Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015

Опубликуйте свой материал в официальном Печатном сборнике методических разработок проекта «Инфоурок»

(с присвоением ISBN)

Выберите любой материал на Вашем учительском сайте или загрузите новый

Оформите заявку на публикацию в сборник(займет не более 3 минут)

+

Получите свой экземпляр сборника и свидетельство о публикации в нем

Инфоурок / Информатика / Презентации / Разработка урока на тему
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Информатика

Разработка урока на тему

Выбранный для просмотра документ Двоичное кодирование звуковой информации.pptx

библиотека
материалов
Шенгель М.Я. МАОУ СОШ № 56 г. Калининград Двоичное кодирование звуковой инфор...
Что такое звук? Звук - это волна, возникающая в воздушной среде в результате...
Уровни интенсивности звуковой активности, выраженные в децибелах: Шепот, шеле...
Алекса́ндр Гре́йам Белл В 1876 году  получил патент, описывающий «метод и апп...
В аналоговой форме звук представляет собой волну с непрерывно меняющейся ампл...
СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗВУКА Аналоговый Дискретный Временная дискретизация
ВРЕМЕННАЯ ДИСКРЕТИЗАЦИЯ ЗВУКА Временная дискретизация – это разбиение непрер...
Временная дискретизация
Оцифровка звука Аналого-цифровой преобразователь размещенный на звуковой плат...
О звуковых картах…. Современные 16-битные звуковые карты обеспечивают возможн...
Ге́нрих Ру́дольф Герц Именем Герца с 1933 года называется единица измерения ч...
Если глубина кодирования звука составляет 16 битов, тогда количество уровней...
ОБЪЕМ ЗВУКОВОГО ФАЙЛА V = I * M * t * k V - объем звукового файла, I - глубин...
Пример Оцените информационный объем высокачественного стереоаудиофайла длител...
Задача 1. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания...
15 1

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1 Шенгель М.Я. МАОУ СОШ № 56 г. Калининград Двоичное кодирование звуковой инфор
Описание слайда:

Шенгель М.Я. МАОУ СОШ № 56 г. Калининград Двоичное кодирование звуковой информации

№ слайда 2 Что такое звук? Звук - это волна, возникающая в воздушной среде в результате
Описание слайда:

Что такое звук? Звук - это волна, возникающая в воздушной среде в результате колебаний. Свойства: Звук - продольная волна; Распространяется в упругих средах (воздух, вода, различные металлы и т.д.); Имеет конечную скорость. Физические параметры звука: период колебаний, длина звуковой волны, амплитуда и частота колебаний

№ слайда 3 Уровни интенсивности звуковой активности, выраженные в децибелах: Шепот, шеле
Описание слайда:

Уровни интенсивности звуковой активности, выраженные в децибелах: Шепот, шелест листьев 20...30 Тихая речь. Шум улицы ночью 30...40 Разговорная речь. Обычное учреждение 40...60 Громкая речь. Кашель. Шум улицы днем 60...70 Оркестр. Шум автомобиля 70...80 Крик. Шум поезда, мотоцикла 80...90 Водопад Ниагара. Шумный фабричный цех 90...100 Шум авиационного мотора. Орудийный выстрел 100...120 Шум реактивного двигателя 120...140 Болевой порог >140

№ слайда 4 Алекса́ндр Гре́йам Белл В 1876 году  получил патент, описывающий «метод и апп
Описание слайда:

Алекса́ндр Гре́йам Белл В 1876 году  получил патент, описывающий «метод и аппарат… для передачи речи и других звуков по телеграфу… с помощью электрических волн». Фактически речь шла о телефоне…..

№ слайда 5 В аналоговой форме звук представляет собой волну с непрерывно меняющейся ампл
Описание слайда:

В аналоговой форме звук представляет собой волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.

