3. П редставление звуковой информации в компьютере.

Давайте разберёмся, как можно закодировать звук. Звук – это механическая волна, распространяющаяся в упругой среде, например, звуковые колебания воздуха. В компьютер звук вводят при помощи специальных устройств – микрофонов, которые преобразовывают механическую волну в непрерывный (аналоговый) электрический сигнал – колебания электрического тока (пример смотри на рисунке справа). Выход микрофона подключается к порту звуковой карты, задача которой производить измерения уровня звукового сигнала с определённой частотой и результаты измерений записывать в память компьютера в виде цифрового кода. Этот процесс называют оцифровкой звука.

Промежуток времени между двумя измерениями называется периодом измерений – τ с. (τ - греческая буква тау).

Обратная величина H=1/τ называется частотой дискретизации. Измеряется в Гц (1 Герц=1 с^-1). Чем выше значение частоты дискретизации, тем лучше качество оцифровки звука. Хорошее качество записи звука получается при частотах дискретизации 44,1 кГц и выше.

Кодирование и воспроизведение звуковой информации осуществляется с помощью специальных программ обработки звука – редакторов звука. Качество воспроизведения закодированного звука зависит от: частоты дискретизации и глубины кодирования звука. Глубина кодирования звука – это длина двоичного кода, который будет представлять в памяти компьютера амплитуду (громкость) сигнала. Процесс дискретизации амплитуды звука называют квантованием звука. Количество уровней квантования звука K связано с битовой глубиной кодирования звука (разрядность квантования) b формулой: .

Современные 16-битные звуковые карты кодируют 2¹⁶ = 65 536 различных уровней громкости или 16-битную глубину звука (каждому значению амплитуды звукового сигнала присваивается 16-битный код).

Дискретное цифровое представление аналогового звукового сигнала тем точнее его отражает, чем выше частота дискретизации и разрядность квантования.

Рассчитать объём записанной информации можно по формуле:

или

H – частота дискретизации;

N – количество произведённых измерений звукового сигнала;

b – глубина кодирования звука (разрядность квантования);

t – время звучания (с).

Форматы звуковых файлов: WAV, MP3, AAC, WMA и другие. В последнее время компьютер всё чаще используется для работы с видеоинформацией. Простейшей такой работой является просмотр кинофильмов и видеоклипов. Следует чётко представлять, что обработка видеоинформации требует очень высокого быстродействия компьютерной системы. Что представляет собой фильм с точки зрения информатики? Прежде всего, это сочетание звуковой и графической информации. Кроме того, для создания на экране эффекта движения используется дискретная по своей сути технология быстрой смены статических картинок. Исследования показали, что если за одну секунду сменяется более 10-12 кадров, то человеческий глаз воспринимает изменения на них как непрерывные.

Контрольные вопросы:

1. Что представляют собой процессы кодирования и декодирования информации?

2. Почему оказалось удобным двоичное представление информации в компьютере?

3. Как представляется текстовая информация в памяти компьютера? Что такое кодовая таблица?

4. Сколько символов можно закодировать при помощи 7-разрядного двоичного кода? 8-разрядного? 2-байтного?

5. Что такое пиксель? Каковы основные характеристики монитора? От чего зависит качество изображения?

6. В чём принципы кодирования графической информации? Цвета? Что такое глубина цвета?

7. Какие цветовые модели используют в компьютере для представления цвета?

8. Чем отличается растровая графика от векторной? В чём преимущества одной по сравнению с другой?

9. При помощи какого устройства вводят звук в компьютер? Какой сигнал при этом получается?

10. Что такое оцифровка звука?

11. Что такое период измерений? Частота дискретизации? Глубина кодировки звука? Квантование звука?

12. Выучите формулы, связывающие перечисленные в 11 вопросе величины, их обозначения и единицы измерения.