8.Представление звуковой информации в пк

Звук представляет собой достаточно сложное непрерывное колебание воздуха

Непрерывные сигналы можно с достаточной точностью представлять в виде суммы некоторого числа простейших синусоидальных колебаний

Каждое слагаемое, то есть каждая синусоида, может быть точно задано некоторым набором числовых параметров — амплитуды, фазы и частоты, которые можно рассматривать как код звука в некоторый момент времени

Такой подход к записи звука называется преобразованием в цифровую форму, оцифровыванием или дискретизацией, так как непрерывный звуковой сигнал заменяется дискретным (то есть состоящим из раздельных элементов) набором значений сигнала в некоторые моменты времени

Количество отсчетов сигнала в единицу времени называется частотой дискретизации

В настоящее время при записи звука в мультимедийных технологиях применяются частоты 8, 11, 22 и 44 кГц

Частота дискретизации 44 килогерца означает, что одна секунда непрерывного звучания заменяется набором из сорока четырех тысяч отдельных отсчетов сигнала

Чем выше частота дискретизации, тем лучше качество оцифрованного звука

Качество преобразования звука в цифровую форму определяется не только частотой дискретизации, но и количеством битов памяти, отводимых на запись кода одного отсчета. Этот параметр принято называть разрядностью преобразования

В настоящее время обычно используется разрядность 8, 16 и 24 бит.

Процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера:

Звуковая волнаМикрофонПеременный электрический токАудиоадаптерДвоичный кодПамять компьютера

Процесс воспроизведения звуковой информации, сохраненной в памяти компьютера обратном порядке заменив вместо микрофона динамик.

Аудиоадаптер (звуковая плата) – специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении звука.

В процессе записи звука аудиоадаптер с определенным периодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в регистр двоичный код полученной величины.

Затем полученный код из регистра переписывается в оперативную память компьютера.

Качество компьютерного звука определяется характеристиками аудиоадаптера: частотой дискретизации и разрядностью.

Частота дискретизации – это количество измерений входного сигнала за 1 секунду.

Частота измеряется в герцах (Гц).

Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц. 1000 измерений за 1 секунду – 1 килогерц (кГц).

Разрядность регистра – число бит в регистре аудиоадаптера.

Разрядность определяет точность измерения входного сигнала.

Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно.

Если разрядность равна 8 (16) , то при измерении входного сигнала может быть получено 2⁸=256 (2¹⁶=65536) различных значений.

Очевидно, 16-разрядный аудиоадаптер точнее кодирует и воспроизводит звук, чем 8-разрядный.

Звуковой файл - файл, хранящий звуковую информацию в числовой двоичной форме.

Пример 1. Подсчитать объем файла с 10 минутной речью записанного с частотой дискретизации 11025 Гц и разрядностью кода 4 бита на 1 измерение.

Решение. V = 10 * 60 сек * 11025 Гц * 4 бита = 10*30*11025 байт = 3229,98046875 Кбайт = 3,154277 Мбайт.                           

Ответ: 3,154277 Мбайт