№ слайда 6 СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗВУКА Аналоговый Дискретный Временная дискретизация
Описание слайда:

СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗВУКА Аналоговый Дискретный Временная дискретизация

№ слайда 7 ВРЕМЕННАЯ ДИСКРЕТИЗАЦИЯ ЗВУКА Временная дискретизация – это разбиение непрер
Описание слайда:

ВРЕМЕННАЯ ДИСКРЕТИЗАЦИЯ ЗВУКА Временная дискретизация – это разбиение непрерывной звуковой волны на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого участка устанавливается определенная величина амплитуды. t A(t)

№ слайда 8 Временная дискретизация
Описание слайда:

Временная дискретизация

№ слайда 9 Оцифровка звука Аналого-цифровой преобразователь размещенный на звуковой плат
Описание слайда:

Оцифровка звука Аналого-цифровой преобразователь размещенный на звуковой плате Цифро-аналоговый преобразователь

№ слайда 10 О звуковых картах…. Современные 16-битные звуковые карты обеспечивают возможн
Описание слайда:

О звуковых картах…. Современные 16-битные звуковые карты обеспечивают возможность кодирования 65536 различных уровней громкости  или 16-битную глубину кодирования звука. Качество кодирования звука зависит и от частоты дискретизации — количества измерений уровня сигнала в единицу времени. Эта величина может принимать значения от 8 до 48 кГц.

№ слайда 11 Ге́нрих Ру́дольф Герц Именем Герца с 1933 года называется единица измерения ч
Описание слайда:

Ге́нрих Ру́дольф Герц Именем Герца с 1933 года называется единица измерения частоты Герц, которая входит в международную метрическую систему единиц СИ.

№ слайда 12 Если глубина кодирования звука составляет 16 битов, тогда количество уровней
Описание слайда:

Если глубина кодирования звука составляет 16 битов, тогда количество уровней громкости звука равно: N = 2I = 216 = 65 536 Т.е. в процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код, наименьшему уровню звука будет соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему - 1111111111111111. N = 2i N – количество уровней громкости I – глубина кодирования, это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука

№ слайда 13 ОБЪЕМ ЗВУКОВОГО ФАЙЛА V = I * M * t * k V - объем звукового файла, I - глубин
Описание слайда:

ОБЪЕМ ЗВУКОВОГО ФАЙЛА V = I * M * t * k V - объем звукового файла, I - глубина кодирования звука, M - частота дискретизации звука, t - длительность звучания файла, k - количество каналов звучания (режим моно k= 1, стерео k= 2)

№ слайда 14 Пример Оцените информационный объем высокачественного стереоаудиофайла длител
Описание слайда:

Пример Оцените информационный объем высокачественного стереоаудиофайла длительностью звучания 1 минута, если "глубина" кодирования 16 бит, а частота дискретизации 48 кГц. Информационный объем звукового файла длительностью в 1 секунду равен: 16 бит *48 000 *2 = 1 536 000 бит = 187,5 Кбайт Информационный объем  звукового файла длительностью 1 минута равен: 187,5 Кбайт/с *60 с = 11 Мбайт А8

№ слайда 15 Задача 1. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания
Описание слайда:

Задача 1. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 1 мин. если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно: а) 16 бит и 8 кГц; б) 16 бит и 24 кГц.   Задача 2. Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 32 кГц его объем равен 6300 Кбайт.   Задача 3. Определите длительность звукового файла, который уместится на гибкой дискете 3,5”. Учтите, что для хранения данных на такой дискете выделяется 2847 секторов объемом 512 байт. а) при низком качестве звука: моно, 8 бит, 8 кГц; б) при высоком качестве звука: стерео, 16 бит, 48 кГц. Задача 4. Аналоговый звуковой сигнал был дискретизирован сначала с использованием 256 уровней интенсивности сигнала (качество звучания радиотрансляции), а затем с использованием 65536 уровней интенсивности сигнала (качество звучания аудио-CD). Во сколько раз различаются информационные объемы оцифрованного звука?

Выбранный для просмотра документ Кодирование звука.docx

библиотека
материалов

Тема урока: Кодирование звуковой информации


Цели урока:

а) познакомить учащихся  с принципами кодирования звуковой информации; создать условия для формирования навыков создания и обработки звуковой информации;

б) развитие кругозора, осмысленного восприятия действительности, логического мышления;

в) воспитание самостоятельности, работы в коллективе;

Оборудование: интерактивная доска, проектор


Ход урока


  1. Организационный момент

  2. Повторение ранее изученного материала. Решение задач на кодирование графической информации

  3. Актуализация знаний

Мы живем в мире шумов, шумы и шорохи доминируют в окружающем нас звуковом фоне. В лесу это – шелест листьев, в поле – шум ветра, на берегу моря – плеск волн. В природе абсолютной тишины не бывает. Тем более не бывает тишины в городе, здесь мы можем говорить только о большем или меньшем уровне шума. Поэтому известный исследователь свойств звука Лангенбек писал: «Человек с детства должен тренироваться, чтобы слышать определенные звуки, несмотря на шум».

