Osnovni koncepti
Frekvencija uzorkovanja (f) određuje broj uzoraka pohranjenih u 1 sekundi;
1 Hz (jedan herc) je jedan broj u sekundi,
a 8 kHz je 8000 uzoraka u sekundi
Dubina kodiranja (b) je broj bitova potrebnih za kodiranje 1 nivoa jačine zvuka
Vrijeme igranja (t)
Kapacitet pohrane podataka 1 kanal (mono)
I=f b t
(za pohranjivanje informacija o zvuku u trajanju od t sekundi, kodiranom brzinom uzorkovanja od f Hz i dubinom kodiranja od b bita, I memorijski bit)At dvokanalno snimanje (stereo) količina memorije potrebna za pohranjivanje podataka jednog kanala množi se sa 2
I=f b t 2
Audio kodiranje
Osnovne teorijske odredbe
Vremensko uzorkovanje zvuka. Da bi računar obradio zvuk, kontinuirani audio signal mora biti konvertovan u diskretni digitalni oblik korišćenjem vremenskog uzorkovanja. Neprekidni zvučni val podijeljen je u zasebne male vremenske dionice, za svaku takvu sekciju postavlja se određena vrijednost intenziteta zvuka.
Dakle, kontinuirana zavisnost jačine zvuka od vremena A(t) je zamenjena diskretnim nizom nivoa glasnoće. Na grafikonu ovo izgleda kao zamjena glatke krive nizom "koraka".
Frekvencija uzorkovanja. Mikrofon spojen na zvučnu karticu koristi se za snimanje analognog zvuka i pretvaranje u digitalni oblik. Kvalitet primljenog digitalnog zvuka zavisi od broja merenja nivoa jačine zvuka u jedinici vremena, tj. stopa uzorkovanja. Što se više mjerenja izvrši u 1 sekundi (što je veća stopa uzorkovanja), to je tačnije "ljestve" digitalnog zvučni signal prati krivu analognog signala.
Stopa uzorkovanja zvuka je broj mjerenja jačine zvuka u jednoj sekundi, mjereno u hercima (Hz). Označite učestalost uzorkovanja slovom f.
Brzina uzorkovanja zvuka može se kretati od 8.000 do 48.000 mjerenja jačine zvuka u sekundi. Za kodiranje odaberite jednu od tri frekvencije: 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.
Dubina kodiranja zvuka. Svakom "korak" je dodeljena određena vrednost nivoa jačine zvuka. Nivoi glasnoće zvuka mogu se smatrati skupom mogućih stanja N, za koje je potrebna određena količina informacija za kodiranje b , što se naziva dubina audio kodiranja
Dubina kodiranja zvuka je količina informacija potrebna za kodiranje diskretnih nivoa glasnoće digitalni zvuk.
Ako je dubina kodiranja poznata, tada se broj nivoa zvuka digitalnog zvuka može izračunati pomoću formule N = 2 b. Neka dubina audio kodiranja bude 16 bita, tada je broj nivoa glasnoće zvuka:
N=2 b = 216 = 65536.
Tokom procesa kodiranja, svakom nivou jačine zvuka se dodeljuje sopstveni 16-bitni binarni kod, najniži nivo zvuka će odgovarati kodu 0000000000000000, a najviši - 11111111111111111.
Kvalitet digitalizovanog zvuka.Što je veća frekvencija i dubina uzorkovanja zvuka, to će biti bolji kvalitet digitaliziranog zvuka. Najniži kvalitet digitalizovanog zvuka koji odgovara kvalitetu telefonska veza, dobija se sa stopom uzorkovanja od 8000 puta u sekundi, dubinom uzorkovanja od 8 bita i snimanjem jednog audio zapisa (mono mod). Najveći kvalitet digitalizovanog zvuka, koji odgovara kvalitetu audio CD-a, postiže se brzinom uzorkovanja od 48.000 puta u sekundi, dubinom uzorkovanja od 16 bita i snimanjem dva audio zapisa (stereo mod).
Mora se imati na umu da što je kvalitetniji digitalni zvuk, to je veća količina informacija zvučne datoteke.
Zadaci za samostalno učenje.
1. Izračunajte jačinu 10 sekundi mono audio datoteke sa 16-bitnim kodiranjem i brzinom uzorkovanja od 44,1 kHz. (861 KB)
2. Dvokanalni (stereo) zvuk se snima na frekvenciji uzorkovanja od 48 kHz i 24-bitnoj rezoluciji. Snimanje traje 1 minut, rezultati se upisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koji je od brojeva u nastavku najbliži veličini rezultirajuće datoteke, izraženoj u megabajtima?
