извършва с честота на дискретизация 11 kHz и дълбочина на кодиране 16 бита. Записът продължава 6 минути, резултатите от него се записват във файл, не се извършва компресиране на данни. Кое от числата по-долу е най-близо до размера на получения файл, изразен в мегабайти?

1) 11 2) 12 3) 13 4) 15

опция 1

Лабораторна работа

"Кодиране и обработка на звукова информация"

Цели:

образователен
образователен -
развитие -

Напредък:

Реши

Име на файл

f - честота на дискретизация

k - дълбочина на звука

t- време на звучене

Тип файл

44,1 kHz

16 бита

1 минута

стерео

1.wav

8 kHz

8 бита

1 минута

моно

2.wav

16 kHz

16 бита

1 минута

стерео

3.wav

24 kHz

16 бита

1 минута

моно

4.wav

32 kHz

16 бита

1 минута

стерео

за задачи 7-9

5.wav

Покажете попълнената таблица на учителя.

Бягай звуков редактор Дързост .

Подстригванеозвучаване на предлагания ви файл до 1 минута, след като изберете необходимия период от време, изпълнете командата Редактиране - Изрязване по краищата.

Преобразуване wav .

В звуковия редактор Дързост Например

Сравнете

Предайдокладвайте на учителя за преглед.

опция 2

Лабораторна работа

"Аудио кодиране"

Цели:

образователен- да осигури формирането и използването от учениците на знания за кодирането на звукова информация с помощта на компютър, както и умения за нейната обработка с помощта на приложени софтуер;
образователен -да се култивира внимателност, точност, независимост;
развитие -умения за използване на приложен софтуер; способност за решаване на информационни проблеми.

Хардуерни и софтуерни изисквания: слушалки, звукови файлове за ученици, звуков редактор Audacity, OC Windows Sound Recorder.

Напредък:

Решизадачи от таблицата по-долу.

Намерете количеството аудио информация, като използвате формулата V = f *k *t , където

f - честота на дискретизация, k - дълбочина на звука, t - време на звука

Представете решението на задачите под формата на таблица.

В колоната "Очакван обем на звуковия файл" запишете сами отговорите на решените задачи. Дайте отговора си в мегабайти.

Име на файл

f - честота на дискретизация

k - дълбочина на звука

t- време на звучене

Тип файл

Приблизителен размер на аудио файла

Действителен обем на звуковия файл

44,1 kHz

16 бита

45 с

стерео

1.wav

8 kHz

8 бита

45 с

стерео

2.wav

1 1,025 kHz

16 бита

45 с

моно

3.wav

24 kHz

Стартирайте Sound EditorДързост .

Подстригванеозвучаване на предлагания ви файл до 45 секунди, като изберете необходимия период от време, изпълнете командата Редактиране - Изрязване по краищата.

Преобразуванепредложен файл във файл с разширение wav . Запазете този файл със същото име.

В звуковия редактор Дързостсъздаване на ефекти за предложения звуков файл. Например, накарайте последните 10 секунди от файла да изчезнат

Разделете стерео песен и след това изтрийте една от песните. Преобразуване даден файлот стерео към моно. Запазете този файл с ново име и wav разширение.

Сравнетеразмери на файловете. Попълнете таблицата с данни.

Предайдокладвайте на учителя за преглед.

Основни понятия

Честотата на вземане на проби (f) определя броя на пробите, съхранени за 1 секунда;

1 Hz (един херц) е едно броене в секунда,

и 8 kHz е 8000 проби в секунда

Дълбочината на кодиране (b) е броят битове, необходими за кодиране на 1 ниво на звука

Време на игра (t)

Капацитет за съхранение на данни 1 канал (моно)

I=f b t

I=f b t 2

Единици I - битове, b - битове, f - херц, t - секунди Честота на дискретизация 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz

Аудио кодиране

Основни теоретични положения

Честота на вземане на проби.Микрофон, свързан към звуковата карта, се използва за запис на аналогов звук и преобразуването му в цифрова форма. Качеството на получения цифров звук зависи от броя на измерванията на нивото на силата на звука за единица време, т.е. честота на дискретизация. Колкото повече измервания се правят за 1 секунда (колкото по-висока е честотата на дискретизация), толкова по-точно "стълбата" на цифровия аудио сигнал повтаря кривата на аналоговия сигнал.

Дълбочина на аудио кодиранее количеството информация, необходимо за кодиране на дискретни нива на силата на звука на цифровия звук.

N=2 b = 216 = 65536.

Качеството на цифровизирания звук.Колкото по-високи са честотата и дълбочината на семплиране на звука, толкова по-добро ще бъде качеството на цифровизирания звук. Най-ниското качество на цифровизираното аудио, съответстващо на качеството на телефонната комуникация, се получава при честота на семплиране 8000 пъти в секунда, дълбочина на семплиране 8 бита и запис на една аудио песен (режим "моно"). Най-високото качество на дигитализиран звук, съответстващо на качеството на аудио CD, се постига с честота на семплиране 48 000 пъти в секунда, дълбочина на семплиране 16 бита и запис на две аудио записи (стерео режим).

Задачи за самоподготовка.

1. Изчислете обема на 10-секунден моно аудио файл с 16-битово кодиране и честота на дискретизация 44,1 kHz. (861 KB)

1)0,3 2) 4 3) 16 4) 132

1) 11 2) 13 3) 15 4) 22

1) 11 2) 12 3) 13 4) 15

1. Обща информация

Сложност: основен.

Приблизително време за вземане на решение (за тези, които ще правят част 2): 2 минути

Предмет: Създаване и обработка на графична и мултимедийна информация

Подтема: Цифрово аудио

Какво се проверява: Способността да се оценява количествени характеристикипроцес на аудио запис.

Кратка теоретична информация: Тъй като даден типзадачата е нова в KIM USE, ще дадем (засега без обосновка, обосновка по-долу) математически моделпроцес на запис:

N=kFL T* (1)

н– размер на файла (в битове), съдържащ звукозаписа;
к- брой канали за запис (например 1 - моно, 2 - стерео, 4 - четири и т.н.);
Е– честота на дискретизация (в херци), т.е. броят на стойностите на звуковата амплитуда, записани за една секунда;
Л– разрешение, т.е. броя на битовете, използвани за съхраняване на всяка измерена стойност;
T– продължителност на звуковия фрагмент (в секунди).

Как може да изглежда една задача? Например така: Стойностите на всички необходими параметри на процеса на звукозапис са зададени, с изключение на един. Необходимо е да се оцени стойността на оставащия параметър, например размера на файла или продължителността на звуковия фрагмент.

Пример за условие:

Опции за отговор:

1) 0,2 MB

2. Примерна задача

2.1. Задачата.

Задача 2012-A8-1.

Едноканалното (моно) аудио се записва при честота на семплиране от 16 kHz и 24-битова разделителна способност. Записът продължава 1 минута, резултатите от него се записват във файл, не се извършва компресиране на данни. Коя от следните стойности е най-близо до размера на получения файл?

1) 0,2 MB 2) 2 MB 3) 3 MB 4) 4 MB

2.2. Решение.

Привеждаме първоначалните данни до размерността на битове-секунди-херци и извършваме изчисления по формулата (1):

дадени:

к= 1, защото едноканален (моно) звукозапис;

Е= 16 kHz = 16 000 Hz;

T= 1 мин = 60 сек.

намирамн

Заместете стойността на известните параметри във формулата (1)

N=1*16000 *24*60 =(16 *1000) * (8*3) * (4*15)=

= 2 4 *(2 3 *125) *(2 3 *3)*) *(2 2 * 15) = 2 12 *5625 (битове)=

= 2 12 *5625 бита = (2 12 *5625)/2 3 байта = 2 9 *5625 байта =

= (2 9 *5625)/ 2 20 MB = 5625/2 11 MB = 5625/2048 MB.

