Prezentācija par tēmu Audio informācijas kodēšana un apstrāde (9. klase). Audio informācijas kodēšana S.V.

1. slaids

2. slaids

3. slaids

4. slaids

5. slaids

6. slaids

Grafiskās informācijas kodēšana. Nē. Jautājumi. 1. Tā ir telpiskā diskretizācija. 2. Ekrāna izšķirtspēju grafikas režīmā nosaka daudzums. 3. Video atmiņas lapa ir 16 000 baitu. Displejs darbojas 320x400 pikseļu režīmā. Cik krāsu ir paletē? 4. Nosakiet krāsu dziļumu grafiskajā režīmā, kurā palete sastāv no 256 krāsām. 5. 256 krāsu zīmējumā ir 120 baiti informācijas. No cik punktiem tas sastāv? 6. Nosakiet krāsu skaitu paletē 16 bitu krāsu dziļumā. 7. Melnbaltā rastra attēla izmērs ir 10 x 10 pikseļi. Cik daudz atmiņas aizņems šis attēls? 8. Krāsu (ar 256 krāsu paleti) rastra attēla izmērs ir 10 X 10 pikseļi. Cik daudz atmiņas aizņems šis attēls? 9. Rastra grafiskā attēla konvertēšanas procesā krāsu skaits samazinājās no 65536 līdz 16. Cik reizes samazināsies tā aizņemtās atmiņas apjoms?

1. slaids

AUDIO INFORMĀCIJAS KODĒŠANA UN APSTRĀDE

2. slaids

Audio informācija

Skaņas viļņus cilvēks uztver dažāda skaļuma un toņa skaņas veidā. Jo lielāka skaņas viļņa intensitāte, jo skaļāka ir viļņa frekvence, jo augstāks ir skaņas augstums.

Zema skaņa Augsts skaņas skaļums

3. slaids

Cilvēka auss uztver skaņu ar frekvencēm no 20 (zema skaņa) līdz 20 000 (augsta skaņa) vibrācijām sekundē. Skaņas skaļuma mērīšanai izmanto īpašu vienību, ko sauc par “decibelu”.

4. slaids

Digitalizācija (tulkošana digitālā formā)

1011010110101010011

analogais signāls

digitālais signāls

5. slaids

Audio laika paraugu ņemšana

Lai dators varētu apstrādāt skaņu, nepārtraukts audio signāls ir jāpārvērš digitālā diskrētā formā, izmantojot laika iztveršanu (nepārtraukts vilnis tiek sadalīts atsevišķās mazās daļās, katrai šādai sadaļai tiek iestatīta skaņas intensitātes vērtība). grafiks izskatās šādi:

A, tilpums t, laiks

6. slaids

Laika paraugu ņemšana

7. slaids

Audio iztveršanas ātrums ir vienā sekundē veikto skaņas skaļuma mērījumu skaits. Audio iztveršanas ātrums var svārstīties no 8000 līdz 48000 audio skaļuma izmaiņām sekundē.

8. slaids

Audio kodēšanas dziļums ir informācijas apjoms, kas nepieciešams, lai kodētu atsevišķus digitālā audio skaļuma līmeņus. Ja ir zināms kodēšanas dziļums, tad digitālā audio skaļuma līmeņu skaitu var aprēķināt, izmantojot formulu N - audio skaļuma līmeņu skaits I - kodēšanas dziļums

9. slaids

Digitalizēta skaņas kvalitāte

Atkarīgs no: paraugu ņemšanas biežuma; paraugu ņemšanas dziļumi. Jo augstāka ir skaņas frekvence un izlases dziļums, jo augstāka ir digitalizētās skaņas kvalitāte. Jo augstāka ir digitālās skaņas kvalitāte, jo lielāks ir skaņas faila informācijas apjoms.

10. slaids

Skaņu redaktori

Skaņu redaktori ļauj ne tikai ierakstīt un atskaņot skaņu, bet arī to rediģēt. Tie ļauj mainīt audio faila skaņas kvalitāti un izmēru. Digitalizēto audio var saglabāt nesaspiestu universālajā wav formātā vai mp3 saspiestā formātā. WAV (viļņu formas audio formāts), bieži nesaspiests (izmērs!) MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3, saspiešana ar zudumiem) WMA (Windows Media Audio, straumēšanas audio, saspiests)

11. slaids

Problēmas risināšanas piemērs: Novērtēsim stereo skaņas faila skaļumu ar skaņas ilgumu 1 sekunde ar vidējo skaņas kvalitāti (16 biti, 24000 mērījumi sekundē). V=16* 24000*2 (kopš stereo 2 celiņi) = 768000 biti = 96000 baiti = 94 KB

1 slaids

2 slaids

Kopš 90. gadu sākuma personālie datori ir spējuši strādāt ar audio informāciju. Katrs dators ar skaņas karti, mikrofonu, austiņām vai skaļruņiem var ierakstīt, saglabāt un atskaņot audio informāciju. * Mēs strādājam ar grafisko informāciju, izmantojot grafiskos redaktorus, un ar audio informāciju, izmantojot audio failu redaktorus. Mēs strādājam ar grafisko informāciju, izmantojot grafiskos redaktorus, un ar audio informāciju, izmantojot audio failu redaktorus.