1)0,3 2) 4 3) 16 4) 132
3. Jednokanalno (mono) snimanje zvuka se pravi sa frekvencijom uzorkovanja od 11 kHz i dubinom kodiranja od 24 bita. Snimanje traje 7 minuta, rezultati se zapisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koji je od brojeva u nastavku najbliži veličini rezultirajuće datoteke, izraženoj u megabajtima?
1) 11 2) 13 3) 15 4) 22
4. Dvokanalno (stereo) snimanje zvuka je napravljeno sa frekvencijom uzorkovanja od 11 kHz i dubinom kodiranja od 16 bita. Snimanje traje 6 minuta, rezultati se zapisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koji je od brojeva u nastavku najbliži veličini rezultirajuće datoteke, izraženoj u megabajtima?
1) 11 2) 12 3) 13 4) 15
Opcija 1
"Kodiranje i obrada zvučnih informacija"
Ciljevi:
obrazovni
obrazovni -
razvoj -
napredak:
Odluči se
Ime dokumenta
f - brzina uzorkovanja
k - dubina zvuka
t- vrijeme sondiranja
Vrsta datoteke
44,1 kHz
16 bit
1 min
stereo
1.wav
8 kHz
8 bit
1 min
mono
2.wav
16 kHz
16 bit
1 min
stereo
3.wav
24 kHz
16 bit
1 min
mono
4.wav
32 kHz
16 bit
1 min
stereo
za zadatke 7-9
5.wav
Pokažite popunjenu tabelu nastavniku.
Trči uređivač zvuka Audacity .
Podrezati ozvučenje fajla koji vam se nudi do 1 minuta, nakon odabira potrebnog vremenskog perioda, izvršite komandu Uredi - Trim na ivicama.
Pretvoriti wav .
U uređivaču zvuka Audacity Na primjer
Uporedite
Predati prijaviti nastavniku na pregled.
Opcija 2
Laboratorijski rad
"Audio kodiranje"
Ciljevi:
obrazovni- osigurati formiranje i korištenje od strane učenika znanja o kodiranju zvučnih informacija pomoću računara, kao i vještina za njihovu obradu primjenom softver;
obrazovni - da neguje pažnju, tačnost, nezavisnost;
razvoj - vještine korištenja aplikativnog softvera; sposobnost rješavanja informacionih problema.
Hardverski i softverski zahtjevi: slušalice, zvučni fajlovi za studente, Audacity uređivač zvuka, OC Windows Sound Recorder.
napredak:
Odluči se zadataka iz tabele ispod.
Pronađite količinu audio informacija koristeći formulu V = f *k *t , gdje je
f - brzina uzorkovanja, k - dubina zvuka, t - vrijeme zvuka
Rješenja zadataka predstaviti u obliku tabele.
U kolonu "Procijenjena jačina zvuka" sami upišite odgovore na riješene probleme. Odgovor dajte u megabajtima.
Ime dokumenta
f - brzina uzorkovanja
k - dubina zvuka
t- vrijeme sondiranja
Vrsta datoteke
Procijenjena veličina audio datoteke
Stvarna jačina zvučne datoteke
44,1 kHz
16 bit
45 s
stereo
1.wav
8 kHz
8 bit
45 s
stereo
2.wav
1 1,025 kHz
16 bit
45 s
mono
3.wav
24 kHz
Pokrenite uređivač zvukaAudacity .
Podrezati ozvučenje fajla koji vam se nudi do 45 sekundi, nakon odabira potrebnog vremenskog perioda, izvršite komandu Uredi - Trim na ivicama.
Pretvoriti predloženi fajl u fajl sa ekstenzijom wav . Sačuvajte ovu datoteku pod istim imenom.
U uređivaču zvuka Audacity kreirajte efekte za predloženi zvučni fajl. Na primjer, učinite da posljednjih 10 sekundi datoteke nestane
Podelite stereo numeru, a zatim izbrišite jednu od numera. Pretvoriti dati fajl sa stereo na mono. Sačuvajte ovaj fajl sa novim imenom i ekstenzijom wav.
Uporedite veličine fajlova. Popunite tabelu podacima.
Predati prijaviti nastavniku na pregled.
Osnovni koncepti
Frekvencija uzorkovanja (f) određuje broj uzoraka pohranjenih u 1 sekundi;
1 Hz (jedan herc) je jedan broj u sekundi,
a 8 kHz je 8000 uzoraka u sekundi
Dubina kodiranja (b) je broj bitova potrebnih za kodiranje 1 nivoa jačine zvuka
Vrijeme igranja (t)
Kapacitet pohrane podataka 1 kanal (mono)
I=f b t
(za pohranjivanje informacija o zvuku u trajanju od t sekundi, kodiranom brzinom uzorkovanja od f Hz i dubinom kodiranja od b bita, I memorijski bit)At dvokanalno snimanje (stereo) količina memorije potrebna za pohranjivanje podataka jednog kanala množi se sa 2
I=f b t 2
Audio kodiranje
Osnovne teorijske odredbe
Vremensko uzorkovanje zvuka. Da bi računar obradio zvuk, kontinuirani audio signal mora biti konvertovan u diskretni digitalni oblik korišćenjem vremenskog uzorkovanja. Neprekidni zvučni val podijeljen je u zasebne male vremenske dionice, za svaku takvu sekciju postavlja se određena vrijednost intenziteta zvuka.
