Презентация по информатике на тему Представление звуковой информации в компьютере

Представление звуковой информации в компьютере Звук представляет собой непрерывный сигнал — звуковую волну с меняющейся амплитудой и частотой.Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека.Чем больше частота сигнала, тем выше тон.Рис. 1. Зависимость громкости звука от амплитуды сигнала Частота звуковой волны выражается числом колебаний в секунду и измеряется в герцах (Гц, Hz).Человеческое ухо способно воспринимать звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, который называют звуковым.Количество бит, отводимое на один звуковой сигнал, называют глубиной кодирования звука.Современные звуковые карты обеспечивают 16-, 32- или 64-битную глубину кодирования звука. При кодировании звуковой информации непрерывный сигнал заменяется дискретным, то есть превращается в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).Процесс перевода звуковых сигналов от непрерывной формы представления к дискретной, цифровой форме называют оцифровкой.Важной характеристикой при кодировании звука является частота дискретизации — количество измерений уровней сигнала за 1секунду.Рис. 2. Частота дискретизации Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука. Необходимо помнить, что чем выше качество цифрового звука, тем больше информационный объем звукового файла. Методы кодированияСуществуют различные методы кодирования звуковой информации двоичным кодом, среди которых можно выделить два основных направления: метод FM и метод Wave-Table. Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, и, следовательно, может быть описан кодом. Разложение звуковых сигналов в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства — аналогово-цифровые преобразователи (АЦП).Рис. 3. Преобразование звукового сигнала в дискретный сигнал: a — звуковой сигнал на входе АЦП; б — дискретный сигнал на выходе АЦП Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Данный метод кодирования не даёт хорошего качества звучания, но обеспечивает компактный код.Рис. 4. Преобразование дискретного сигнала в звуковой сигнал: а — дискретный сигнал на входе ЦАП; б — звуковой сигнал на выходе ЦАП Таблично-волновой метод (Wave-Table) основан на том, что в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков окружающего мира, музыкальных инструментов и т. д. Числовые коды выражают высоту тона, продолжительность и интенсивность звука и прочие параметры, характеризующие особенности звука. Поскольку в качестве образцов используются «реальные» звуки, качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов. Форматы аудиофайловЗвуковые файлы имеют несколько форматов. Наиболее популярные из них MIDI, WAV, МРЗ.Формат MIDI (Musical Instrument Digital Interface) изначально был предназначен для управления музыкальными инструментами. В настоящее время используется в области электронных музыкальных инструментов и компьютерных модулей синтеза.Формат аудиофайла WAV (waveform) представляет произвольный звук в виде цифрового представления исходного звукового колебания или звуковой волны. Все стандартные звуки Windows имеют расширение WAV.Формат МРЗ (MPEG-1 Audio Layer 3) — один из цифровых форматов хранения звуковой информации. Он обеспечивает более высокое качество кодирования.