Звук представляет собой распространяющуюся в воздухе, воде или другой среде волну с
непрерывно меняющейся интенсивностью и частотой.
Звуковая
информация.
Звук
представляет
собой
распространяющуюся
в воздухе, воде
или другой среде
волну с
непрерывно
меняющейся
интенсивностью
и частотой.
Человек
воспринимает
звуковые волны
(колебания
воздуха) с
помощью слуха в
форме звука
различных
громкости и
тона. Чем
больше
интенсивность
звуковой волны,
тем громче звук,
чем больше
частота волны,
тем выше тон
звука.
Рис1. Зависимость
громкости и
высоты тона
звука от
интенсивности и
частоты звуковой
волны
Человеческое ухо
воспринимает
звук с частотой
от 20 колебаний
в секунду
(низкий звук) до
20 000 колебаний
в секунду
(высокий звук).
Человек может
воспринимать
звук в огромном
диапазоне
интенсивностей,
в котором
максимальная
интенсивность
больше
минимальной в 1014
раз (в сто тысяч
миллиардов раз).
Для измерения
громкости звука
применяется
специальная
единица
"децибел" (дбл)
(табл. 5.1).
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.
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки,
для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука.
Такой процесс называется оцифровкой звука.
Таким образом,
непрерывная зависимость громкости звука от времени A(t)
заменяется на
дискретную
последовательность
уровней
громкости. На
графике это
выглядит как
замена гладкой
кривой на
последовательность
"ступенек".
Рис
2. Временная
дискретизация
звука
Частота дискретизации. Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую
форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате.
Качество полученного звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в
единицу времени, т.е. частоты дискретизации. Чем большее количество измерений
производится за 1 секунду, тем выше качество записанного звука.
Частота дискретизации звука – это количество измерений громкости звука за одну секунду.
Одно измерение в секунду соответствует частоте 1Гц, 1000 измерений в секунду – 1 кГц.
Частота дискретизации звука может лежать в диапазоне от 8000 до 48000 измерений
громкости звука за одну секунду.
Глубина кодирования звука. В каждый момент времени разный уровень громкости звука.
Каждая звуковая карта характеризуется количеством распознаваемых уровней громкости звука.
Глубина кодирования звука – это
количество информации, которое
необходимо для кодирования уровней
громкости цифрового звука.
Если известна глубина
кодирования, то количество уровней громкости
цифрового звука можно рассчитать.
I - глубина звука (в бит);
N- частота дискретизации (в Гц)
Пусть глубина кодирования
звука составляет 16 бит, тогда количество
уровней громкости звука равно: N = 216 = 65536.
Очевидно, что 16-битные звуковые карты точнее кодируют и воспроизводят звук, чем 8-битные.
Качество звука в дискретной форме может быть очень плохим (при 8 битах и 5,5 кГц)
и очень высоким (при 16 битах и 48 КГц).
Формула для расчета размера цифрового моноаудиофайла:
V = N * I * t
t = время
звучания (в сек)
Пример. Оценим информационный объем цифрового стереозвукового файла длительность
звучания 1 секунда при глубине 16 бит и частоте дискретизации 24 кГц.
1. Звуковая плата производит двоичное кодирование аналогового звукового сигнала.
Какое количество информации необходимо для кодирования каждого из 65 536
возможных уровней интенсивности сигнала?
1) 16 бит 2) 256 бит 3) 1 бит 4) 8 бит
2. Оцените информационный объем цифрового монозвукового файла длительностью
10 секунд при звуковой карте 8 бит и частоте дискретизации 8000 измерений в секунду.
4. Одна минута записи цифрового
аудиофайла занимает на диске 1,3 Мбайт, разрядность звуковой платы –
8 бит. С какой
частотой дискретизации записан звук?
Литература:
Информатика и ИКТ: учебник для 8 класса. Угринович Н. М:
БИНОМ. Лаборатория знаний - 2010 г.
Частота дискретизации звука – это количество измерений громкости звука за одну секунду.
Одно измерение в секунду соответствует частоте 1Гц, 1000 измерений в секунду – 1 кГц. 
Internet-ресурсы:
