1 z 13

Prezentacja na temat: Kodowanie dźwięku

slajd numer 1

Opis slajdu:

slajd numer 2

Opis slajdu:

Analogowe i dyskretne metody reprezentacji dźwięku Dźwięk jest zjawiskiem fizycznym przedstawiającym propagację drgań mechanicznych w postaci fal sprężystych w ośrodku stałym, ciekłym lub gazowym. W przypadku reprezentacji analogowej wielkość fizyczna przyjmuje nieskończoną liczbę wartości, a jej wartości zmieniają się w sposób ciągły. W formie analogowej dźwięk jest falą charakteryzującą się następującymi cechami: Wysokość dźwięku jest określona przez częstotliwość wibracji wibrującego ciała. Głośność dźwięku zależy od energii ruchów oscylacyjnych, czyli amplitudy drgań. Czas trwania dźwięku to czas trwania wibracji. Barwa dźwięku to barwa dźwięku.

slajd numer 3

Opis slajdu:

Dyskretna reprezentacja fali dźwiękowej W procesie kodowania ciągłego sygnału dźwiękowego wykonywane jest jego próbkowanie czasowe. Ciągła fala dźwiękowa jest dzielona na oddzielne małe odcinki czasowe, a dla każdego takiego odcinka ustalana jest określona wartość amplitudy. W przypadku reprezentacji dyskretnej wielkość fizyczna przyjmuje skończony zbiór wartości, a jej wartość zmienia się gwałtownie.

slajd numer 4

Opis slajdu:

Jakość kodowania informacji audio zależy od: Częstotliwość próbkowania, tj. liczba pomiarów poziomu sygnału na jednostkę czasu. Im więcej pomiarów jest wykonywanych w ciągu 1 sekundy (im wyższa częstotliwość próbkowania), tym dokładniejsza jest procedura kodowania binarnego. Częstotliwość próbkowania mierzona jest w Hz - jednostką miary częstotliwości procesów okresowych jest 1 Hz = 1 / s

slajd numer 5

Opis slajdu:

Głębia kodowania dźwięku Głębia kodowania to ilość informacji potrzebnych do zakodowania dyskretnych poziomów głośności dźwięku cyfrowego. N = 2i, gdzie N jest liczbą poziomów głośności dźwięku cyfrowego, gdzie i jest głębokością kodowania dźwięku. Nowoczesne karty dźwiękowe zapewniają 16-bitową głębię kodowania dźwięku. Ilość różne poziomy sygnał (stany dla tego kodowania) można obliczyć ze wzoru: N = 2i = 216 = 65536. W procesie kodowania każdemu poziomowi głośności przypisywany jest własny 16-bitowy kod binarny, kod 0000000000000000 będzie odpowiadał najniższemu poziom dźwięku, a 1111111111111111 do najwyższego poziomu dźwięku.

slajd numer 6

Opis slajdu:

Jakość dźwięku cyfrowego Im wyższa częstotliwość próbkowania i głębia kodowania dźwięku, tym lepsza jakość dźwięku cyfrowego i tym lepsze przybliżenie dźwięku cyfrowego do dźwięku oryginalnego. Najwyższą jakość zdigitalizowanego dźwięku, odpowiadającą jakości płyty audio CD, uzyskuje się przy częstotliwości próbkowania 48 000 razy na sekundę, głębokości próbkowania 16 bitów i nagrywaniu dwóch ścieżek audio (tryb stereo). Trzeba pamiętać, że im wyższa jakość dźwięku cyfrowego, tym większa objętość informacyjna pliku dźwiękowego.

slajd numer 7

Opis slajdu:

Edytory dźwięku Edytory dźwięku umożliwiają nie tylko nagrywanie i odtwarzanie dźwięku, ale także jego edycję. Do najbardziej znanych można śmiało nazwać, takich jak Sony Sound Forge, Adobe Audition, GoldWave i inne. Zdigitalizowany dźwięk prezentowany jest w edytorach dźwiękowych w przejrzystej formie wizualnej, dzięki czemu operacje kopiowania, przenoszenia i usuwania fragmentów ścieżki dźwiękowej można łatwo wykonywać za pomocą myszy komputerowej. Ponadto można nakładać na siebie ścieżki audio (miksować dźwięki) i stosować różne efekty akustyczne (echo, odtwarzanie wstecz itp.). Edytory dźwięku umożliwiają zmianę jakości dźwięku cyfrowego i głośności końcowego pliku dźwiękowego poprzez zmianę częstotliwości próbkowania i głębokości kodowania. Dźwięk cyfrowy można zapisać w postaci nieskompresowanej jako pliki audio w uniwersalnym formacie WAV (format Microsoft) lub w formatach skompresowanych stratnie, OGG, MP3.

Aby skorzystać z podglądu prezentacji, załóż konto (konto) Google i zaloguj się: https://accounts.google.com

Podpisy slajdów:

Właściwości: dźwięk - fala podłużna; rozprzestrzenia się w mediach elastycznych (powietrze, woda, różne metale itp.); ma skończoną prędkość. Drgania dźwiękowe (fale) to drgania mechaniczne, których częstotliwość waha się od 20 do 20 000 Hz. Wibracje dźwiękowe 20 Hz 20 000 Hz

głośność dźwięku zależy od amplitudy drgań. Im większa amplituda wibracji, tym głośniejszy dźwięk. Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości drgań w powietrzu. prędkość dźwięku to prędkość propagacji fali w ośrodku. barwa dźwięku - kolorystyka dźwięku w zależności od źródła dźwięku (skrzypce, fortepian, gitara itp.). Jednostką głośności dźwięku jest decybel (dB) (dziesiąta część beli). Nazwany na cześć Alexandra Grahama Bella, wynalazcy telefonu. sound_high_low.swf sound_quiet_aloud.swf

four.swf third.swf Zależność głośności i wysokości dźwięku od natężenia i częstotliwości fali dźwiękowej

Źródło dźwięku Poziom (dB) Spokojne oddychanie Nie odczuwalne Szeptanie 10 Szelest liści 17 Przerzucanie gazet 20 Normalny hałas w domu 40 Surfowanie po plaży 40 Średnia rozmowa 50 Głośna rozmowa 70 Odkurzacz 80 Metro 80 Koncert rockowy 100 Grzmot 110 Silnik odrzutowy 110 Strzał z pistoletu 120 Próg bólu 120

Informacje o dźwięku 2. Czasowa punktacja dźwięku 3. Częstotliwość próbkowania 4. Głębokość kodowania dźwięku 5. Jakość cyfrowego dźwięku 6. Edytory dźwięku

Wielkość fizyczna Analog Discrete przyjmuje nieskończoną liczbę wartości i zmieniają się one w sposób ciągły. wielkość fizyczna przyjmuje skończony zbiór wartości i zmieniają się stopniowo. Płyta winylowa (ścieżka dźwiękowa zmienia swój kształt w sposób ciągły) Audio CD (ścieżka dźwiękowa zawiera obszary o różnym stopniu odbicia)

t A(t) Próbkowanie czasowe to podział ciągłej fali dźwiękowej na oddzielne małe odcinki czasowe, a dla każdego odcinka ustalana jest określona wartość amplitudy.

KWANTYZACJA - proces zamiany rzeczywistych wartości sygnału na przybliżone z określoną dokładnością. BITREYT (bitrate) - poziom kwantyzacji, ilość informacji na jednostkę czasu (bity na sekundę). Czyli ile informacji o każdej sekundzie nagrania możemy wydać. Mierzone w bitach (bitach).

Informacje dźwiękowe są przechowywane jako wartości amplitudy zmierzone w określonych momentach (tj. pomiary wykonywane są w „impulsach”).

Do digitalizacji dźwięku wykorzystywane są specjalne urządzenia: przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) i przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC).

Niech głębokość kodowania dźwięku wynosi 16 bitów, to liczba poziomów głośności dźwięku wynosi: N = 2 I = 2 16 = 65 536 - 1111111111111111. GŁĘBOKOŚĆ PRÓBKOWANIA AUDIO (I) to ilość informacji potrzebnych do zakodowania dyskretnych poziomów głośności dźwięku cyfrowego . N - liczba poziomów głośności I - głębokość kodowania

CZĘSTOTLIWOŚĆ PRÓBKOWANIA DŹWIĘKU to liczba pomiarów głośności dźwięku w ciągu jednej sekundy. 1 Hz = 1 / s 1 kHz = 1000 / s Samplerate (samplerate) - częstotliwość próbkowania (lub częstotliwość próbkowania) - częstotliwość próbkowania sygnału ciągłego w czasie podczas jego próbkowania (w szczególności przez przetwornik analogowo-cyfrowy - ADC). częstotliwość_dźwięku.swf

Im wyższa jakość dźwięku cyfrowego, tym większa ilość informacji w pliku dźwiękowym. Parametr Głębokość kodowania Częstotliwość próbkowania Telefonia 8 bitów do 8 kHz Średnia jakość 8 bitów lub 16 bitów 8-48 kHz Audio CD 16 bitów do 48 kHz

V = I * M * t * k V - głośność pliku audio, I - głębokość kodowania audio, M - częstotliwość próbkowania audio, t - czas trwania pliku audio, k - liczba kanałów audio (tryb mono k = 1, stereo k = 2 )

Przykład. Oszacuj objętość informacji wysokiej jakości stereofonicznego pliku audio o czasie trwania 1 minuty, jeśli „głębokość” kodowania wynosi 16 bitów, a częstotliwość próbkowania wynosi 48 kHz. Objętość informacji pliku dźwiękowego o czasie trwania 1 sekundy wynosi: 16 bitów * 48 000 * 2 = 1 536 000 bitów = 187,5 KB Oznacza to, że przepływność lub prędkość odtwarzania powinna wynosić 187,5 kilobajtów na sekundę. Objętość informacyjna pliku dźwiękowego o czasie trwania 1 minuty wynosi: 187,5 Kb/s * 60 s = 11 Mb

Usuwanie szumów Dzielenie nagrania stereo na dwa różne pliki: Miksowanie dźwięku Stosowanie efektów Edycja dźwięku to dowolny rodzaj transformacji.

Edytory dźwięku umożliwiają zmianę jakości dźwięku cyfrowego i rozmiaru pliku audio poprzez zmianę częstotliwości próbkowania i głębokości kodowania. Dźwięk cyfrowy można zapisać w postaci nieskompresowanej jako uniwersalne pliki audio WAV lub skompresowane pliki MP3. Podczas zapisywania dźwięku w formatach skompresowanych, częstotliwości dźwięku o niskim natężeniu, które są „nadmierne” dla ludzkiej percepcji i pokrywają się w czasie z częstotliwościami dźwięku o wysokim natężeniu, są odrzucane. Zastosowanie tego formatu pozwala skompresować pliki audio dziesiątki razy, ale prowadzi do nieodwracalnej utraty informacji (plików nie można przywrócić w ich oryginalnej formie).

WAVE (.wav) jest najczęściej używanym formatem. Używany w systemie Windows do przechowywania plików dźwiękowych. MPEG-3 (.mp3) to obecnie najpopularniejszy format plików audio. MIDI (.mid) - nie zawierają samego dźwięku, a jedynie komendy do odtwarzania dźwięku. Dźwięk jest syntetyzowany za pomocą syntezy FM lub WT. Real Audio (.ra, .ram) - przeznaczony do odtwarzania dźwięku w Internecie w czasie rzeczywistym. MOD (.mod) to format muzyczny, który przechowuje zdigitalizowane próbki dźwięków, które można następnie wykorzystać jako szablony dla poszczególnych nut.

Obszar edycji Oś czasu Menu główne Paski narzędzi http://www.audacity.ru/p1aa1.html

Naucz się streszczenia, rozwiązuj problemy w zeszycie. Zadania kodowania audio Poziom 5 Określ długość pliku audio, który zmieści się na dyskietce 3,5 cala. Należy zauważyć, że do przechowywania danych na takiej dyskietce jest przeznaczonych 2847 sektorów po 512 bajtów. a) o niskiej jakości dźwięku: mono, 8 bitów, 8 kHz; b) o wysokiej jakości dźwięku: stereo, 16 bit, 48 kHz. Poziom „4” Użytkownik ma do dyspozycji pamięć 2,6 MB. Musisz nagrać cyfrowy plik audio o czasie trwania 1 minuty. Jaka powinna być częstotliwość próbkowania i głębia bitowa? Poziom 3 Określ ilość miejsca do przechowywania cyfrowego pliku audio, którego czas odtwarzania wynosi dwie minuty przy częstotliwości próbkowania 44,1 kHz i rozdzielczości 16 bitów.

1 slajd

2 slajdy

Od początku lat 90. komputery PC mogą pracować z informacjami dźwiękowymi. Każdy komputer z kartą dźwiękową, mikrofonem, słuchawkami lub głośnikami może nagrywać, przechowywać i odtwarzać informacje dźwiękowe. * Pracujemy z informacją graficzną za pomocą edytorów graficznych, a następnie z informacją dźwiękową za pomocą edytorów plików audio. Pracujemy z informacją graficzną za pomocą edytorów graficznych, a następnie z informacją dźwiękową za pomocą edytorów plików audio.

3 slajdy

Informacje o dźwięku Dźwięk to fala rozchodząca się w powietrzu, wodzie lub innym medium z ciągle zmieniającą się intensywnością i częstotliwością. *

4 slajdy

W procesie kodowania informacji dźwiękowych próbkowanie czasowe następuje, gdy fala dźwiękowa jest dzielona na oddzielne małe odcinki czasowe. Dla każdego takiego obszaru ustalana jest określona wartość natężenia dźwięku. Pod koniec procesu próbkowania w pamięci komputera zapisywane są informacje dźwiękowe w postaci kodów binarnych. *

5 slajdów

6 slajdów

Za pomocą mikrofonu dźwięk zamieniany jest na drgania prądu elektrycznego o określonej amplitudzie. Urządzenie próbkujące (ADC) mierzy napięcie elektryczne w pewnym zakresie i przekształca wartość liczbową napięcia na wielobitową liczbę binarną. Proces odwrotny: przetwornik cyfrowo-analogowy konwertuje liczby binarne na napięcie elektryczne. Sygnał kroku odbierany na wyjściu przetwornika cyfrowo-analogowego jest przetwarzany na dźwięk za pomocą wzmacniacza i głośnika. * Urządzenia do przetwarzania informacji audio

7 slajdów

8 slajdów

Istnieją dwa parametry, które wpływają na jakość odtwarzania dźwięku: częstotliwość próbkowania i głębokość kodowania dźwięku. Głębokość kodowania audio to rozmiar komórki przeznaczonej na zapisanie wartości amplitudy (głośności) w kodzie binarnym. Nowoczesne karty dźwiękowe mogą zakodować 65536 różnych poziomów sygnału lub stanów (65536=2i, i=16 bitów). Tak więc nowoczesne karty dźwiękowe zapewniają 16-bitowe kodowanie dźwięku (głębokość kodowania). Z każdą próbką wartości amplitudy sygnału audio przypisywany jest 16-bitowy kod. * Opcje informacji dźwiękowych

9 slajdów

Częstotliwość próbkowania to liczba pomiarów głośności dźwięku wykonanych przez instrument w ciągu 1 sekundy. Częstotliwość jest mierzona w hercach (Hz). Jeden pomiar na sekundę odpowiada częstotliwości 1 Hz. 1000 pomiarów w ciągu jednej sekundy - 1 kiloherc (kHz). Liczba próbek na sekundę może mieścić się w zakresie od 8000 do 48000, tj. częstotliwość próbkowania analogowego sygnału audio może przyjmować wartości od 8 do 48 kHz. *

10 slajdów

Ludzkie ucho odbiera dźwięk o częstotliwości od 20 drgań na sekundę (cichy dźwięk) do 20 000 drgań na sekundę (wysoki dźwięk). Im wyższa częstotliwość i głębokość próbkowania dźwięku, tym lepsza będzie jakość zdigitalizowanego dźwięku. Najniższa jakość zdigitalizowanego dźwięku odpowiadająca jakości połączenie telefoniczne jest uzyskiwany z częstotliwością próbkowania 8000 razy na sekundę, głębokością próbkowania 8 bitów i nagrywaniem jednej ścieżki dźwiękowej (tryb „mono”). *

11 slajdów

Najwyższą jakość zdigitalizowanego dźwięku, odpowiadającą jakości płyty audio CD, uzyskuje się przy częstotliwości próbkowania 48 000 razy na sekundę, głębokości kodowania 16 bitów i nagrywaniu dwóch ścieżek audio (tryb stereo). *

Kodowanie i przetwarzanie informacji dźwiękowych

Dźwięk to fala o stale zmieniającej się amplitudzie i częstotliwości.

Im większa amplituda, tym głośniejszy dźwięk Im wyższa częstotliwość, tym wyższy ton

Dźwięk
Objętość w
decybele
dolna granica
wrażliwość
ludzkie ucho
0
szelest liści
10
Rozmawiać
60
klakson
90
Silnik odrzutowy
120
próg bólu
140

Aby komputer mógł przetwarzać dźwięk, ciągły sygnał audio musi zostać przekonwertowany na cyfrową postać dyskretną za pomocą

Aby komputer
przetwarzać dźwięk,
ciągły sygnał dźwiękowy
należy przekonwertować na
cyfrowa forma dyskretna
przy pomocy tymczasowego
dyskretyzacja

Czasowe próbkowanie dźwięku

Na)
Czasowe próbkowanie dźwięku
T

Jakość odbieranego dźwięku cyfrowego zależy od liczby pomiarów poziomu głośności dźwięku w jednostce czasu, tj. częstotliwości próbkowania

Otrzymana cyfrowa jakość dźwięku
zależy od ilości pomiarów poziomu
głośność dźwięku na jednostkę czasu, tj.
próbna stawka.
Im więcej pomiarów
wyprodukowane w 1 sekundę (im więcej
częstotliwość próbkowania), tym dokładniejsze
cyfrowa drabinka audio
podąża za krzywą sygnału dialogowego.

Charakterystyka dźwięku cyfrowego: 1. częstotliwość 2. głębokość

Częstotliwość próbkowania dźwięku to liczba pomiarów głośności dźwięku w ciągu jednej sekundy.

Częstotliwość próbkowania dźwięku może wynosić od 8000 do 48 000 pomiarów głośności dźwięku na sekundę. (Hz)

Głębokość kodowania dźwięku (i) to ilość informacji potrzebnych do zakodowania dyskretnych cyfrowych poziomów głośności dźwięku

Głębokość kodowania dźwięku
(i) to ilość
informacje, które
potrzebne do kodowania
dyskretne poziomy
cyfrowa głośność dźwięku.

Jeśli znana jest głębokość kodowania, liczbę poziomów głośności dźwięku cyfrowego można obliczyć ze wzoru N = 2i, gdzie i jest głębokością kodowania

Jeśli znana jest głębokość kodowania,
następnie liczba poziomów głośności
dźwięk cyfrowy można obliczyć
i
według wzoru N = 2,
gdzie i jest głębokością kodowania i
N - liczba cyfrowych poziomów głośności dźwięku
Niech głębia kodowania dźwięku
to 16 bitów, to
liczba poziomów głośności dźwięku
równa się:
N = 2i = 216 = 65536.

Jakość dźwięku cyfrowego

Im wyższa częstotliwość i
głębokość próbkowania dźwięku,
im więcej jakości
zabrzmi
dźwięk cyfrowy

Edytory dźwięku pozwalają nie tylko nagrywać i odtwarzać dźwięk, ale także go edytować

Edytory dźwięku umożliwiają zmianę jakości dźwięku cyfrowego i rozmiaru pliku dźwiękowego poprzez zmianę częstotliwości próbkowania i głębokości na

Edytory dźwięku pozwalają
zmienić jakość cyfrową
dźwięk i głośność pliku dźwiękowego
zmieniając częstotliwość
dyskretyzacja i głębia
kodowanie. Dźwięk cyfrowy
można zapisać bez kompresji
pliki dźwiękowe w
uniwersalny format WAV
lub w skompresowanym formacie MP3.

Najniższą jakość zdigitalizowanego dźwięku, odpowiadającą jakości komunikacji telefonicznej, uzyskuje się przy częstotliwości próbkowania 8000 razy na sekundę

Najniższa jakość zdigitalizowanego dźwięku,
odpowiadający jakości komunikacji telefonicznej,
uzyskane z częstotliwością próbkowania 8000
razy na sekundę, głębokość próbkowania 8 bitów i
nagrywanie jednej ścieżki dźwiękowej (tryb mono).
najwyższej jakości zdigitalizowany dźwięk,
odpowiedni
jakość
płyta audio CD,
osiągnięta przy częstotliwości próbkowania 48 000
raz na sekundę, głębokość próbkowania 16 bitów
i nagrywanie dwóch ścieżek audio (tryb
"stereofoniczny").

Tryby

Rozmiar pliku V (bit) = częstotliwość  (Hz) * głębokość i (bit) * czas t (s) * tryb R (mono = 1, stereo = 2) V =  * i * t * R

Rozmiar pliku V (bity) =
częstotliwość Hz) *
głębokość i (bity) *
czas t (sek) *
Tryb R (mono = 1, stereo = 2)
V= *i*t*R

Zadanie 1

Zadanie 2

Oszacuj ilość informacji o wysokiej jakości
1-minutowy plik audio stereo
jeśli „głębokość” kodowania wynosi 16 bitów, a częstotliwość
Próbkowanie 48 kHz.
Informacyjne
Tom
czas trwania 1 sekundy to:
dźwięk
plik
16 bitów 48 000 2 = 1 536 000 bitów = 187,5 KB
Informacyjne
Tom
czas trwania 1 minuty jest równy:
dźwięk
187,5 KB/s 60 s 11 MB
plik