Номер 5625/2048 е между числата 2 и 3. Освен това е по-близо до 3, отколкото до 2, т.к 3 * 2048 – 5625 < 1000; 5625 - 2 * 2048 > 1000.

Верен отговор: №3 (3 MB)

Коментирайте. Друга идея за решение е дадена в параграф 3.3

3. Съвети към учители и ученици

3.1 Какви знания/умения/умения са необходими на ученика, за да реши този проблем?

1) Формула (1) не трябва да се „наизустява“. Студентът, представящ същността на цифровия аудио процес, трябва да може да го формулира самостоятелно.

2) Необходимо е да можете да записвате стойностите на параметрите в необходимата дименсия, както и елементарни аритметични умения, вкл. работещи със степени на две.

А. Силни ученици.

1. Най-вероятно те така или иначе ще решат този проблем.

2. Можете да дадете задача на учениците да проверят на практика формулата (1), като запишат звука от микрофона във файл. Трябва да се отбележи, че е валиден само ако записаната информация не е компресирана (WAV формат (PCM) без компресия). Ако се използват аудио формати с компресия (WMA, MP3), тогава обемът на получения файл по очевидни причини ще бъде значително по-малък от изчисления. За да експериментирате с цифрово аудио, можете да използвате безплатния аудио редактор Audacity (http://audacity.sourceforge.net/).

3. Препоръчително е да се подчертае концептуалната общност на растерното представяне на звук и изображение, които са разновидности на един и същ процес на приблизително представяне на непрекъснат сигнал - последователност от кратки дискретни сигнали, т.е. дигитализация въз основа на вземане на проби. Кога растерно изображениеизвършва се двумерна дискретизация на яркостта в пространството, в случая на звука, едномерна дискретизация във времето. И в двата случая увеличаването на честотата на семплиране (броя пиксели или аудио проби) и/или увеличаването на броя на битовете за представяне на една проба (цвят или аудио битова дълбочина) води до повишаване на качеството на цифровизацията, докато увеличава файла размер с цифрово представяне. Оттук и необходимостта от компресиране на данни.

4. Желателно е да се спомене алтернативни начиницифровизация на звука - запис на "части" от инструменти в MIDI формат. Тук е уместно да се направи аналогия с растерно и векторно представяне на изображения.

Б. Не толкова силни ученици.

1. Необходимо е да се осигури усвояването на връзката (1). Препоръчително е да давате задачи като „Как ще се промени размерът на файла, ако времето за запис на звука се увеличи/намали в стрведнъж? ",

„Колко пъти можете да увеличите / намалите продължителността на записа, ако максимален размеруголемяване/намаляване на файла стрведнъж? “, „Как ще се промени размерът на файла, ако се увеличи / намали броят на битовете за запис на една стойност стрведнъж?" и т.н.

2. Необходимо е да се уверите, че учениците свободно работят с размери, знаят, че има 23 бита в MB 2 и т.н.

3. Необходимо е да се уверите, че учениците са достатъчно аритметически грамотни, владеят свободно устно броене със степени на две (умножение, деление, избор на множители, представляващи 2 n).

4. Измислете свои собствени подходи и ги опитайте.

3.3. Полезен трик.

В такива проблеми често възникват степени на две. Умножаването и деленето на степени е по-лесно от произволни числа: умножаването и деленето на степени се свежда до добавяне и изваждане на степени.

Имайте предвид, че числата 1000 и 1024 се различават с по-малко от 3%, числата 60 и 64 се различават с по-малко от 7%. Следователно можете да го направите. Извършете изчисления, като замените 1000 с 1024 = 2 10 и 60 с 64 = 2 6, като се възползвате от мощностните операции. Отговорът, който е най-близък до полученото число, ще бъде търсеният. След това можете да проверите отново себе си, като направите точни изчисления. Но може да се има предвид, че общата грешка в изчислението в нашето приближение не надвишава 10%. Наистина, 60*1000 = 60000; 64*1024=65536;

60000 > 0.9 * 65536 = 58982.4

По този начин правилният резултат от умноженията по формула (1) е малко повече от 90% от получения приблизителен резултат. Ако отчитането на грешката не променя резултата, няма съмнение в отговора.