3 slaids

Informācija par skaņu Skaņa ir vilnis, kas izplatās gaisā, ūdenī vai citā vidē ar nepārtraukti mainīgu intensitāti un frekvenci. *

4 slaids

Audio informācijas kodēšanas procesā notiek laika iztveršana, kad skaņas vilnis tiek sadalīts atsevišķās mazās laika daļās. Katrai šādai zonai tiek iestatīta noteikta skaņas intensitātes vērtība. Iztveršanas procesa beigās skaņas informācija tiek saglabāta datora atmiņā bināro kodu veidā. *

5 slaids

6 slaids

Ar mikrofona palīdzību skaņa tiek pārvērsta elektriskās strāvas vibrācijās, kurām ir noteikta amplitūda. Paraugu ņemšanas ierīce (ADC) mēra elektrisko spriegumu noteiktā diapazonā un pārvērš skaitlisko sprieguma vērtību vairāku bitu binārā skaitļā. Apgrieztais process: DAC pārvērš bināros skaitļus elektriskajā spriegumā. DAC izejā saņemtais soļa signāls tiek pārveidots skaņā, izmantojot pastiprinātāju un skaļruni. * Audio informācijas apstrādes iekārtas

7 slaids

8 slaids

Skaņas reproducēšanas kvalitāti ietekmē divi parametri: diskretizācijas frekvence un audio kodēšanas dziļums. Skaņas kodēšanas dziļums ir šūnas izmērs, kas piešķirts amplitūdas (skaļuma) vērtības ierakstīšanai binārajā kodā. Mūsdienu skaņas kartes var nodrošināt 65 536 dažādu signāla līmeņu vai stāvokļu kodējumu (65 536 = 2i, i = 16 biti). Tādējādi mūsdienu skaņas kartes nodrošina 16 bitu audio kodējumu (kodēšanas dziļumu). Katram paraugam audio signāla amplitūdas vērtībai tiek piešķirts 16 bitu kods. * Audio informācijas iespējas

9. slaids

Iztveršanas ātrums ir skaņas skaļuma mērījumu skaits, ko instruments veicis 1 sekundē. Frekvenci mēra hercos (Hz). Viens mērījums sekundē atbilst 1 Hz frekvencei. 1000 mērījumi vienā sekundē – 1 kilohercs (kHz). Paraugu skaits sekundē var būt robežās no 8000 līdz 48000, t.i. Analogā audio signāla paraugu ņemšanas frekvence var būt no 8 līdz 48 kHz. *

10 slaids

Cilvēka auss uztver skaņu ar frekvencēm no 20 vibrācijām sekundē (zema skaņa) līdz 20 000 vibrācijām sekundē (augsta skaņa). Jo augstāka ir skaņas frekvence un izlases dziļums, jo augstāka ir digitalizētās skaņas kvalitāte. Zemākā digitalizētās skaņas kvalitāte, kas atbilst telefona sakaru kvalitātei, tiek iegūta ar diskretizācijas frekvenci 8000 reižu sekundē, diskretizācijas dziļumu 8 biti un viena audio celiņa ierakstīšanu (mono režīms). *

11 slaids

Augstākā digitalizētā audio kvalitāte, kas atbilst audio kompaktdiska kvalitātei, tiek sasniegta ar iztveršanas ātrumu 48 000 reižu sekundē, 16 bitu kodēšanas dziļumu un divu audio celiņu ierakstīšanu (stereo režīms). *

Kas ir skaņa? Izmantojot mikrofonu, skaņa tiek pārveidota par tā saukto analogo elektrisko signālu. sound_high_low.swf sound_quiet_aloud.swf Analogais signāls ir patvaļīgas izmaiņas noteiktā vērtībā noteiktā diapazonā. Skaņa ir vides (gaiss, ūdens) vibrācijas, ko uztver cilvēka auss.

Digitalizācija Digitālais signāls Digitalizācija ir analogā signāla pārvēršana ciparu kodā.

Iztveršana 0 T 2T2T 0 T 2T2T Audio laika iztveršana ir process, kurā nepārtraukta audio signāla kodēšanas laikā skaņas vilnis tiek sadalīts atsevišķos mazos laika posmos, un katrai šādai sadaļai tiek iestatīta noteikta amplitūdas vērtība. Jo lielāka ir signāla amplitūda, jo skaļāka ir skaņa. Analogais signāls Digitālais signāls

Iztveršanas frekvence Digitālās skaņas kvalitāte ir atkarīga no skaņas skaļuma līmeņa mērījumu skaita laika vienībā, t.i., diskretizācijas frekvences. Jo vairāk mērījumu tiek veikts 1 sekundē (jo augstāka iztveršanas frekvence), jo precīzāk digitālā audio signāla “kāpnes” seko analogā signāla līknei. Audio paraugu ņemšanas ātrums ir skaņas skaļuma mērījumu skaits sekundē. Mērīts Hz.

Iztveršanas frekvences Datoros audio kodēšanai visbiežāk izmantotās diskretizācijas frekvences ir 8 kHz (slikta kvalitāte, bet pietiek runas atpazīšanai), 11 kHz, 22 kHz, 44,1 kHz (audio CD), 48 kHz (DVD filmas), 96 kHz un 192 kHz (augstas kvalitātes skaņa DVD audio formātā).

Audio kodēšanas dziļums Iztveršanas procesa laikā viena parauga glabāšanai atmiņā tiek atvēlēta ierobežota vieta. Iedomāsimies, ka vienam paraugam ir atvēlēti 3 biti. Šajā gadījumā katra parauga kods ir vesels skaitlis no 0 līdz 7. Viss iespējamo signāla vērtību diapazons no 0 līdz maksimāli pieļaujamajam ir sadalīts 8 joslās, no kurām katrai ir piešķirts numurs (kods). Visiem paraugiem, kas ietilpst tajā pašā joslā, ir viens un tas pats kods. Tas. Kodējot audio, paraugu ņemšana tiek veikta ar informācijas zudumu

Audio kodēšanas dziļums Ja ir zināms kodēšanas dziļums, tad digitālā audio skaļuma līmeņu skaitu (iztveršanas līmeni) var aprēķināt, izmantojot formulu. N = 2 I Lētām skaņas kartēm ir bitu dziļums, lielākā daļa mūsdienu ir 24 biti, kas ļauj izmantot 2 24 = dažādus līmeņus. Audio kodēšanas dziļums (bitu dziļums) ir bitu skaits, kas tiek piešķirti vienai skaņas dimensijai. Izmērītā signāla vērtības pārveidošanu skaitļos sauc par līmeņa paraugu ņemšanu. Šo darbību veic skaņas kartes analogais-digitālais pārveidotājs (ADC).

Grafisko failu formāti WAV (Waveform audio formāts), bieži nesaspiests (izmērs!) MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3, kompresija ar zudumiem) WMA (Windows Media Audio, audio straumēšana, kompresija) OGG (Ogg Vorbis, atvērts formāts, kompresija ar zudumiem ) Izmantojot digitalizāciju, varat iekodēt jebkuru skaņu, ko uztver mikrofons (cilvēka balss, sērfošanas troksnis utt.). Tomēr šai metodei ir arī trūkumi: digitalizējot skaņu, vienmēr tiek zaudēta informācija (izlases dēļ); Audio faili mēdz būt lieli, tāpēc lielākajā daļā mūsdienu formātu tiek izmantota saspiešana.

Instrumentālais kodējums MIDI (Musical Instrument Digital Interface) - digitālais interfeiss mūzikas instrumentiem (*.MID faili) precīzi atveido instrumentu skaņu, nezaudējot kvalitāti. MIDI formātā tiek saglabāta nots (augstums, ilgums) mūzikas instruments (var izmantot 128 melodiskus un 47 sitaminstrumentus) skaņas parametri (skaļums, tembrs) daudzkanālu skaņa (polifonija) Cilvēka balsi nevar kodēt MIDI klaviatūra

1. uzdevums Tiek veikts vienkanāla (mono) skaņas ieraksts ar iztveršanas frekvenci 16 kHz un kodēšanas dziļumu 24 biti. Ieraksts ilgst 1 minūti, tā rezultāti tiek ierakstīti failā, datu kompresija netiek veikta. Kurš no šiem skaitļiem ir vistuvākais iegūtā faila lielumam, kas izteikts megabaitos? 1) 0,2 2) 2 3) 34) 4 Risinājums: 16 kHz = Hz; V = M*i*t V = * 24 * 60 = bits 2,7 MB Tuvākā vērtība 3 MB Atbilde: 3)

2. uzdevums Skaņas faila apjoms ir 5,25 MB, skaņas kartes bitu dziļums ir 16. Kāds ir šī faila skaņas ilgums (aptuveni), kas ierakstīts ar diskretizācijas frekvenci 22,05 kHz? V = M * i * t t = 5,25 * 8 * 1024 * 1024 / (22,05 * 1000 * 16) = 125 sek V = 5,25 MB M = 22,05 kHz i = 16 biti t = V / (M*i)

3. uzdevums Tiek veikts vienkanāla (stereo) skaņas ieraksts ar diskretizācijas frekvenci 64Hz. Ierakstīšanas laikā tika izmantoti 32 paraugu ņemšanas līmeņi. Ieraksts ilgst 4 minūtes 16 sekundes, tā rezultāti tiek ierakstīti failā, un katrs signāls tiek kodēts ar minimālu iespējamo un vienādu bitu skaitu. Aprēķināt iegūtā faila lielumu, kas izteikts kilobaitos? Risinājums: 32 = 2 5 – kodēšanas dziļums i=5 biti 4 min 16 s = = 256 s V = = baits = 5 2 KB = 10 KB Atbilde: 10 KB.