Dakle, kontinuirana zavisnost jačine zvuka od vremena A(t) je zamenjena diskretnim nizom nivoa glasnoće. Na grafikonu ovo izgleda kao zamjena glatke krive nizom "koraka".
Frekvencija uzorkovanja. Mikrofon spojen na zvučnu karticu koristi se za snimanje analognog zvuka i pretvaranje u digitalni oblik. Kvalitet primljenog digitalnog zvuka zavisi od broja merenja nivoa jačine zvuka u jedinici vremena, tj. stopa uzorkovanja. Što se više mjerenja izvrši u 1 sekundi (što je veća brzina uzorkovanja), to preciznije "ljestve" digitalnog audio signala ponavljaju krivulju analognog signala.
Stopa uzorkovanja zvuka je broj mjerenja jačine zvuka u jednoj sekundi, mjereno u hercima (Hz). Označite učestalost uzorkovanja slovom f.
Brzina uzorkovanja zvuka može se kretati od 8.000 do 48.000 mjerenja jačine zvuka u sekundi. Za kodiranje odaberite jednu od tri frekvencije: 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.
Dubina kodiranja zvuka. Svakom "korak" je dodeljena određena vrednost nivoa jačine zvuka. Nivoi glasnoće zvuka mogu se smatrati skupom mogućih stanja N, za koje je potrebna određena količina informacija za kodiranje b , što se naziva dubina audio kodiranja
Dubina kodiranja zvuka je količina informacija potrebna za kodiranje diskretnih nivoa glasnoće digitalnog zvuka.
Ako je dubina kodiranja poznata, tada se broj nivoa zvuka digitalnog zvuka može izračunati pomoću formule N = 2 b. Neka dubina audio kodiranja bude 16 bita, tada je broj nivoa glasnoće zvuka:
N=2 b = 216 = 65536.
Tokom procesa kodiranja, svakom nivou jačine zvuka se dodeljuje sopstveni 16-bitni binarni kod, najniži nivo zvuka će odgovarati kodu 0000000000000000, a najviši - 11111111111111111.
Kvalitet digitalizovanog zvuka.Što je veća frekvencija i dubina uzorkovanja zvuka, to će biti bolji kvalitet digitaliziranog zvuka. Najniži kvalitet digitalizovanog zvuka, koji odgovara kvalitetu telefonske komunikacije, dobija se pri brzini uzorkovanja od 8000 puta u sekundi, dubini uzorkovanja od 8 bita i snimanju jednog audio zapisa ("mono" mod). Najveći kvalitet digitalizovanog zvuka, koji odgovara kvalitetu audio CD-a, postiže se brzinom uzorkovanja od 48.000 puta u sekundi, dubinom uzorkovanja od 16 bita i snimanjem dva audio zapisa (stereo mod).
Mora se imati na umu da što je kvalitetniji digitalni zvuk, to je veća količina informacija zvučne datoteke.
Zadaci za samostalno učenje.
1. Izračunajte jačinu 10 sekundi mono audio datoteke sa 16-bitnim kodiranjem i brzinom uzorkovanja od 44,1 kHz. (861 KB)
2. Dvokanalni (stereo) zvuk se snima na frekvenciji uzorkovanja od 48 kHz i 24-bitnoj rezoluciji. Snimanje traje 1 minut, rezultati se upisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koji je od brojeva u nastavku najbliži veličini rezultirajuće datoteke, izraženoj u megabajtima?
1)0,3 2) 4 3) 16 4) 132
3. Jednokanalno (mono) snimanje zvuka se pravi sa frekvencijom uzorkovanja od 11 kHz i dubinom kodiranja od 24 bita. Snimanje traje 7 minuta, rezultati se zapisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koji je od brojeva u nastavku najbliži veličini rezultirajuće datoteke, izraženoj u megabajtima?
1) 11 2) 13 3) 15 4) 22
4. Dvokanalno (stereo) snimanje zvuka je napravljeno sa frekvencijom uzorkovanja od 11 kHz i dubinom kodiranja od 16 bita. Snimanje traje 6 minuta, rezultati se zapisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koji je od brojeva u nastavku najbliži veličini rezultirajuće datoteke, izraženoj u megabajtima?