  1. Изучение нового материала

С точки зрения физики звук - это волна, возникающая в воздушной среде в результате колебаний. Физические параметры звука: период колебаний, длина звуковой волны, амплитуда и частота колебаний. (Слайд №)

Объективные физические признаки звука, воздействуя на слуховые органы человека, вызывают в нем появление субъективных физиологических ощущений: высоты, громкости и тембра звука.

Оценка высоты звука производится в герцах (Гц) по имени немецкого физика Генриха Герца (слайд № ) Эта величина означает число колебаний в 1 секунду.

Диапазон воспринимаемых человеческим ухом частот находится в пределах от 15...16 до 20 000...22 000 герц. Звуки с частотой выше 20 000...22 000 герц относят к ультразвукам, ниже 15…16 - к инфразвукам. Воздействие этих частот на слуховые органы человека не воспринимается как звуковое ощущение, хотя и не остается для него бесследным.

Различные части диапазона воспринимаются ухом неравномерно. Лучше всего слышны тоны средних частот и особенно в зоне 800...2000 герц, хуже – крайние части диапазона: ниже 50 и выше 10 000 герц.

Основными частотами, при помощи которых люди общаются друг с другом, используя речь, являются 500...4000 герц. Частотный спектр «голосов» многих представителей животного мира располагается в диапазоне слуха человека. Так, например, слоны «разговаривают» в зоне 95...380 герц, земноводные – 1000... 3000, цикады – 3000...8000, жуки – 5000...8000, саранча – 3000...15 000 герц.

Еще одна характеристика звука – сила звука. Она измеряется в единицах, получивших название белл – в честь Александра Грехема Белла, изобретателя телефона. Однако на практике оказалось более удобным использовать десятые доли бела, то есть децибелы. Введение такой единицы при акустических измерениях дало возможность выразить интенсивность всех звуков области слухового восприятия в относительных единицах от 0 до 140 децибел. Для сравнения мы приведем цифры, где показаны уровни интенсивности звуковой активности, выраженные в децибелах:


Шепот, шелест листьев

20...30

Тихая речь. Шум улицы ночью

30...40

Разговорная речь. Обычное учреждение

40...60

Громкая речь. Кашель. Шум улицы днем

60...70

Оркестр. Шум автомобиля

70...80

Крик. Шум поезда, мотоцикла

80...90

Водопад Ниагара. Шумный фабричный цех

90...100

Шум авиационного мотора. Орудийный выстрел

100...120

Шум реактивного двигателя

120...140


Максимальным порогом силы звука для человека является интенсивность 120...130 децибел, звук такой силы вызывает боль в ушах.

Наивысшая сила человеческого голоса - 125 децибел. Такую силу голоса продемонстрировала на соревнованиях 14-летняя шотландская школьница, перекричав взлетающий самолет «Боинг». Это - один из мировых рекордов из знаменитой «Книги рекордов Гиннесса».

В аналоговой форме звук представляет собой волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.

При преобразовании звука в цифровую дискретную форму производится временная дискретизация, при которой в определенные моменты времени амплитуда звуковой волны измеряется и квантуется, т.е. ей присваивается определенное значение из некоторого фиксированного набора. Данный метод называется еще импульсно-кодовой модуляцией PCM (Pulse Code Modulation).

Современные 16-битные звуковые карты обеспечивают возможность кодирования 65536 различных уровней громкости  или 16-битную глубину кодирования звука. Качество кодирования звука зависит и от частоты дискретизации — количества измерений уровня сигнала в единицу времени.

Эта величина может принимать значения от 8 до 48 кГц.

Количество уровней громкости и глубина кодирования:

N = 2i

N – количество уровней громкости

I – глубина кодирования, это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука

Объем аудиофайла:

V = I * M * t * k

V - объем звукового файла,

I - глубина кодирования звука,

M - частота дискретизации звука,

t - длительность звучания файла,

k - количество каналов звучания

Рассмотрим пример

Оцените информационный объем высокачественного стереоаудиофайла длительностью звучания 1 минута, если "глубина" кодирования 16 бит, а частота дискретизации 48 кГц.