Пример. (ege.yandex.ru, опция 1).

Двуканалното (стерео) аудио се записва при честота на семплиране от 16 kHz и 32-битова резолюция. Записът продължава 12 минути, резултатите от него се записват във файл, не се извършва компресиране на данни. Коя от следните стойности е най-близо до размера на получения файл?

1) 30 MB 2) 60 MB 3) 75 MB 4) 90 MB

Решение. Размерът на записа в битове е

2*16*1000*32*12*60

Като вземем предвид заместването на 1000 с 1024=2 10 и 60 с 64=2 6 получаваме:

2 1 *2 4 *2 10 *2 5 *3*2 2 *2 6 =3*2 28

Както знаете, 1 MB = 2 20 байта = 2 23 бита. Така че 3*2 28 бита = 3*32 = 96 MB. Намалявайки това число с 10%, получаваме 86,4 MB. И в двата случая най-близката стойност е 90 MB.

Верен отговор: 4

1. Прочетете условието на задачата. Изразете неизвестния параметър чрез известните. Специално вниманиеобърнете внимание на размера на известните параметри. Трябва да бъде - битове-секунди-херци (припомнете си, че 1 Hz = s -1). Ако е необходимо, приведете стойностите на параметрите до желаното измерение, точно както се прави в задачите по физика.

2. Извършете изчисления, опитвайки се да изберете степени на две.

3. Моля, имайте предвид, че в условието се изисква да изберете най-подходящия отговор, следователно не се изисква висока точност на изчисленията до десетичните знаци. Веднага след като стане ясно кой от вариантите за отговор е най-близо до изчислената стойност, изчисленията трябва да бъдат спрени. Ако несъответствието с всички опции за отговор е много голямо (няколко пъти или с порядък), тогава изчисленията трябва да бъдат проверени отново.

4. Задачи за самостоятелно решаване

4.1. Клонинги на задача 2012-A8-1.

По-долу има още четири опции за задача 2012-A8-1.

A) Едноканален (моно) звук се записва при честота на семплиране от 32 kHz и 24-битова резолюция. Записът продължава 15 секунди, резултатите от него се записват във файл, не се извършва компресиране на данни. Коя от следните стойности е най-близо до размера на получения файл?

B) Двуканален (стерео) звук се записва със семплираща честота 32 kHz и 24-битова резолюция. Записът продължава 30 секунди, резултатите от него се записват във файл, не се извършва компресиране на данни. Коя от следните стойности е най-близо до размера на получения файл?

1) 1,5 MB 2) 3 MB 3) 6 MB 4) 12 MB

C) Едноканалното (моно) аудио се записва при честота на семплиране от 16 kHz и 32-битова резолюция. Записът продължава 2 минути, резултатите от него се записват във файл, не се извършва компресиране на данни. Коя от следните стойности е най-близо до размера на получения файл?

D) Едноканален (моно) звук се записва при честота на семплиране от 16 kHz и 32-битова резолюция. Записът продължава 4 минути, резултатите от него се записват във файл, не се извършва компресиране на данни. Коя от следните стойности е най-близо до размера на получения файл?

1) 2 MB 2) 4 MB 3) 8 MB 4) 16 MB

Правилни отговори:

A:1; B:3; AT 3; D:4.

4.2. Проблем 2012-A8-2 (обратен на предишния).

A) Едноканалното (моно) аудио се записва при честота на семплиране от 16 kHz и 24-битова разделителна способност. Резултатите се записват във файл, чийто размер не може да надвишава 8 MB, компресиране на данни не се извършва. Коя от следните стойности е най-близо до максималната възможна дължина на записан аудио клип?