1) 11 2) 12 3) 13 4) 15
1. Opće informacije
složenost: osnovni.
Približno vrijeme odluke (za one koji će raditi 2. dio): 2 minute
Predmet: Kreiranje i obrada grafičkih i multimedijalnih informacija
Podtema: Digitalni audio
Šta se provjerava: Sposobnost evaluacije kvantitativne karakteristike proces audio snimanja.
Kratke teorijske informacije: Zbog dati tip zadatak je nov u KIM USE, dat ćemo (do sada bez obrazloženja, obrazloženje ispod) matematički model proces snimanja:
N=k*F*L* T (1)
- N– veličina datoteke (u bitovima) koja sadrži zvučni zapis;
- k- broj kanala za snimanje (na primjer, 1 - mono, 2 - stereo, 4 - quad, itd.);
- F– frekvencija uzorkovanja (u hercima), tj. broj vrijednosti amplitude zvuka snimljenih u jednoj sekundi;
- L– dozvola, tj. broj bitova koji se koriste za pohranjivanje svake izmjerene vrijednosti;
- T– trajanje zvučnog fragmenta (u sekundama).
Kako bi zadatak mogao izgledati? Na primjer, ovako: Postavljaju se vrijednosti svih potrebnih parametara procesa snimanja zvuka, osim jednog. Potrebno je procijeniti vrijednost preostalog parametra, na primjer, veličinu datoteke ili trajanje zvučnog fragmenta.
primjer stanja:
Opcije odgovora:
1) 0,2 MB
2. Primjer zadatka
2.1. Zadatak.
Zadatak 2012-A8-1.
Jednokanalni (mono) zvuk se snima na frekvenciji uzorkovanja od 16 kHz i 24-bitnoj rezoluciji. Snimanje traje 1 minut, rezultati se upisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koja je od sljedećih vrijednosti najbliža veličini rezultirajuće datoteke?
1) 0,2 MB 2) 2 MB 3) 3 MB 4) 4 MB
2.2. Rješenje.
Početne podatke dovodimo u dimenziju bitova-sekundi-herca i vršimo proračune prema formuli (1):
Dato:
k= 1, jer jednokanalno (mono) snimanje zvuka;
F= 16 kHz = 16.000 Hz;
T= 1 min = 60 s.
NađiN
Zamijenite vrijednost poznatih parametara u formulu (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 (bit)=
= 2 12 *5625 bita = (2 12 *5625)/2 3 bajta = 2 9 *5625 bajtova =
= (2 9 *5625)/ 2 20 MB = 5625/2 11 MB = 5625/2048 MB.
Broj 5625/2048 je između brojeva 2 i 3. Štaviše, bliže je 3 nego 2, jer 3 * 2048 – 5625 < 1000; 5625 - 2 * 2048 > 1000.
Tačan odgovor: №3 (3 MB)
Komentar. Druga ideja rješenja data je u paragrafu 3.3
3. Savjeti za nastavnike i učenike
3.1 Koja znanja/vještine/vještine su potrebna studentu da bi riješio ovaj problem?
1) Formulu (1) ne treba „pamtiti“. Učenik koji predstavlja suštinu digitalnog audio procesa mora biti sposoban da ga samostalno formuliše.
2) Potrebno je znati zapisati vrijednosti parametara u traženoj dimenziji, kao i elementarne aritmetičke vještine, uklj. operišući sa stepenom dvojke.
A. Jaki studenti.
1. Najvjerovatnije će oni ipak riješiti ovaj problem.
2. Učenicima možete dati zadatak da u praksi provjere formulu (1), snimajući zvuk iz mikrofona u datoteku. Treba napomenuti da vrijedi samo ako snimljene informacije nisu komprimirane (WAV format (PCM) bez kompresije). Ako se koriste audio formati sa kompresijom (WMA, MP3), tada će volumen rezultirajuće datoteke, iz očiglednih razloga, biti znatno manji od izračunate. Za eksperimentiranje s digitalnim zvukom, možete koristiti besplatni Audacity audio editor (http://audacity.sourceforge.net/).
3. Preporučljivo je naglasiti konceptualnu zajedništvo rasterske reprezentacije zvuka i slike, koji su varijeteti istog procesa aproksimativne reprezentacije kontinuiranog signala - niza kratkih diskretnih signala, tj. digitalizacija zasnovana na uzorkovanju. Kada bitmap vrši se dvodimenzionalna diskretizacija svjetline u prostoru, u slučaju zvuka jednodimenzionalna diskretizacija u vremenu. U oba slučaja, povećanje brzine uzorkovanja (broj piksela ili audio uzoraka) i/ili povećanje broja bitova za predstavljanje jednog uzorka (boja ili dubina bita zvuka) dovodi do povećanja kvalitete digitalizacije, uz povećanje datoteke veličine sa digitalnim prikazom. Otuda potreba za kompresijom podataka.
4. Poželjno je napomenuti alternativnim načinima digitalizacija zvuka - snimanje "dijelova" instrumenata u MIDI formatu. Ovdje je prikladno povući analogiju sa rasterskim i vektorskim prikazom slika.
B. Ne tako jaki studenti.
1. Potrebno je osigurati asimilaciju relacije (1). Preporučljivo je dati zadatke poput „Kako će se promijeniti veličina datoteke ako se vrijeme snimanja zvuka poveća/smanji za str jednom? ",
„Koliko puta možete povećati/smanjiti trajanje snimanja, ako maksimalna veličina fajl uvećaj/smanji u str jednom? “, “Kako će se promijeniti veličina datoteke ako se poveća/smanji broj bitova za upisivanje jedne vrijednosti str jednom?" itd.
2. Potrebno je osigurati da učenici slobodno rade sa dimenzijama, znaju da u MB 2 ima 23 bita itd.
3. Potrebno je osigurati da su učenici dovoljno aritmetički pismeni, tečno u usmenom brojanju sa stepenom dvojke (množenje, dijeljenje, odabir faktora koji predstavljaju 2 n).
4. Osmislite vlastite pristupe i isprobajte ih.
3.3. Koristan trik.
U takvim problemima često se javljaju moći dvojke. Množenje i dijeljenje potencija je lakše od proizvoljnih brojeva: množenje i dijeljenje potencija se svodi na sabiranje i oduzimanje eksponenata.
Imajte na umu da se brojevi 1000 i 1024 razlikuju za manje od 3%, brojevi 60 i 64 razlikuju se za manje od 7%. Stoga, možete to učiniti. Izvršite proračune zamjenom 1000 sa 1024 = 2 10 i 60 sa 64 = 2 6 , koristeći prednosti operacija snage. Odgovor koji je najbliži dobijenom broju biće željeni. Zatim se možete još jednom provjeriti radeći točne proračune. Ali može se uzeti u obzir da ukupna greška proračuna u našoj aproksimaciji ne prelazi 10%. Zaista, 60*1000 = 60000; 64*1024=65536;
60000 > 0.9 * 65536 = 58982.4
Dakle, tačan rezultat množenja prema formuli (1) iznosi nešto više od 90% dobijenog približnog rezultata. Ako uzimanje u obzir greške ne promijeni rezultat, nema sumnje u odgovor.
Primjer. (ege.yandex.ru, opcija 1).
Dvokanalni (stereo) zvuk se snima na frekvenciji uzorkovanja od 16 kHz i 32-bitnoj rezoluciji. Snimanje traje 12 minuta, rezultati se upisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koja je od sljedećih vrijednosti najbliža veličini rezultirajuće datoteke?
1) 30 MB 2) 60 MB 3) 75 MB 4) 90 MB
Rješenje. Veličina zapisa u bitovima je
2*16*1000*32*12*60
Uzimajući u obzir zamjenu 1000 sa 1024=2 10 i 60 sa 64=2 6 dobijamo:
2 1 *2 4 *2 10 *2 5 *3*2 2 *2 6 =3*2 28
Kao što znate, 1 MB = 2 20 bajtova = 2 23 bita. Dakle 3*2 28 bita = 3*32 = 96 MB. Smanjenjem ovog broja za 10%, dobijamo 86,4 MB. U oba slučaja, najbliža vrijednost je 90 MB.
Tačan odgovor: 4
1. Pročitajte stanje problema. Nepoznati parametar izraziti u terminima poznatih. Posebna pažnja obratiti pažnju na dimenziju poznatih parametara. Trebalo bi da bude - bit-sekundi-herc (podsjetimo da je 1 Hz = s -1). Ako je potrebno, dovedite vrijednosti parametara na željenu dimenziju, kao što se radi u problemima iz fizike.
2. Izvršite proračune, pokušavajući da izaberete stepene dvojke.
3. Imajte na umu da je u uslovu potrebno odabrati najprikladniji odgovor, stoga nije potrebna visoka tačnost izračunavanja na decimalna mjesta. Čim postane jasno koja je od opcija odgovora najbliža izračunatoj vrijednosti, treba prekinuti proračune. Ako je neslaganje sa svim opcijama odgovora vrlo veliko (za nekoliko puta ili za red veličine), tada se proračuni moraju ponovo provjeriti.
4. Zadaci za samostalno rješavanje
4.1. Klonovi zadatka 2012-A8-1.
Ispod su još četiri opcije za zadatak 2012-A8-1.
A) Jednokanalni (mono) zvuk se snima na frekvenciji uzorkovanja od 32 kHz i 24-bitnoj rezoluciji. Snimanje traje 15 sekundi, njegovi rezultati se upisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koja je od sljedećih vrijednosti najbliža veličini rezultirajuće datoteke?
B) Dvokanalni (stereo) zvuk se snima sa frekvencijom uzorkovanja od 32 kHz i 24-bitnom rezolucijom. Snimanje traje 30 sekundi, njegovi rezultati se upisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koja je od sljedećih vrijednosti najbliža veličini rezultirajuće datoteke?
1) 1,5 MB 2) 3 MB 3) 6 MB 4) 12 MB
C) Jednokanalni (mono) zvuk se snima na frekvenciji uzorkovanja od 16 kHz i 32-bitnoj rezoluciji. Snimanje traje 2 minute, njegovi rezultati se upisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koja je od sljedećih vrijednosti najbliža veličini rezultirajuće datoteke?
D) Jednokanalni (mono) zvuk se snima na frekvenciji uzorkovanja od 16 kHz i 32-bitnoj rezoluciji. Snimanje traje 4 minute, rezultati se upisuju u datoteku, kompresija podataka se ne vrši. Koja je od sljedećih vrijednosti najbliža veličini rezultirajuće datoteke?
1) 2 MB 2) 4 MB 3) 8 MB 4) 16 MB
Tačni odgovori:
A:1; B:3; AT 3; D:4.
4.2. Problem 2012-A8-2 (obrnuti prethodni).
A) Jednokanalni (mono) zvuk se snima na frekvenciji uzorkovanja od 16 kHz i 24-bitnoj rezoluciji. Rezultati se zapisuju u datoteku čija veličina ne može biti veća od 8 MB, kompresija podataka se ne vrši. Koja od sljedećih vrijednosti je najbliža maksimalnoj mogućoj dužini snimljenog audio klipa?
B) Dvokanalni (stereo) zvuk se snima sa frekvencijom uzorkovanja od 16 kHz i 24-bitnom rezolucijom. Rezultati se zapisuju u datoteku čija veličina ne može biti veća od 8 MB, kompresija podataka se ne vrši. Koja od sljedećih vrijednosti je najbliža maksimalnoj mogućoj dužini snimljenog audio klipa?
1) 1 minut 2) 30 sekundi 3) 3 minute 4) 90 sekundi
C) Jednokanalni (mono) zvuk se snima na frekvenciji uzorkovanja od 48 kHz i 8-bitnoj rezoluciji. Rezultati se zapisuju u datoteku čija veličina ne može biti veća od 2,5 MB, kompresija podataka se ne vrši. Koja od sljedećih vrijednosti je najbliža maksimalnoj mogućoj dužini snimljenog audio klipa?
1) 1 minut 2) 30 sekundi 3) 3 minute 4) 90 sekundi
D) Jednokanalni (mono) zvuk se snima na frekvenciji uzorkovanja od 48 kHz i 16-bitnoj rezoluciji. Rezultati se zapisuju u datoteku, čija veličina ne može biti veća od 5 MB, kompresija podataka se ne vrši. Koja od sljedećih vrijednosti je najbliža maksimalnoj mogućoj dužini snimljenog audio klipa?
1) 1 minut 2) 30 sekundi 3) 3 minute 4) 90 sekundi
Tačni odgovori:
A:3; B: 4; IN 1; G:1 .
5.Dodavanje. Neke informacije o digitalnom audio snimanju.
Širenje zvuka u vazduhu može se smatrati širenjem fluktuacija pritiska. Mikrofon pretvara fluktuacije pritiska u fluktuacije električne struje. Ovo je analogni kontinuirani signal. Zvučna kartica omogućava uzorkovanje ulazni signal sa mikrofona. To se radi na sljedeći način - kontinuirani signal zamjenjuje se nizom vrijednosti mjerenih s određenom točnošću.
Grafikon analognog signala:
Diskretna reprezentacija istog signala (41 izmjerena vrijednost):
Diskretna reprezentacija istog signala (161 izmjerena vrijednost, više visoka frekvencija diskretizacija):
Može se vidjeti da što je veća frekvencija uzorkovanja, to je veći kvalitet aproksimativnog (diskretnog) signala. Pored brzine uzorkovanja, na kvalitet digitalizovanog signala utiče i broj bitova dodeljenih za snimanje svake vrednosti signala. Što je više bitova dodijeljeno za svaku vrijednost, to se signal može preciznije digitalizirati.
Primjer 2-bitnog prikaza istog signala (dva bita mogu nabrojati samo 4 moguća nivoa signala):
Sada možete ispisati ovisnost o veličini datoteke s digitaliziranim zvukom
file_size = (broj_vrijednosti_uhvaćenih_po_1_sekundi)*
*(broj_binarnih_cifara_za_jedinstvenu_vrijednost_zapisa)*
*(broj_snimanja_sekundi).
Uzimajući u obzir mogućnost istovremenog snimanja zvuka sa više mikrofona (stereo, quad snimanje, itd.), što je učinjeno radi poboljšanja realizma tokom reprodukcije, dobijamo formulu (1).
Prilikom reprodukcije zvuka, digitalne vrijednosti se pretvaraju u analogne vrijednosti. Električne vibracije koje se prenose na zvučnike se ponovo pretvaraju u fluktuacije vazdušnog pritiska.
Znanje se sastoji od malih
zrnca svakodnevnog iskustva.
DI. Pisarev
Ciljevi:
Primena teorijskih znanja u praksi.
Ciljevi lekcije:
Naučiti princip binarnog kodiranja prilikom digitalizacije zvuka;
Uvesti koncept temporalnog uzorkovanja zvuka;
Uspostaviti odnos između kvaliteta audio kodiranja, dubine kodiranja i brzine uzorkovanja;
Naučiti kako procijeniti količinu informacija audio datoteke;
Snimite audio pomoću računara, sačuvajte ga kao audio datoteke u WAV formatu, reprodukujte ga.
Tokom nastave:
I. Organizacioni momenat
1. Zvukovi muzike
2. Riječi nastavnika:
Tema naše lekcije je "Binarno kodiranje audio informacija." Danas ćemo se upoznati s konceptom vremenskog uzorkovanja zvuka, eksperimentalno uspostaviti odnos između kvalitete kodiranja zvuka, dubine kodiranja i brzine uzorkovanja, naučiti kako procijeniti jačinu audio datoteka, snimiti zvuk pomoću računara, pohraniti ga u zvučne datoteke u WAV format i reprodukcija.
II. Ažuriranje znanja učenika.
Pitanja: (odgovore upisati u obrazac br. 1)
1. Navedite vrste postojanja informacija? (numerički, tekstualni, grafički, zvučni).
2. Šta ključna riječ mogu li uporediti video? (informacije o kodiranju).
3. Šta se naziva dubinom zvuka? (dubina zvuka ili dubina kodiranja - broj bitova informacija po audio kodiranju).
4. Koje nivoe jačine zvuka može imati? (zvuk može imati različite nivoe jačine zvuka.
6. Koja je formula za izračunavanje veličine digitalne mono audio datoteke?
(A=D*T*I).
D - frekvencija uzorkovanja;
T je vrijeme ozvučenja ili snimanja zvuka;
I je dubina bita registra.
7. Koja je formula za izračunavanje veličine digitalne stereo audio datoteke?
A=2*D*T*I
III. Rješavanje problema. Zadatak br. 1 (Semakin. br. 88 str. 157, knjiga zadataka br. 1). Obrazac broj 1.
Odredite količinu memorije za pohranjivanje digitalne audio datoteke koja ima dvominutno vrijeme reprodukcije pri brzini uzorkovanja od 44,1 kHz i 16-bitnom ekstenzijom.
IV. Učenje novog gradiva.
Od početka 90-ih personalni računari dobio priliku da sarađujem zvučne informacije. Svaki računar koji ima zvučnu karticu, mikrofon i zvučnike može snimati, pohranjivati i reproducirati zvučne informacije.
Uz pomoć specijal softverski alati(uređivači zvučnih zapisa) otvara širok spektar mogućnosti za kreiranje, uređivanje i slušanje zvučnih datoteka. Kreiraju se programi za prepoznavanje govora i, kao rezultat, postaje moguće upravljati računarom pomoću glasa.
Iz predmeta fizike znate da je zvuk mehanički talas sa stalno promenljivom amplitudom i frekvencijom (slika 1). Što je amplituda veća, zvuk je glasniji, frekvencija je niža, ton je niži. Računar je digitalni uređaj, tako da se kontinuirani zvučni signal mora pretvoriti u niz električnih impulsa (nula i jedinica). Da bi se to postiglo, ravan na kojoj je zvučni val grafički predstavljen podijeljen je na horizontalne i vertikalne linije(sl. 2 i sl. 3). Horizontalne linije su nivoi jačine zvuka, a vertikalne su broj mjerenja u 1 sekundi (jedno mjerenje u sekundi je jedan herc) ili frekvencija uzorkovanja (Hz). Ovaj metod vam omogućava da zamenite kontinuiranu zavisnost diskretnim nizom nivoa jačine zvuka, od kojih je svakom dodeljena vrednost u binarnom kodu (slika 4).
