Урок 18

Кодирование звука

Практическая работа

Выполни в звуковом редакторе задания по работе со звуком.

1. Запуск звукового редактора  Audacity

Щелкни на ярлыке программы Audacity. Загрузится звуковой редактор. 

2. Запись и прослушивание звука с помощью звукового редактора

Задание 1

Прочитай в микрофон строки стихотворения:

«Я пришел к тебе с приветом
Рассказать, что солнце встало».

Для этого щелкни на красную кнопку (красный круг) в командной строке и начинай читать. Когда закончишь, нажми на черный квадрат. Обрати внимание, что звуковой редактор записывает твои слова и на экране ты видишь звуковой сигнал в виде сложной линии, подобной той, что на картинке. Для прослушивания щелкни левой кнопкой мыши на числе 0,0 временной шкалы (выделено на рисунке красным цветом) и нажми на зеленую стрелку.

3. Исследование зависимости объема файла от глубины кодирования 

Загрузи в звуковой редактор из папки, которую укажет учитель, песенку «В траве сидел кузнечик».

Для этого выполни команду Файл — Открыть и укажи на файл, который необходимо открыть. 

Откроется новое окно звукового редактора, в котором можно проиграть песенку. 

Создай на рабочем столе папку под своей фамилией, а в тетради нарисуй такую таблицу:

Проведи исследование, как глубина кодирования влияет на размер файла. 

Для этого в меню Правка выбери пункт Экспорт в WAV, сохрани файл в трех разных форматах:

• формат WAV (Microsoft) c подписью 16-бит PCM, дай имя файлу 16$;

• формат WAV (Microsoft) c подписью 24-бит PCM, дай имя файлу 24;

• формат WAV (Microsoft) 32-бит float PCM, дай имя файлу 32.

Ты сохранил звуковой файл с разной глубиной кодирования: 16, 24 и 32 бит. 

Запиши в таблицу размеры файлов в зависимости от глубины кодирования.

4. Исследование зависимости объема файла от частоты дискретизации 

Проведи исследование, как частота дискретизации влияет на размер файла. 

Для этого, выбрав глубину кодирования 32 бит, выдели музыкальный фрагмент и в левом нижнем углу установи Частоту проекта равной 8000 Гц. В меню Правка выбери пункт Экспорт в WAV, сохрани файл под именем 32_8. 

Аналогично установи Частоту проекта равной 16 000 Гц и сохрани файл под именем 32_16.

Установи Частоту проекта равной 1 764 000 Гц и сохрани файл под именем 32_1764. 

Запиши размеры полученных файлов в таблицу:

Формулирование выводов 

Сделай и запиши в тетрадь выводы, как изменяется размер звукового файла в зависимости от глубины кодирования и частоты дискретизации. 

При аналоговом представлении информации физическая величина изменяется плавно и непрерывно, принимая при этом бесконечное множество значений 

При дискретном представлении информации физическая величина изменяется скачкообразно, принимая при этом конечное множество значений  

Дискретизация – это преобразование аналоговой формы информации в набор дискретных значений. 

Звук представляет собой распространяющуюся в воздухе, воде или другой среде волну непрерывно меняющейся интенсивностью и частотой. 

Частота дискретизации звука – это количество измерений громкости звука за 1 секунду. Измеряется в герцах (Гц). 1 Гц = 1/сек. (одно измерение в секунду). 

Глубина кодирования звука - это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. 

Информационный объем звука I = F • i • t• k  ,  где  F — частота дискретизации (Гц), i — глубина звука (бит), t - время (сек), количество параллельных потоков: k – количество параллельных потоков (1 – моно, 2 – стерео, 4 - квадро )

Задача 1

Определить объём высококачественного звукового файла со следующими параметрами: частота дискретизации 48 кГц, глубина кодирования 16 бит, время звучания 10 секунд, стерео.

Дано:

F = 4 8 кГц

i = 16 бит

t = 1 0 сек

k = 2

Найти: I

Решение:

F = 4 8 кГц = 48000 Гц

I = 4 80 00 Гц ∙ 16 бит ∙ 10 сек ∙ 2 =

= 15360000 бит = 1920000 байт ≈

≈ 1875 Кбайт ≈ 1,83 Мбайт

Ответ: I ≈ 1 ,83 Мбайт

Форматы звуковых файлов

• WAV ( Waveform audio format) – без сжатия, можно выбрать частоту дискретизации и глубину кодирования для уменьшения размера файла. MP3 ( MPEG-1 Audio Layer 3 ) – сжатие с потерей информации. WMA ( Windows Media Audio ) – потоковый звук, сжатие с потерей информации.

• WAV ( Waveform audio format) – без сжатия, можно выбрать частоту дискретизации и глубину кодирования для уменьшения размера файла.

• MP3 ( MPEG-1 Audio Layer 3 ) – сжатие с потерей информации.

• WMA ( Windows Media Audio ) – потоковый звук, сжатие с потерей информации.

Для любознательных . Оцифрованный звук можно сохранять как с полным качеством, так и в форматах со сжатием, при этом информационный объем файлов уменьшается за счет уменьшения качества звука. Наиболее популярные форматы звуковых файлов :

• WAV (Waveform audio format) – без сжатия, можно выбрать частоту дискретизации и глубину кодирования для уменьшения размера файла. MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3) – сжатие с потерей информации (ухудшается качество). WMA (Windows Media Audio) – потоковый звук, сжатие с потерей информации.

• WAV (Waveform audio format) – без сжатия, можно выбрать частоту дискретизации и глубину кодирования для уменьшения размера файла.

• MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3) – сжатие с потерей информации (ухудшается качество).

• WMA (Windows Media Audio) – потоковый звук, сжатие с потерей информации.

Например, те же 10 секунд стереозвука в формате MP 3 (битрейт 96 Кбит/с ) будут занимать всего 120 Кбайт.

Задача 2

Сколько минут высококачественного звука можно записать на CD диск ( частота дискретизации 44,1 кГц, глубина кодирования 16 бит, стерео ) .

Дано:

F = 44,1 кГц

i = 16 бит

k = 2

V = 700 Мбайт

Найти: t

Решение:

F = 44,1 кГц = 44100 Гц

V = 700 Мбайт = 734003200 байт

i = 16 бит = 2 байта

t = V / (F ∙ i ∙ k)

t = 734003200 байт / (44100 Гц ∙ 2 байт ∙ 2 ) ≈

≈ 4160 сек ≈ 70 мин

Ответ: t ≈ 70 мин.