B) Двуканален (стерео) звук се записва със семплираща честота 16 kHz и 24-битова резолюция. Резултатите се записват във файл, чийто размер не може да надвишава 8 MB, компресиране на данни не се извършва. Коя от следните стойности е най-близо до максималната възможна дължина на записан аудио клип?

1) 1 минута 2) 30 секунди 3) 3 минути 4) 90 секунди

C) Едноканален (моно) звук се записва при честота на семплиране от 48 kHz и 8-битова разделителна способност. Резултатите се записват във файл, чийто размер не може да надвишава 2,5 MB, компресиране на данни не се извършва. Коя от следните стойности е най-близо до максималната възможна дължина на записан аудио клип?

1) 1 минута 2) 30 секунди 3) 3 минути 4) 90 секунди

D) Едноканален (моно) звук се записва при честота на семплиране от 48 kHz и 16-битова резолюция. Резултатите се записват във файл, чийто размер не може да надвишава 5 MB, компресиране на данни не се извършва. Коя от следните стойности е най-близо до максималната възможна дължина на записан аудио клип?

1) 1 минута 2) 30 секунди 3) 3 минути 4) 90 секунди

Правилни отговори:

A:3; B: 4; В 1; G:1.

5.Добавяне. Малко информация за цифровия аудио запис.

Разпространението на звука във въздуха може да се разглежда като разпространение на колебанията на налягането. Микрофонът преобразува колебанията на налягането в колебания на електрически ток. Това е аналогов непрекъснат сигнал. Звуковата карта осигурява семплиране входен сигналот микрофона. Това се прави по следния начин - непрекъснатият сигнал се заменя с поредица от стойности, измерени с определена точност.

Графика на аналоговия сигнал:

Дискретно представяне на същия сигнал (41 измерени стойности):

Дискретно представяне на същия сигнал (161 измерени стойности, повече висока честотадискретизация):

Може да се види, че колкото по-висока е честотата на дискретизация, толкова по-високо е качеството на приблизителния (дискретен) сигнал. В допълнение към честотата на дискретизация, качеството на цифровизирания сигнал се влияе от броя на битовете, разпределени за запис на всяка стойност на сигнала. Колкото повече битове са разпределени за всяка стойност, толкова по-точно сигналът може да бъде цифровизиран.

Пример за 2-битово представяне на един и същ сигнал (два бита могат да изброят само 4 възможни нива на сигнала):

Сега можете да изпишете зависимостта за размера на файла с цифровизиран звук

file_size = (брой_уловени_за_1_секунда_стойности)*

*(брой_двоични_цифри_за_запис_единична_стойност)*

*(брой_запис_секунди).

Като се вземе предвид възможността за едновременен запис на звук от няколко микрофона (стерео, четворно записване и т.н.), което се прави за подобряване на реализма по време на възпроизвеждане, получаваме формула (1).

При възпроизвеждане на аудио цифровите стойности се преобразуват в аналогови стойности. Електрическите вибрации, предавани на високоговорителите, се преобразуват от тях отново в колебания на въздушното налягане.

Знанието се състои от малко
зрънца от ежедневния опит.
DI. Писарев

Цели: Приложение на теоретичните знания в практиката.
Цели на урока:
Да преподава принципа на двоичното кодиране при дигитализиране на звука;
Въведете концепцията за времево семплиране на звука;
Установете връзката между качеството на аудио кодирането, дълбочината на кодиране и честотата на дискретизация;
Да научите как да оценявате обема на информацията на аудио файл;
Запишете аудио с помощта на компютър, запазете го като аудио файлове във формат WAV, възпроизведете го.

По време на часовете:

I. Организационен момент 1. Музикални звуци
2. Думите на учителя:

Темата на нашия урок е "Двоично кодиране на аудио информация." Днес ще се запознаем с концепцията за времево семплиране на звука, ще установим експериментално връзката между качеството на кодиране на звука, дълбочината на кодиране и честотата на семплиране, ще научим как да оценяваме обема на аудио файловете, да записваме звук с помощта на компютър, да го запазваме в звукови файлове в WAV формат и възпроизвеждане.

II. Актуализиране на знанията на учениците. Въпроси: (запишете отговорите във формуляр № 1)

1. Избройте видовете съществуване на информация? (цифрови, текстови, графични, звукови).
2. Какво ключова думамога ли да сравня видеото? (информация за кодиране).
3. Какво се нарича дълбочина на звука? (аудио дълбочина или дълбочина на кодиране - броят битове информация за аудио кодиране).
4. Какви нива на звука може да има звукът? (звукът може да има различни нива на сила на звука.

5. Каква е честотата на дискретизация? (Честота на дискретизация - броят измервания на нивото на входния сигнал за единица време (за 1 секунда).
6. Каква е формулата за изчисляване на размера на цифров моно аудио файл?
(A=D*T*I).
D - честота на дискретизация;
T е времето на озвучаване или звукозапис;
I е битовата дълбочина на регистъра.
7. Каква е формулата за изчисляване на размера на цифров стерео аудио файл?
A=2*D*T*I

III. Разрешаване на проблем. Задача № 1 (Семакин. № 88, стр. 157, проблемна тетрадка № 1). Формуляр номер 1.

Посочете количеството памет за съхраняване на цифров аудио файл, който има две минути време за възпроизвеждане при честота на дискретизация 44,1 kHz и 16-битово разширение.

IV. Учене на нов материал.

От началото на 90-те години персонални компютриима възможност да работи с звукова информация. Всеки компютър, който има звукова карта, микрофон и високоговорители, може да записва, съхранява и възпроизвежда звукова информация.
С помощта на специални софтуерни инструменти(редактори на звукозапис) отваря широка гама от възможности за създаване, редактиране и слушане на звукови файлове. Създават се програми за разпознаване на реч и в резултат на това става възможно управлението на компютър чрез глас.
От курса по физика знаете, че звукът е механична вълна с непрекъснато променяща се амплитуда и честота (фиг. 1). Колкото по-висока е амплитудата, толкова по-силен е звукът, колкото по-ниска е честотата, толкова по-нисък е тонът. Компютърът е цифрово устройство, така че непрекъснатият звуков сигнал трябва да се преобразува в поредица от електрически импулси (нули и единици). За да направите това, равнината, върху която звуковата вълна е представена графично, се разделя на хоризонтална и вертикални линии(фиг. 2 и фиг. 3). Хоризонталните линии са нивата на звука, а вертикалните линии са броят на измерванията за 1 секунда (едно измерване в секунда е един херц) или честотата на вземане на проби (Hz). Този метод ви позволява да замените непрекъсната зависимост с дискретна последователност от нива на звука, на всяко от които е присвоена стойност в двоичен код (фиг. 4).


Фиг. 1	фиг.2	фиг.3	фиг.4

Броят на нивата на звука зависи от дълбочината на звука - броя на байтовете, използвани за кодиране на едно ниво. Обикновено 8 kHz и ниво на квантуване (код с дължина 8 бита).
, където N е броят нива на звука, а I е дълбочината на звука (битове)

Пример: Формуляр №3
Решение:
1) кодиране с честота 5 Hz - това означава, че височината се измерва за 1 сек. 4 бита дълбочина - означава, че се използват 16 нива на звука.
Ще „закръглим“ стойностите на височината до най-близкото по-ниско ниво. (Резултат от кодиране: 1000 1000 1001 O11O 0111)

2) За изчисляване на информационния обем на кодирания звук (A) се използва проста формула: A = D * i * T, където: D - честота на дискретизация (Hz); i - дълбочина на звука (битове); T - време на звучене (сек).
Получаваме: A = 5 Hz * 4 бита * 1 сек = 20 бита.

V. Образователна самостоятелна работа. Формуляр №5

VI. Изследователска задача. Формуляр № 6

Групи #1-5. Установете връзка между качеството на двоично кодиране на звука и обема на информацията на аудио файл за звукова информация с различно съдържание (монологична реч, диалогична реч, стихотворение, песен); връзката между информационния обем на файла и режима на запис (моно, стерео).

Напредък на изследванията:

1) Попълнете формуляр № 2.
2) Запишете резултатите в таблица, получени по време на експеримента.
3) Направете заключение.

VII. Обобщаване на работата по групи
VIII. Мини проект Музикални и звукови възможности.
Назначения: Програма: „В гората се роди коледно дърво“
SCRN 7
ЛИНИЯ(20,0)-(300,180),2,BF
ЗА I=1 ДО 2000
X=280*RND+20 Y=180*RND
C=16*RND
PSET(X,Y),C
СЛЕДВАЩ И
СЪН 1
ЛИНИЯ (150,140)-(170,160),6,BF
PSET(110 140)
ЛИНИЯ-(210,140), 10
ЛИНИЯ-(160,110),10
ЛИНИЯ-(110,140),10
БОЯД(160,120), 10,10
НАМЕСТИ 24.10
ПЕЧАТ „В гората се роди коледно дърво“
ИГРАЙТЕ "ms+80 02 18 caajafcc"
PSET (120 110)
ЛИНИЯ-(200,110),10
ЛИНИЯ-(160,85),10
ЛИНИЯ-(120,110),10
БОЯ (160.90),10.10
НАМЕСТИ 24.10
ПЕЧАТ "Тя е израснала в гората",
ИГРАЙТЕ "caab->dc4"
PSET (130,85)
ЛИНИЯ-(190,85),10
ЛИНИЯ-(160,65),10
ЛИНИЯ-(130,85), 10
БОЯД(160.70),10.10
НАМЕСТИ 24.10
ПЕЧАТ "СЛЕДЕН ПРЕЗ ЗИМАТА И ЛЯТОТО"
PLAY "c PSET (140.65)
ЛИНИЯ-(180,65), 10
ЛИНИЯ -(160,50), 10
ЛИНИЯ - БОЯ (160.60), 10.10
НАМЕСТИ 24.10
ПЕЧАТ „ЗЕЛЕН БЕШЕ“
ИГРАЙТЕ на "caajofu"
СЪН
СПРИ СЕ
IX Обобщение на урока

1). Контрол на степента на усвояване на програмния материал
1. При честота на дискретизация от 8 kHz, качеството на семплирания аудио сигнал съответства на:

качество на излъчване;

2. В какъв формат се записват аудио файловете:

3. Качеството на кодиране на непрекъснат аудио сигнал зависи от:

върху честотата на дискретизация и дълбочината на кодиране;

4. Два аудио файла се записват с еднаква честота на семплиране и дълбочина на кодиране. Информационният обем на файл, записан в стерео режим, е по-голям от информационния обем на файл, записан в моно режим:

2). Оценяване на знанията и уменията на учениците.
3). Словото на учителя.

Разбира се, оценката за качеството на звука е до голяма степен субективна и зависи от нашето възприятие. Компютърът, подобно на човек, кодира звукова информация за съхранение и последващо възпроизвеждане. Помислете каква е разликата между звуковата информация, съхранявана в паметта на компютъра и в паметта на човек? (Отговор: при хората процесът на звуково кодиране е тясно свързан с емоциите).
Така компютърът съхранява звука, а човекът музиката!!!Музиката е единственият език, на който душата говори на душата (Бертолд Авербах). Тя може да се издигне в небето, да събуди сетивата, да върже ума и да внуши страх. Музиката е различна за всеки човек. Какви емоции или асоциации предизвиква у вас „Лунна соната”?... Топлият поглед на любящ човек, нежното докосване на майчината ръка, а сега е възможно тези омайни звуци да ви напомнят и за урок по информатика . Всичко това, разбирате ли, е недостъпно за цифровия двоичен код.

X. Домашна работаЗадачи № 89,91,92 стр.157.

N=k*F*L* T (1)

N=kFL T* (1)