Практическая работа Дискретное представление звуковой и видеоинформации

Практическая работа

Дискретное представление звуковой и видеоинформации

Цель: познакомиться с процессом преобразования аналогово звукового сигнала в цифровой звуковой сигнал; научиться определять информационный объем оцифрованного звука.

Содержание работы:

Дискретно представление звука.

Звуковой сигнал - это непрерывная волна с изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Для того чтобы компьютер мог обрабатывать непрерывный звуковой сигнал, он должен быть дискретизирован, т.е. превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

Характеристики звука

Тон звука - определяется частотой звуковой волны (или, периодом волны). Чем выше частота, тем выше звучание.

Громкость звука - определяется интенсивностью сигнала. Чем выше интенсивностью звуковой волны, тем громче сигнал.

Поэтому для перевода в компьютер аналоговый звуковой сигнал необходимо превратить в цифровой. Для воспроизведения же - наоборот - цифровой сигнал необходимо превратить в аналоговый. Для этого используются специальные устройства: аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Оба эти устройства встроены в звуковую карту вашего компьютера.

Частота дискретизации звука - это количество измерений громкости звука за одну секунду

Глубина кодирования звука

Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N, для кодирования которых необходимо определенное количество информации I, которое называется глубиной кодирования звука

N – Количество уровней громкости
I – Глубина кодирования

Пример. Глубина кодирования звука составляет 16 битов, тогда количество уровней громкости звука равно:           N = 2^I = 2¹⁶ = 65 536

Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука

‒        Самое низкое качество: телефонная связь при частоте дискретизации 8000 раз в секунду глубине дискретизации 8 битов и записи одной звуковой дорожки (моно)

‒        Самое высокое качество: аудио-CD при частоте дискретизации 48000 раз в секунду глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек (стерео)

Стандартные форматы звуковых файлов

‒        WAV (Windows Wave)

‒        MP3 (MPEG I, layer 3)

‒        MIDI

Дискретное представление видеоинформации. Преобразование оптического изображения в последовательность электрических сигналов осуществляется видеокамерой. Эти сигналы несут информацию о яркости и цвете отдельных участков изображения. Они сохраняются на носителе в виде изменения намагниченности видеоленты (аналоговая форма) или в виде последовательности кодовых комбинаций электрических импульсов (цифровая форма).

Видеофайл — это набор статичных изображений, меняющих друг друга с определенной частотой. Каждое статичное изображение является отдельным кадром видео.

В основном, видео хранят в видеофайлах, в которых применены различные алгоритмы сжатия информации. Благодаря этим технологиям видеофайл можно сжимать в десятки и сотни раз практически без потери качества картинки и звука.

Ход и порядок выполнения работы:

Задание 1. Запишите форматы видеофайлов и дайте характеристику.

Формат видеофайла	Характеристика
mp4
MPEG
avi
WMV
Dv

Задание 2. Определить информационный объем оцифрованного звука.

 

Задача 1. В течении 25 секунд производилась запись звука в компьютер при частоте дискретизации 22, 050 кГц и разрядности квантования 16 бит. Определите информационный объем получившегося файла. (ответ записать в Мб)

Задача 2. В течении 2 минут производилась запись звука в компьютер при частоте дискретизации 22, 050 кГц и разрядности квантования 8 бит. Определите информационный объем получившегося файла. (ответ записать в Мб)

Задача 3. В течении 1 секунды производилась запись звука в компьютер при частоте дискретизации 48 кГц и разрядности квантования 16 бит. Определите информационный объем получившегося файла. (ответ записать в Мб)

Контрольные вопросы:

1.      От каких параметров зависит качество двоичного кодирования звука?

2.      Опишите процесс преобразование аналогово звука в цифровой.

3.      Каким же образом полнометражный фильм (а то и несколько) умещается на одном компакт-диске или флеш-накопителе?