Broj nivoa jačine zavisi od dubine zvuka – broja bajtova koji se koriste za kodiranje jednog nivoa. Obično 8 kHz i nivo kvantizacije (kod dužine 8 bita). 
sl.1 sl.2
sl.3 sl.4
, gdje je N broj nivoa jačine zvuka, a I dubina zvuka (bitovi)
Primjer: Obrazac br. 3
Rješenje:
1) kodiranje sa frekvencijom od 5 Hz - to znači da se visina tona mjeri u 1 sekundi. Dubina od 4 bita - znači da se koristi 16 nivoa jačine zvuka.
“Zaokružit ćemo” vrijednosti visine na najbliži niži nivo. (Rezultat kodiranja: 1000 1000 1001 O11O 0111)
2) Za izračunavanje jačine informacija kodiranog zvuka (A), koristi se jednostavna formula: A = D * i * T, gde je: D - frekvencija uzorkovanja (Hz); i - dubina zvuka (bit); T - vrijeme sondiranja (sek).
Dobijamo: A = 5 Hz * 4 bita * 1 sek = 20 bita.
V. Obrazovni samostalan rad. Obrazac №5
VI. Istraživački zadatak. Obrazac br. 6
Grupe #1-5. Uspostaviti odnos između kvaliteta binarnog kodiranja zvuka i količine informacija audio datoteke za zvučne informacije različitog sadržaja (monološki govor, dijaloški govor, pjesma, pjesma); odnos između količine informacija datoteke i načina snimanja (mono, stereo).
Napredak istraživanja:
1) Popunite obrazac br. 2.
2) Zapišite rezultate u tabelu dobijenu tokom eksperimenta.
3) Donesite zaključak.
VII. Sumiranje rada u grupama
VIII. Mini projekat Muzičke i zvučne mogućnosti.
Oznake: Program: "U šumi se rodila jelka"
SCRN 7
LINE(20,0)-(300,180),2,BF
ZA I=l DO 2000
X=280*RND+20 Y=180*RND
C=16*RND
PSET(X,Y),C
DALJE I
SPAVAJ 1
LINE (150,140)-(170,160),6,BF
PSET(110.140)
LINE-(210,140), 10
LINE-(160,110),10
LINE-(110,140),10
PAINT(160,120), 10,10
LOKACIJA 24.10
ŠTAMPA "U šumi se rodila jelka"
IGRAJ "ms+80 02 18 caajafcc"
PSET (120.110)
LINE-(200,110),10
LINE-(160,85),10
LINE-(120,110),10
PAINT(160.90),10.10
LOKACIJA 24.10
ŠTAMPA "Ona je odrasla u šumi",
IGRAJ "caab->dc4"
PSET (130,85)
LINE-(190,85),10
LINE-(160,65),10
LINIJA-(130,85), 10
PAINT(160.70),10.10
LOKACIJA 24.10
ŠTAMPA "VITKA ZIMA I LJETI"
PLAY "c PSET (140.65)
LINE-(180,65), 10
LINIJA -(160,50), 10
LINIJA - BOJA (160.60), 10.10
LOKACIJA 24.10
ŠTAMPA "GREEN WAS"
IGRAJ "caajofu"
SLEEP
STOP
IX Sažetak lekcije
1). Kontrola nivoa asimilacije programskog materijala
1. Pri brzini uzorkovanja od 8 kHz, kvalitet uzorkovanog audio signala odgovara:
- a) kvalitet zvuka audio CD-a;
b) kvalitet emitovanja;
c) prosječan kvalitet.
- a) DOC;
b) WAV;
c) BMP.
- A) o frekvenciji uzorkovanja i dubini kodiranja;
b) o dubini boje i rezoluciji monitora;
c) iz međunarodnog standarda kodiranja.
- a) 4 puta;
b) zapremine su iste;
c) 2 puta.
3). Reč učitelja.
Naravno, procjena kvaliteta zvuka je uglavnom subjektivna i ovisi o našoj percepciji. Računar, kao i osoba, kodira zvučne informacije za skladištenje i naknadnu reprodukciju. Razmislite, koja je razlika između zvučnih informacija pohranjenih u memoriji računara i u memoriji osobe? (Odgovor: kod ljudi je proces kodiranja zvuka usko povezan s emocijama).
Dakle, kompjuter pohranjuje zvuk, a osoba skladišti muziku!!! Muzika je jedini jezik na kojem duša razgovara sa dušom (Berthold Averbach). Može se podići u nebo, probuditi čula, vezati um i uliti strah. Muzika je različita za svaku osobu. Koje emocije ili asocijacije izaziva u vama “Mjesečeva sonata”?... Topao pogled voljene osobe, nežni dodir majčine ruke, a sada je moguće da će vas ovi očaravajući zvuci podsjetiti i na čas informatike . Sve je to, vidite, nedostupno digitalnom binarnom kodu.
Učitavanje...