Информационный объем звукового файла длительностью в 1 секунду равен:

16 бит *48 000 *2 = 1 536 000 бит = 187,5 Кбайт

Информационный объем  звукового файла длительностью 1 минута равен:

187,5 Кбайт/с *60 с = 11 Мбайт


Решение задач

Задача 1. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 1 мин. если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно:

а) 16 бит и 8 кГц;

б) 16 бит и 24 кГц.

Задача 2. Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 32 кГц его объем равен 6300 Кбайт.

Задача 3. Определите длительность звукового файла, который уместится на гибкой дискете 3,5”. Учтите, что для хранения данных на такой дискете выделяется 2847 секторов объемом 512 байт.

а) при низком качестве звука: моно, 8 бит, 8 кГц;

б) при высоком качестве звука: стерео, 16 бит, 48 кГц.

Задача 4. Аналоговый звуковой сигнал был дискретизирован сначала с использованием 256 уровней интенсивности сигнала (качество звучания радиотрансляции), а затем с использованием 65536 уровней интенсивности сигнала (качество звучания аудио-CD). Во сколько раз различаются информационные объемы оцифрованного звука?


  1. Закрепление материала

Вопросы:

  1. Что такое звук в природе?

  2. Что такое частота звука?

  3. Какие параметры определяют качество звука?

  4. Что такое временная дискретизация?

  5. Что такое глубина кодирования?


  1. Домашнее задание

Выучить способы представления звука.

Выучить определения: звука, частоты дискретизации и глубины кодирования.


  1. Итог урока

Сегодня на уроке мы получили представление о звуке в природе и способах представления звука. Усвоили понятие кодирования звуковой информации в компьютере.

Выставление оценок.



Краткое описание документа:

Цель урока познакомить учащихся  с принципами кодирования звуковой информации; создать условия для формирования навыков создания и обработки звуковой информации

Ход урока:

 

1.    Организационный момент

2.    Повторение ранее изученного материала. Решение задач  на кодирование графической информации

 

3.    Актуализация знаний

Мы живем в мире шумов, шумы и шорохи доминируют в окружающем нас звуковом фоне. В лесу это – шелест листьев, в поле – шум ветра, на берегу моря – плеск волн. В природе абсолютной тишины не бывает. Тем более не бывает тишины в городе, здесь мы можем говорить только о большем или меньшем уровне шума. Поэтому известный исследователь свойств звука Лангенбек писал: «Человек с детства должен тренироваться, чтобы слышать определенные звуки, несмотря на шум».

1.    Изучение нового материала

С точки зрения физики звук - это волна, возникающая в воздушной среде в результате колебаний. Физические параметры звука: период колебаний, длина звуковой волны, амплитуда и частота колебаний. (Слайд №)

Объективные физические признаки звука, воздействуя на слуховые органы человека, вызывают в нем появление субъективных физиологических ощущений: высоты, громкости и тембра звука.

Оценка высоты звука производится в герцах (Гц) по имени немецкого физика Генриха Герца (слайд № ) Эта величина означает число колебаний в 1 секунду.

Диапазон воспринимаемых человеческим ухом частот находится в пределах от 15...16 до 20 000...22 000 герц. Звуки с частотой выше 20 000...22 000 герц относят к ультразвукам, ниже 15…16 - к инфразвукам. Воздействие этих частот на слуховые органы человека не воспринимается как звуковое ощущение, хотя и не остается для него бесследным.

Различные части диапазона воспринимаются ухом неравномерно. Лучше всего слышны тоны средних частот и особенно в зоне 800...2000 герц, хуже – крайние части диапазона: ниже 50 и выше 10 000 герц.

Основными частотами, при помощи которых люди общаются друг с другом, используя речь, являются 500...4000 герц. Частотный спектр «голосов» многих представителей животного мира располагается в диапазоне слуха человека. Так, например, слоны «разговаривают» в зоне 95...380 герц, земноводные – 1000... 3000, цикады – 3000...8000, жуки – 5000...8000, саранча – 3000...15 000 герц.

Еще одна характеристика звука – сила звука. Она измеряется в единицах, получивших название белл – в честь Александра Грехема Белла, изобретателя телефона. Однако на практике оказалось более удобным использовать десятые доли бела, то есть децибелы. Введение такой единицы при акустических измерениях дало возможность выразить интенсивность всех звуков области слухового восприятия в относительных единицах от 0 до 140 децибел. Для сравнения мы приведем цифры, где показаны уровни интенсивности звуковой активности, выраженные в децибелах:

 

Шепот, шелест листьев

20...30

Тихая речь. Шум улицы ночью

30...40

Разговорная речь. Обычное учреждение

40...60

Громкая речь. Кашель. Шум улицы днем

60...70

Оркестр. Шум автомобиля

70...80

Крик. Шум поезда, мотоцикла

80...90

Водопад Ниагара. Шумный фабричный цех

90...100

Шум авиационного мотора. Орудийный выстрел

100...120

Шум реактивного двигателя

120...140

 

Максимальным порогом силы звука для человека является интенсивность 120...130 децибел, звук такой силы вызывает боль в ушах.

Наивысшая сила человеческого голоса - 125 децибел. Такую силу голоса продемонстрировала на соревнованиях 14-летняя шотландская школьница, перекричав взлетающий самолет «Боинг». Это - один из мировых рекордов из знаменитой «Книги рекордов Гиннесса».

В аналоговой форме звук представляет собой волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.

При преобразовании звука в цифровую дискретную форму производится временная дискретизация, при которой в определенные моменты времени амплитуда звуковой волны измеряется и квантуется, т.е. ей присваивается определенное значение из некоторого фиксированного набора. Данный метод называется еще импульсно-кодовой модуляцией PCM (Pulse Code Modulation).

Современные 16-битные звуковые карты обеспечивают возможность кодирования 65536 различных уровней громкости  или 16-битную глубину кодирования звука. Качество кодирования звука зависит и от частоты дискретизации — количества измерений уровня сигнала в единицу времени.

Эта величина может принимать значения от 8 до 48 кГц.

Количество уровней громкости и глубина кодирования:

N = 2i

N– количество уровней громкости

I–  глубина кодирования,  это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука

Объем аудиофайла:

V = I * M * t * k

V - объем звукового файла,

I - глубина кодирования звука,

M - частота дискретизации звука,

t - длительность звучания файла,

k - количество каналов звучания

Рассмотрим пример

Оцените информационный объем высокачественного стереоаудиофайла длительностью звучания 1 минута, если "глубина" кодирования 16 бит, а частота дискретизации 48 кГц.

Информационный объем звукового файла длительностью в 1 секунду равен:

16 бит *48 000 *2 = 1 536 000 бит = 187,5 Кбайт

Информационный объем  звукового файла длительностью 1 минута равен:

187,5 Кбайт/с *60 с = 11 Мбайт

 

Решение задач

Задача 1. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 1 мин. если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно:

а) 16 бит и 8 кГц;

б) 16 бит и 24 кГц.

Задача 2. Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 32 кГц его объем равен  6300 Кбайт.

Задача 3. Определите длительность звукового файла, который уместится на гибкой дискете 3,5”. Учтите, что для хранения данных на такой дискете выделяется 2847 секторов объемом 512 байт.

а) при низком качестве звука: моно, 8 бит, 8 кГц;

б) при высоком качестве звука: стерео, 16 бит, 48 кГц.

Задача 4. Аналоговый звуковой сигнал был дискретизирован сначала с использованием 256 уровней интенсивности сигнала (качество звучания радиотрансляции), а затем с использованием 65536 уровней интенсивности сигнала (качество звучания аудио-CD). Во сколько раз различаются информационные объемы оцифрованного звука?

 

2.      Закрепление материала

Вопросы:

1)        Что такое звук в природе?

2)        Что такое частота звука?

3)        Какие параметры определяют качество звука?

4)        Что такое временная дискретизация?

5)        Что такое глубина кодирования?

 

3.      Домашнее задание

Выучить способы представления звука.

Выучить определения: звука, частоты дискретизации и глубины кодирования.

 

4.      Итог урока

Сегодня на уроке мы получили представление о звуке в природе и способах представления звука. Усвоили понятие кодирования звуковой информации в компьютере.

Выставление оценок.

 

 

 

 

Автор
Дата добавления 15.01.2015
Раздел Информатика
Подраздел Презентации
Просмотров514
Номер материала 302670
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх