Ucho ludzkie odbiera dźwięk o częstotliwościach od 20 wibracji na sekundę (dźwięk niski) do 20 000 wibracji na sekundę (dźwięk wysoki).
Osoba może odbierać dźwięk w ogromnym zakresie natężeń, w którym maksymalne natężenie jest 10 14 razy większe niż minimalne (sto tysięcy miliardów razy). Do pomiaru głośności dźwięku używana jest specjalna jednostka "decybel"(dbl) (Tabela 5.1). Zmniejszenie lub zwiększenie głośności dźwięku o 10 dbl odpowiada 10-krotnemu zmniejszeniu lub zwiększeniu natężenia dźwięku.
Próbkowanie dźwięku w czasie. Aby komputer mógł przetwarzać dźwięk, ciągły sygnał audio musi zostać przekonwertowany na cyfrową postać dyskretną przy użyciu próbkowania czasowego. Ciągła fala dźwiękowa jest podzielona na osobne małe tymczasowe sekcje i dla każdej takiej sekcji ustawiana jest określona wartość natężenia dźwięku.
W ten sposób ciągłą zależność głośności dźwięku od czasu A(t) zastępuje się dyskretną sekwencją poziomów głośności. Na wykresie wygląda to jak zastąpienie gładkiej krzywej sekwencją „kroków” (ryc. 1.2).
 |
| Ryż. 1.2. Próbkowanie czasowe dźwięku |
Częstotliwość próbkowania. Mikrofon podłączony do karty dźwiękowej służy do nagrywania dźwięku analogowego i konwertowania go do postaci cyfrowej. Jakość powstałego dźwięku cyfrowego zależy od liczby pomiarów poziomu głośności dźwięku w jednostce czasu, tj. częstotliwości próbkowania. Im więcej pomiarów wykonuje się na sekundę (im wyższa częstotliwość próbkowania), tym dokładniej „drabina” cyfrowego sygnału audio odpowiada krzywej sygnału dialogowego.
Częstotliwość próbkowania dźwięku to liczba pomiarów głośności dźwięku w ciągu jednej sekundy.
Częstotliwości próbkowania dźwięku mogą wynosić od 8 000 do 48 000 pomiarów głośności dźwięku na sekundę.
Głębokość kodowania dźwięku. Każdemu „krokowi” przypisany jest określony poziom głośności. Poziomy głośności dźwięku można rozpatrywać jako zbiór możliwych stanów N, których zakodowanie wymaga pewnej ilości informacji I, zwanej głębokością kodowania dźwięku.
Głębokość kodowania dźwięku to ilość informacji potrzebna do zakodowania odrębnych poziomów głośności dźwięku cyfrowego.
Jeśli znana jest głębokość kodowania, liczbę poziomów głośności dźwięku cyfrowego można obliczyć za pomocą wzoru N = 2 I. Niech głębokość kodowania dźwięku będzie wynosić 16 bitów, wówczas liczba poziomów głośności dźwięku będzie równa:
N = 2 Ja = 2 16 = 65 536.
Podczas procesu kodowania każdemu poziomowi głośności przypisany jest własny 16-bitowy kod binarny, najniższy poziom dźwięku będzie odpowiadał kodowi 0000000000000000, a najwyższy - 1111111111111111.
Cyfrowa jakość dźwięku. Im wyższa częstotliwość i głębokość próbkowania dźwięku, tym wyższa jakość dźwięku cyfrowego. Najniższą jakość zdigitalizowanego dźwięku, odpowiadającą jakości komunikacji telefonicznej, uzyskuje się przy częstotliwości próbkowania 8000 razy na sekundę, głębokości próbkowania 8 bitów i zapisie jednej ścieżki audio (tryb mono). Najwyższą jakość cyfrowego dźwięku, odpowiadającą jakości audio CD, osiąga się przy częstotliwości próbkowania 48 000 razy na sekundę, głębokości próbkowania 16 bitów i nagrywaniu dwóch ścieżek audio (tryb stereo).
Należy pamiętać, że im wyższa jakość dźwięku cyfrowego, tym większa objętość informacyjna pliku dźwiękowego. Można oszacować objętość informacji cyfrowego pliku audio stereo o czasie trwania dźwięku wynoszącym 1 sekundę i średniej jakości dźwięku (16 bitów, 24 000 pomiarów na sekundę). Aby to zrobić, głębokość kodowania należy pomnożyć przez liczbę pomiarów w ciągu 1 sekundy i pomnożyć przez 2 (dźwięk stereo):
16 bitów × 24 000 × 2 = 768 000 bitów = 96 000 bajtów = 93,75 KB.
Redaktorzy dźwięku. Edytory dźwięku umożliwiają nie tylko nagrywanie i odtwarzanie dźwięku, ale także jego edycję. Zdigitalizowany dźwięk prezentowany jest w edytorach dźwięku w formie wizualnej, dzięki czemu operacje kopiowania, przenoszenia i usuwania fragmentów ścieżki dźwiękowej można łatwo wykonywać za pomocą myszki. Ponadto można nakładać ścieżki audio na siebie (miksować dźwięki) i stosować różne efekty akustyczne (echo, odtwarzanie do tyłu itp.).
Edytory dźwięku umożliwiają zmianę jakości dźwięku cyfrowego i rozmiaru pliku audio poprzez zmianę częstotliwości próbkowania i głębokości kodowania. Cyfrowy dźwięk można zapisać w postaci nieskompresowanej w plikach audio w uniwersalnym formacie WAV lub w formacie skompresowanym MP3.
Podczas zapisywania dźwięku w formatach skompresowanych odrzucane są częstotliwości dźwięku o niskim natężeniu, które są „nadmierne” dla ludzkiej percepcji i pokrywają się w czasie z częstotliwościami dźwięku o dużym natężeniu. Zastosowanie tego formatu pozwala na dziesięciokrotną kompresję plików dźwiękowych, jednak prowadzi do nieodwracalnej utraty informacji (plików nie da się przywrócić do ich pierwotnej postaci).
Pytania bezpieczeństwa
1. Jak częstotliwość próbkowania i głębokość kodowania wpływają na jakość dźwięku cyfrowego?
Zadania do samodzielnego wykonania
1,22. Zadanie odpowiedzi selektywnej. Karta dźwiękowa zapewnia kodowanie binarne analogowego sygnału audio. Ile informacji potrzeba do zakodowania każdego z 65 536 możliwych poziomów intensywności sygnału?
1) 16 bitów; 2) 256 bitów; 3) 1 bit; 4) 8 bitów.
1,23. Zadanie ze szczegółową odpowiedzią. Oszacuj objętość informacji cyfrowych plików audio trwających 10 sekund przy głębokości kodowania i częstotliwości próbkowania sygnału audio, które zapewniają minimalną i maksymalną jakość dźwięku:
a) mono, 8 bitów, 8000 pomiarów na sekundę;
b) stereo, 16 bitów, 48 000 pomiarów na sekundę.
1,24. Zadanie ze szczegółową odpowiedzią. Określ czas trwania pliku dźwiękowego, który zmieści się na dyskietce 3,5" (pamiętaj, że do przechowywania danych na takiej dyskietce przydzielonych jest 2847 sektorów po 512 bajtów każdy):
a) przy niskiej jakości dźwięku: mono, 8 bitów, 8000 pomiarów na sekundę;
b) o wysokiej jakości dźwięku: stereo, 16 bitów, 48 000 pomiarów na sekundę.
Główne parametry wpływające na jakość cyfrowego zapisu dźwięku to:
§ Pojemność bitowa ADC i DAC.
§ Częstotliwości próbkowania ADC i DAC.
§ Jitter ADC i DAC
§ Nadpróbkowanie
Ważne są także parametry toru analogowego cyfrowych urządzeń do rejestracji i odtwarzania dźwięku:
§ Stosunek sygnału do szumu
§ Współczynnik zniekształceń harmonicznych
§ Zniekształcenia intermodulacyjne
§ Nierówna charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa
§ Wzajemne przenikanie kanałów
§ Zakres dynamiki
Technologia cyfrowego nagrywania dźwięku
Cyfrowe nagrywanie dźwięku odbywa się obecnie w studiach nagraniowych, sterowanych komputerami osobistymi i innym drogim i wysokiej jakości sprzętem. Dość szeroko rozwinięta jest także koncepcja „domowego studia”, w którym wykorzystuje się profesjonalny i półprofesjonalny sprzęt nagraniowy, co pozwala na tworzenie wysokiej jakości nagrań w domu.
Karty dźwiękowe stosowane są jako część komputerów, które wykonują przetwarzanie w swoich przetwornikach ADC i DAC – najczęściej w rozdzielczości 24 bity i 96 kHz. Dalsze zwiększanie głębi bitowej i częstotliwości próbkowania praktycznie nie poprawia jakości nagrania;
Istnieje cała klasa programów komputerowych - edytorów dźwięku, które umożliwiają pracę z dźwiękiem:
§ nagrywaj przychodzący strumień audio
§ tworzyć (generować) dźwięk
§ zmienić istniejące nagranie (dodać próbki, zmienić barwę, prędkość dźwięku, wyciąć fragmenty itp.)
§ przepisać z jednego formatu na inny
§ konwertuj konwertuj różne kodeki audio
Niektóre proste programy umożliwiają jedynie konwersję formatów i kodeków.
Rodzaje cyfrowych formatów audio
Istnieją różne koncepcje formatu dźwięku.
Format reprezentacji danych audio w postaci cyfrowej zależy od metody kwantyzacji stosowanej w przetworniku cyfrowo-analogowym (DAC). W inżynierii dźwięku obecnie najczęściej stosowane są dwa rodzaje kwantyzacji:
§ modulacja kodu impulsowego
§ modulacja sigma-delta
Często głębokość bitowa kwantyzacji i częstotliwość próbkowania są wskazywane dla różnych urządzeń do nagrywania i odtwarzania dźwięku jako format cyfrowej prezentacji dźwięku (24 bity/192 kHz; 16 bitów/48 kHz).
Format pliku określa strukturę i cechy prezentacji danych dźwiękowych przechowywanych na urządzeniu pamięci masowej komputera. Aby wyeliminować nadmiarowość danych audio, do kompresji danych audio używane są kodeki audio. Istnieją trzy grupy formatów plików dźwiękowych:
§ Nieskompresowane formaty audio, takie jak WAV, AIFF
§ formaty audio z kompresją bezstratną (APE, FLAC)
§ formaty audio wykorzystujące kompresję stratną (mp3, ogg)
Wyróżniają się modułowe formaty plików muzycznych. Tworzone syntetycznie lub z sampli nagranych wcześniej żywych instrumentów, służą głównie do tworzenia nowoczesnej muzyki elektronicznej (MOD). Dotyczy to również formatu MIDI, który nie jest zapisem dźwięku, ale jednocześnie przy użyciu sekwencera pozwala na nagrywanie i odtwarzanie muzyki za pomocą określonego zestawu poleceń w formie tekstowej.
Cyfrowe formaty nośników audio wykorzystywane są zarówno do masowej dystrybucji nagrań dźwiękowych (CD, SACD), jak i do profesjonalnego nagrywania dźwięku (DAT, minidisc).
W przypadku systemów dźwięku przestrzennego można również wyróżnić formaty audio, które są głównie wielokanałowymi dodatkami audio do filmów. Takie systemy mają całe rodziny formatów od dwóch dużych konkurencyjnych firm, Digital Theatre Systems Inc. — DTS i Dolby Laboratories Inc. -Dolby cyfrowe.
Formatem jest także liczba kanałów w wielokanałowych systemach dźwiękowych (5.1; 7.1). Początkowo taki system był opracowywany dla kin, ale później został rozbudowany o kodek programowy
Kodek audio na poziomie programu
§ G.723.1 - jeden z podstawowych kodeków dla aplikacji telefonii IP
§ G.729 to zastrzeżony kodek wąskopasmowy używany do cyfrowej reprezentacji mowy
§ Internet Low Bitrate Codec (iLBC) - popularny darmowy kodek dla telefonii IP (w szczególności dla Skype i Google Talk)
Kodek audio(Angielski) Kodek audio; koder/dekoder audio) to program komputerowy lub sprzęt przeznaczony do kodowania lub dekodowania danych audio.
Kodek oprogramowania
Kodek audio na poziomie programu to wyspecjalizowany program komputerowy, kodek, który kompresuje (kompresuje) lub dekompresuje (dekompresuje) cyfrowe dane audio zgodnie z formatem pliku audio lub formatem strumieniowego przesyłania dźwięku. Zadaniem kodeka audio jako kompresora jest dostarczanie sygnału audio o określonej jakości/dokładności i możliwie najmniejszym rozmiarze. Kompresja zmniejsza ilość miejsca wymaganego do przechowywania danych audio, a także może zmniejszyć przepustowość kanału, przez który przesyłane są dane audio. Większość kodeków audio jest implementowana jako biblioteki oprogramowania, które współdziałają z jednym lub większą liczbą odtwarzaczy audio, takich jak QuickTime Player, XMMS, Winamp, VLC media player, MPlayer lub Windows Media Player.
Popularne programowe kodeki audio według aplikacji:
§ MPEG-1 Layer III (MP3) - zastrzeżony kodek audio (muzyka, audiobooki itp.) dla sprzętu komputerowego i odtwarzaczy cyfrowych
§ Ogg Vorbis (OGG) – drugi najpopularniejszy format, szeroko stosowany w grach komputerowych oraz w sieciach wymiany plików do przesyłania muzyki
§ GSM-FR - pierwszy cyfrowy standard kodowania mowy stosowany w telefonach GSM
§ Adaptive multirate (AMR) - nagrywanie głosu ludzkiego w telefonach komórkowych i innych urządzeniach mobilnych
Istnieją trzy główne typy figur audio:
Lossy – kompresja stratna: technologia znacznie zmniejszająca zakodowany plik w porównaniu z oryginałem, poprzez usunięcie informacji niedostrzegalnych dla ludzkiego ucha.
Wadą tej technologii jest to, że skompresowany plik nigdy nie będzie identyczny z oryginałem.
Lista najpopularniejszych formatów stratnych:
| Format | Kwantyzacja, trochę | Częstotliwość próbkowania, kHz | Ilość przepływu danych z dysku, kbit/s | Stosunek kompresji do upakowania |
|---|---|---|---|---|
| DTS | 20-24 | 48; 96 | przed 1536 rokiem | ~3:1 ze stratami |
| MP3 | ruchomy | do 48 | do 320 | 11:1 ze stratami |
| AAC | ruchomy | do 96 | do 529 | ze stratami |
| Ogga Vorbisa | do 32 | do 192 | do 1000 | ze stratami |
| WMA | do 24 | do 96 | do 768 | 2:1, dostępna wersja bezstratna |
Lossless – formaty audio z kompresją bezstratną, są to m.in.:
Formaty te umożliwiają konwersję płyty CD na format cyfrowy przy zachowaniu jakości. Na przykład możesz wziąć płytę CD, przekonwertować ją do formatu WAV, następnie formatu WAV do FLAC, następnie z powrotem z FLAC do WAV, a następnie nagrać ją na czystą płytę CD i będziesz mieć absolutnie identyczną kopię swojego źródła.
Najpopularniejszym jest bezstratny format FLAC, a jednym z najczęściej używanych programów do konwersji płyt CD do formatu FLAC jest EAC (Exact Audio Copy).
Spośród wszystkich parametrów dźwięku cyfrowego należy zwrócić uwagę przede wszystkim na następujące wskaźniki:
częstotliwość próbkowania (dokładność digitalizacji sygnału analogowego w czasie),
bitrate (ilość informacji zawarta w pliku w przeliczeniu na sekundę).
Częstotliwość próbkowania to częstotliwość, z jaką przetwarzany jest dźwięk cyfrowy. Najczęstsza częstotliwość próbkowania w wysokiej jakości formatach audio wynosi 44,1 kHz
Powszechnie przyjmuje się, że wysoki bitrate gwarantuje lepszą jakość - to prawda, ale tylko wtedy, gdy plik źródłowy jest wysokiej jakości. Wysokiej jakości plik MP3 powinien mieć przepływność 320 kb/s, ale wysokiej jakości format FLAC ma zwykle przepływność 900 kb/s lub wyższą.
Oprócz samych formatów audio, aby uzyskać wysokiej jakości dźwięk muzyczny, potrzebujesz także wysokiej jakości sprzętu odtwarzającego: głośników, wzmacniaczy, słuchawek. Innymi słowy, korzystając z głośników komputera stacjonarnego i budżetowych słuchawek, nie będziesz w stanie w pełni cieszyć się dźwiękiem wysokiej jakości i odblokować pełnego potencjału formatów bezstratnych.
Nie wchodząc w szczegóły techniczne, możemy polecić następujące formaty:
Do słuchania w domu polecam moim zdaniem najlepszy format to FLAC. W przypadku odtwarzacza audio dobrym rozwiązaniem byłby format MP3 z przepływnością co najmniej 320 kbps. Osobiście na wszystkich urządzeniach korzystam wyłącznie z formatu FLAC; na szczęście pojemność kart microSD pozwala mi na przechowywanie wystarczającej ilości danych w odtwarzaczu.
Jeśli chodzi o sprzęt do odtwarzania muzyki w wysokiej jakości, radzę zwrócić uwagę na następujące marki:
Jeśli akustyka budżetowa Ci nie odpowiada i jesteś fanem wysokiej jakości sprzętu dźwiękowego (Hi-Fi lub Hi-End), to wszystko jest w Twoich rękach i ograniczone jedynie budżetem, nie będę dawać rekomendacji.
Mój dziadek słuchał gramofonu. Mój ojciec spędził młodość słuchając muzyki płynącej z głośnika magnetofonu szpulowego. Moja młodość była świadkiem wzlotów i upadków magnetofonów kasetowych. Mój syn dorasta w epoce dźwięku cyfrowego. Chcąc iść z duchem czasu i zapewnić synowi dobry „dźwięk”, postanowiłem dowiedzieć się, co decyduje o jakości odtwarzania cyfrowego sygnału audio.
Rozmawiałem z moimi przyjaciółmi, miłośnikami muzyki. Przeprowadzono wyszukiwanie informacji w Internecie. W rezultacie doszedłem do wniosku, że wysoką jakość dźwięku w epoce cyfrowej można osiągnąć, jeśli prawidłowo wybierzesz 7 głównych elementów nowoczesnych centrów muzycznych:
Poniżej podzielę się swoimi spostrzeżeniami i wnioskami dotyczącymi uzyskania wysokiej jakości dźwięku z nagrań w formatach cyfrowych.
Liryczna dygresja, eksperci nie muszą tego czytać.
Wyjaśnię w skrócie, skąd bierze się dźwięk cyfrowy. Podczas procesu nagrywania dźwięku mikrofon przetwarza drgania mechaniczne (sam dźwięk) na analogowy sygnał elektryczny. Sygnał analogowy w najbardziej ogólnym przypadku przypomina sinusoidę, którą wszyscy znamy z liceum. W dobie dźwięku analogowego to właśnie ten sygnał był nagrywany na różnych nośnikach i następnie odtwarzany.
Wraz z rozwojem technologii mikroprocesorowej stało się możliwe nagrywanie i przechowywanie informacji dźwiękowych w formatach cyfrowych. Formaty te są uzyskiwane przy użyciu procesu konwersji analogowo-cyfrowej (ADC).
Podczas ADC sygnał analogowy (nasza sinusoida z liceum) zostaje zamieniony na sygnał dyskretny (innymi słowy, pocięty na części). W kolejnym etapie sygnał dyskretny jest kwantyzowany, tj. każdy powstały segment sinusoidy jest powiązany z wartością cyfrową. W trzecim etapie skwantowany sygnał jest digitalizowany, tj. zakodowane jako ciąg 0 i 1. W odniesieniu do cyfrowego zapisu dźwięku, digitalizowana jest informacja o amplitudzie i częstotliwości dźwięku.
Cyfrowe formaty audio służą do nagrywania i przechowywania cyfrowych informacji audio. Format audio to zbiór wymagań dotyczących reprezentacji danych audio w formie cyfrowej.
Omawiając jakość dźwięku, formaty cyfrowe dzieli się na 3 kategorie:
Wysoką jakość dźwięku uzyskujemy odtwarzając muzykę zapisaną w formatach z pierwszej i drugiej kategorii. W formatach trzeciej kategorii, w celu ograniczenia objętości danych, celowo pomija się część informacji. Na przykład informacje o ukrytych częstotliwościach.
Częstotliwości ukryte to takie, które leżą poza zasięgiem percepcji przeciętnego człowieka: 20 Hz – 22 kHz. Dla audiofilów ten zakres, ze względu na indywidualne cechy psychofizjologiczne, jest szerszy.
Aby uzupełnić swoją domową bibliotekę audio, warto wybrać nagrania zapisane w plikach z rozszerzeniami:
Z historii. Mówią, że pierwsze eksperymenty z zachowaniem dźwięku przeprowadzili starożytni Grecy. Próbowano zachować dźwięk w amforach. Wyglądało to mniej więcej tak: do amfory wypowiedziano słowa, które następnie szybko zapieczętowano. Niestety, do dziś nie zachowało się ani jedno takie nagranie.
Wybierając odtwarzacz, trzeba zacząć od zrozumienia formy, w jakiej będzie kształtować się Twoja domowa biblioteka audio. Możesz kupować płyty CD w tradycyjny sposób lub przejść na kupowanie ulubionej muzyki online. Ta ostatnia opcja ma dwie istotne zalety. Jest kompaktowy i przyjazny dla środowiska:
Czy zdecydowałeś już, jak kupować muzykę? Świetnie! Jeśli kupujesz płyty CD, potrzebujesz odtwarzacza CD. Jeśli wolisz zakupy online, rozejrzyj się za odtwarzaczem na dysku twardym lub w pamięci flash. Niezdecydowany? Świetnie! Szukaj uniwersalnego odtwarzacza. Można na nim słuchać zarówno płyt, jak i plików zakupionych online.
Oczywiście możesz zamienić go w odtwarzacz i komputer osobisty. Ale ta opcja jest wygodna, gdy komputer jest naprawdę osobisty. Perspektywa rywalizacji o miejsce przy klawiaturze i ewentualne konflikty znacząco zmniejszą przyjemność ze słuchania muzyki w dobrej jakości.
Wybierając odtwarzacz, zwróć szczególną uwagę na dostępne złącza. Im więcej opcji złączy, tym łatwiej będzie dobrać pozostałe elementy centrum muzycznego.
Odtwarzacz odczytał cyfrową sekwencję z płyty CD lub pliku. Teraz nadchodzi najbardziej matematyczny moment cyfrowej reprodukcji dźwięku. Sygnał cyfrowy jest konwertowany na analogowy. Ta matematyka ma miejsce w przetworniku cyfrowo-analogowym, czyli przetworniku cyfrowo-analogowym.
Przetwornik DAC może być wbudowany w odtwarzacz lub zaimplementowany jako oddzielna jednostka. Jeśli chcesz uzyskać dźwięk wysokiej jakości, musisz zdecydować się na drugą opcję. Wbudowany konwerter jest zwykle gorszej jakości niż osobny. Zewnętrzny DAC ma własny zasilacz, wbudowany zasilany jest ze wspólnego źródła z odtwarzaczem. W przypadku korzystania z zewnętrznego przetwornika cyfrowo-analogowego na jego działanie prawie nie wpływają zakłócenia z odtwarzacza i wzmacniacza.
Zewnętrzny przetwornik cyfrowo-analogowy według rozwiązań konstrukcyjnych obwodów realizowany jest w 4 głównych wersjach:
Przy tak dużym wyborze pozwalającym uzyskać dźwięk wysokiej jakości, opcja R-2R wydaje się nie mieć alternatywy. Dzięki specjalnemu układowi realizowanemu z wykorzystaniem precyzyjnych rezystancji, drabinkowy przetwornik cyfrowo-analogowy może osiągnąć bardzo wysoką dokładność konwersji.
Wybierając zewnętrzny przetwornik cyfrowo-analogowy należy zwrócić uwagę na dwie główne cechy:
Aby uzyskać dźwięk wysokiej jakości, należy kupić wzmacniacz wraz z zestawem głośnikowym. W zasadzie te dwa elementy centrum audio działają jako jeden.
Trochę teorii. Wzmacniacz to urządzenie zaprojektowane w celu zwiększenia mocy analogowych sygnałów audio. Pozwala dopasować sygnał otrzymywany z przetwornika DAC do możliwości akustyki. Ze względu na rodzaj elementów mocy wzmacniacze mocy dzielą się na lampowe i tranzystorowe. Każda grupa zawiera urządzenia ze sprzężeniem zwrotnym i bez sprzężenia zwrotnego. Wprowadzenie sprzężenia zwrotnego ma na celu skorygowanie zniekształceń, które sam wzmacniacz wprowadza do wzmacnianego sygnału. Jednak uzyskując dźwięk bez zniekształceń trzeba pogodzić się z utratą części zakresu dynamicznego dźwięku.
Z punktu widzenia doboru tandemu akustyka-wzmacniacz istotna jest klasyfikacja tego ostatniego ze względu na rodzaj charakterystyki elementu mocy. Istnieją wzmacniacze o charakterystyce triodowej i pentodowej. Wzmacniacze pentodowe występują w wersjach lampowych i tranzystorowych. Nadają się do półek na książki lub prostych systemów głośników stojących na podłodze. W przypadku wrażliwej akustyki podłogowej w zakresie 90 dB lub więcej lepiej wybrać wzmacniacze o charakterystyce triodowej.
Jeszcze przed zakupem trzeba spróbować osiągnąć idealną równowagę pomiędzy możliwościami wzmacniacza a akustyką. Najlepiej poprosić konsultantów bezpośrednio w sklepie o przetestowanie wybranego zestawu głośnikowego w połączeniu z różnymi wzmacniaczami. Musisz wybrać zestaw, który najlepiej pasuje do Twojego ucha.
Pytanie, jaki jest dobry system głośnikowy, jest najbardziej zagadkowym pytaniem. Wybór akustyki zależy od indywidualnych cech słuchu danej osoby, parametrów pomieszczenia, w którym system będzie umieszczony oraz możliwości finansowych. W tym systemie trzech zmiennych znalezienie złotego środka jest bardzo trudne. Dlatego rozważymy trzy podstawowe opcje rozwiązania problemu.
Rozwiązanie pierwsze. Budżet. Możesz wyposażyć swoje domowe centrum audio w systemy głośników półkowych. Te małe systemy można umieścić na półce z książkami. Są wygodne do małego pokoju. Ze względu na niewielkie rozmiary jest to również niedroga opcja. Istotną wadą tego rozwiązania jest to, że akustyka „półkowa” nie będzie generować normalnego basu.
Rozwiązanie drugie. Luksusowy. Jeśli pozwalają na to wymiary pomieszczenia i możliwości finansowe, możesz kupić akustykę podłogową. System ten, ze względu na swoje rozmiary, może zawierać głośnik niskotonowy o dużej średnicy. Oznacza to, że jest szansa, aby cieszyć się dobrym basem.
Rozwiązanie trzecie. „Złoty” kompromis. To rozwiązanie nadaje się do dużych i małych pomieszczeń i jest niedrogie. Polega na zakupie subwoofera i satelitów. Za wysokiej jakości reprodukcję basu odpowiada subwoofer. Stellity odtwarzają wysokie częstotliwości.
Wybierając akustykę nie należy kierować się żadnymi radami. Musisz polegać wyłącznie na własnym słuchu. Trzeba też być przygotowanym na to, że brzmienie akustyki w sklepie i w Twoim mieszkaniu będzie inne.
Wybór przewodów łączących to problem, który nieuchronnie będzie musiał zostać rozwiązany, aby uzyskać dźwięk wysokiej jakości. Na temat wpływu kabli na dźwięk napisano wiele artykułów. Jedyną rzeczą, w której autorzy osiągnęli jedność, był wymóg dotyczący długości kabla. Im krótszy, tym lepszy – to złota zasada przy wyborze kabli połączeniowych.
Trochę teorii. Kable dzielimy na interkonekty i kable akustyczne. Interbloki służą do łączenia bloków centralnych audio, takich jak odtwarzacz i przetwornik cyfrowo-analogowy. Kable głośnikowe łączą system głośnikowy ze wzmacniaczem mocy.
W zależności od rodzaju materiału przewodnika kable dzielą się na OFC, OCC i kompozytowe. OFC to kable z miedzi beztlenowej produkowane metodą ciągnącą. OCC to kable wykonane z miedzi monokrystalicznej otrzymywanej bezpośrednio ze stopu. Kable kompozytowe to kable, w których przewodnik składa się z kilku materiałów.
Jeżeli planujesz stworzyć idealne centrum audio z urządzeń różnych producentów, postaraj się zastosować jak najkrótsze kable połączeniowe. Przygotuj się na eksperymenty, aby osiągnąć idealną jakość dźwięku.
Wreszcie zmontowano nasz kompleks domowy do odtwarzania muzyki wysokiej jakości w formacie cyfrowym. Teraz pozostaje już tylko drobnostka. Dobry sprzęt wymaga wysokiej jakości zasilania. Jeśli najdroższe „markowe” wzmacniacze, przetworniki DAC i odtwarzacze zasilane są ze wspólnej sieci, to o dźwięku wysokiej jakości nie można mówić. Napięcie zanieczyszczone zakłóceniami zniweczy wszelkie wysiłki zmierzające do wyboru i zakupu wysokiej jakości urządzeń do centrum audio.
Zorganizuj zasilanie dla każdego urządzenia za pomocą osobnego kabla. Kable należy podłączyć bezpośrednio do rozdzielnicy przy wejściu do domu. Gniazda przyłączeniowe muszą zapewniać wysoki stopień zamocowania wtyczki. Rozsądnie jest zastosować zabezpieczenie przeciwprzepięciowe; dzięki temu zasilanie, a co za tym idzie, dźwięk będzie czystszy.
Kodowanie informacji audio.
Rodzaje zadań:
1. Rozmiar cyfrowego pliku audio (mono i stereo).
Rozwiązując problemy, uczniowie opierają się na następujących pojęciach:
Próbkowanie czasowe – proces, w którym podczas kodowania ciągłego sygnału audio fala dźwiękowa jest dzielona na osobne, małe odcinki czasowe i dla każdego takiego odcinka ustalana jest określona wartość amplitudy. Im większa amplituda sygnału, tym głośniejszy dźwięk.
Głębia dźwięku (głębokość kodowania) -liczba bitów na kodowanie audio.
Poziomy głośności (poziomy sygnału)- dźwięk może mieć różne poziomy głośności. Liczbę różnych poziomów głośności oblicza się za pomocą wzoru N= 2 I GdzieI– głębia dźwięku.
Częstotliwość próbkowania – liczba pomiarów poziomu sygnału wejściowego w jednostce czasu (na 1 sekundę). Im wyższa częstotliwość próbkowania, tym dokładniejsza jest procedura kodowania binarnego. Częstotliwość mierzona jest w hercach (Hz). 1 pomiar na 1 sekundę -1 Hz.
1000 pomiarów w ciągu 1 sekundy 1 kHz. Oznaczmy częstotliwość próbkowania literąD. Do kodowania wybierz jedną z trzech częstotliwości:44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.
Uważa się, że zakres częstotliwości, z którego dana osoba słyszy, pochodzi 20 Hz do 20 kHz.
Jakość kodowania binarnego –wartość określona przez głębokość kodowania i częstotliwość próbkowania.
Adapter audio (karta dźwiękowa) – urządzenie przekształcające drgania elektryczne o częstotliwości dźwięku na numeryczny kod binarny podczas wprowadzania dźwięku i odwrotnie (z kodu numerycznego na wibracje elektryczne) podczas odtwarzania dźwięku.
Specyfikacja adaptera audio:częstotliwość próbkowania i głębia bitowa rejestru.).
Rozmiar rejestru - liczba bitów w rejestrze adaptera audio. Im większa pojemność cyfry, tym mniejszy błąd każdej indywidualnej konwersji wielkości prądu elektrycznego na liczbę i odwrotnie. Jeśli głębokość bitowa wynosi I, wówczas podczas pomiaru można uzyskać sygnał wejściowy 2I = N różne znaczenia.
Rozmiar pliku cyfrowego dźwięku mono (A) mierzy się wzorem:
A= D* T* I/8 , GdzieD – częstotliwość próbkowania (Hz),T– czas odtwarzania lub nagrywania dźwięku,Iszerokość rejestru (rozdzielczość). Stosując tę formułę, rozmiar jest mierzony w bajtach.
Rozmiar pliku cyfrowego dźwięku stereo (A) mierzy się wzorem:
A=2* D* T* I/8 , sygnał jest nagrywany dla dwóch głośników, ponieważ lewy i prawy kanał dźwiękowy są kodowane oddzielnie.
Przydatne będzie, aby uczniowie podawali Tabelę 1, pokazujące, ile MB zajmie zakodowana jedna minuta informacji audio przy różnych częstotliwościach próbkowania:
Typ sygnału | Częstotliwość próbkowania, kHz |
||
16-bitowy, stereo | |||
16-bitowy, mono | |||
8-bitowy, mono |
1. Rozmiar pliku cyfrowego
Poziom „3”
1. Określ rozmiar (w bajtach) cyfrowego pliku audio, którego czas odtwarzania wynosi 10 sekund przy częstotliwości próbkowania 22,05 kHz i rozdzielczości 8 bitów. Plik nie jest skompresowany. (, strona 156, przykład 1)
Rozwiązanie:
Wzór na obliczenie rozmiaru (w bajtach) cyfrowy plik audio: A= D* T* I/8.
Aby dokonać konwersji na bajty, wynikową wartość należy podzielić przez 8 bitów.
22,05 kHz =22,05 * 1000 Hz =22050 Hz
A= D* T* I/8 = 22050 x 10 x 8 / 8 = 220500 bajtów.
Odpowiedź: Rozmiar pliku wynosi 220500 bajtów.
2. Określ ilość pamięci do przechowywania cyfrowego pliku audio, którego czas odtwarzania wynosi dwie minuty przy częstotliwości próbkowania 44,1 kHz i rozdzielczości 16 bitów. (, s. 157, nr 88)
Rozwiązanie:
A= D* T* I/8. – ilość pamięci do przechowywania cyfrowego pliku audio.
44100 (Hz) x 120 (s) x 16 (bitów) / 8 (bitów) = bajt = 10335,9375 KB = 10,094 MB.
Odpowiedź: ≈ 10 MB
Poziom „4”
3. Użytkownik ma do dyspozycji pamięć o pojemności 2,6 MB. Konieczne jest nagranie cyfrowego pliku audio o czasie trwania dźwięku wynoszącym 1 minutę. Jaka powinna być częstotliwość próbkowania i głębokość bitowa? (, s. 157, nr 89)
Rozwiązanie:
Wzór na obliczenie częstotliwości próbkowania i głębi bitowej: D* I =A/T
(pojemność pamięci w bajtach): (czas brzmienia w sekundach):
2,6 MB = 26 bajtów
D* I =A/T= 26 bajtów: 60 = 45438,3 bajtów
D=45438,3 bajtów: I
Szerokość adaptera może wynosić 8 lub 16 bitów. (1 bajt lub 2 bajty). Dlatego częstotliwość próbkowania może wynosić 45438,3 Hz = 45,4 kHz ≈ 44,1 kHz–standardowa charakterystyczna częstotliwość próbkowania lub 22719,15 Hz = 22,7 kHz ≈ 22,05 kHz- standardowa charakterystyczna częstotliwość próbkowania
Odpowiedź:
Częstotliwość próbkowania | Pojemność adaptera audio |
|
1 opcja | 22,05 kHz | 16-bitowy |
Opcja 2 | 44,1 kHz | 8-bitowy |
4. Ilość wolnej pamięci na dysku wynosi 5,25 MB, głębokość bitowa karty dźwiękowej wynosi 16. Jaki jest czas trwania dźwięku cyfrowego pliku audio nagranego z częstotliwością próbkowania 22,05 kHz? (, s. 157, nr 90)
Rozwiązanie:
Wzór na obliczenie czasu trwania dźwięku: T=A/D/I
(pojemność pamięci w bajtach): (częstotliwość próbkowania w Hz) : (pojemność karty dźwiękowej w bajtach):
5,25 MB = 5505024 bajtów
5505024 bajty: 22050 Hz: 2 bajty = 124,8 s
Odpowiedź: 124,8 sekundy
5. Jedna minuta nagrania cyfrowego pliku audio zajmuje 1,3 MB miejsca na dysku, pojemność karty dźwiękowej wynosi 8. Z jaką częstotliwością próbkowania nagrywany jest dźwięk? (, s. 157, nr 91)
Rozwiązanie:
Wzór na obliczenie częstotliwości próbkowania: D = A/T/I
(pojemność pamięci w bajtach) : (czas nagrywania w sekundach): (pojemność karty dźwiękowej w bajtach)
1,3 MB = 18 bajtów
18 bajtów: 60:1 = 22719,1 Hz
Odpowiedź: 22,05 kHz
6. Dwie minuty nagrania cyfrowego pliku audio zajmują 5,1 MB miejsca na dysku. Częstotliwość próbkowania - 22050 Hz. Jaka jest głębia bitowa adaptera audio? (, s. 157, nr 94)
Rozwiązanie:
Wzór na obliczenie głębi bitowej: (pojemność pamięci w bajtach): (czas sondowania w sekundach): (częstotliwość próbkowania):
5,1 MB = 56 bajtów
56 bajtów: 120 s: 22050 Hz = 2,02 bajtów = 16 bitów
Odpowiedź: 16 bitów
7. Ilość wolnej pamięci na dysku wynosi 0,01 GB, głębokość bitowa karty dźwiękowej wynosi 16. Jaki jest czas trwania dźwięku cyfrowego pliku audio nagranego z częstotliwością próbkowania 44100 Hz? (, s. 157, nr 95)
Rozwiązanie:
Wzór na obliczenie czasu trwania dźwięku T=A/D/I
(pojemność pamięci w bajtach) : (częstotliwość próbkowania w Hz) : (pojemność karty dźwiękowej w bajtach)
0,01 GB = 0,24 bajta
24 bajty: 44100: 2 = 121,74 s = 2,03 min
Odpowiedź: 20,3 minuty
8. Oszacuj objętość informacji monofonicznego pliku audio o czasie trwania dźwięku wynoszącym 1 minutę. jeżeli „głębokość” kodowania i częstotliwość próbkowania sygnału audio są równe, odpowiednio:
a) 16 bitów i 8 kHz;
b) 16 bitów i 24 kHz.
Rozwiązanie:
A).
16 bitów x 8 000 = 128 000 bitów = 16 000 bajtów = 15,625 KB/s
15,625 KB/s x 60 s = 937,5 KB
B).
1) Głośność informacyjna pliku dźwiękowego trwająca 1 sekundę jest równa:
16 bitów x = 384000 bitów = 48000 bajtów = 46,875 KB/s
2) Objętość informacyjna pliku dźwiękowego trwającego 1 minutę jest równa:
46,875 KB/s x 60 s = 2812,5 KB = 2,8 MB
Odpowiedź: a) 937,5 KB; b) 2,8 MB
Poziom „5”
Wykorzystano tabelę 1
9. Ile pamięci potrzeba do przechowywania cyfrowego pliku audio z nagraniem dźwięku wysokiej jakości, jeśli czas odtwarzania wynosi 3 minuty? (, s. 157, nr 92)
Rozwiązanie:
Wysoką jakość dźwięku osiąga się przy częstotliwości próbkowania 44,1 kHz i głębokości bitowej adaptera audio wynoszącej 16.
Wzór na obliczenie pojemności pamięci: (czas nagrywania w sekundach) x (pojemność karty dźwiękowej w bajtach) x (częstotliwość próbkowania):
180 s x 2 x 44100 Hz = bajt = 15,1 MB
Odpowiedź: 15,1 MB
10. Cyfrowy plik audio zawiera nagranie audio o niskiej jakości (dźwięk jest ciemny i stłumiony). Jaki jest czas trwania pliku, jeśli jego rozmiar wynosi 650 KB? (, s. 157, nr 93)
Rozwiązanie:
Następujące parametry są typowe dla ponurego i stłumionego dźwięku: częstotliwość próbkowania - 11,025 KHz, głębokość bitowa adaptera audio - 8 bitów (patrz tabela 1). Wtedy T=A/D/I. Przeliczmy wolumin na bajty: 650 KB = 665600 bajtów
Т=665600 bajtów/11025 Hz/1 bajt ≈60,4 s
Odpowiedź: czas trwania dźwięku wynosi 60,5 s
Rozwiązanie:
Głośność informacyjna pliku dźwiękowego trwająca 1 sekundę jest równa:
16 bitów xx 2 = 1 bit = 187,5 KB (pomnożone przez 2, ponieważ jest to dźwięk stereo).
Objętość informacyjna pliku dźwiękowego trwająca 1 minutę jest równa:
187,5 KB/s x 60 s ≈ 11 MB
Odpowiedź: 11 MB
Odpowiedź: a) 940 KB; b) 2,8 MB.
Rozwiązanie:
A).
1) Głośność informacyjna pliku dźwiękowego trwająca 1 sekundę jest równa:
700 KB: 62,5 KB/s = 11,2 s
B).
1) Głośność informacyjna pliku dźwiękowego trwająca 1 sekundę jest równa:
16 bitów x = 512000 bitów = 64000 bajtów = 62,5 KB/s
2) Czas odtwarzania monofonicznego pliku audio o rozmiarze 700 KB wynosi:
6300 KB: 62,5 KB/s = 100,8 s = 1,68 min
Odpowiedź: a) 10 sekund; b) 1,5 min.
13. Oblicz, ile bajtów informacji zajmuje jedna sekunda nagrania stereo na płycie CD (częstotliwość 44032 Hz, 16 bitów na wartość). Ile czasu zajmuje jedna minuta? Jaka jest maksymalna pojemność dysku (zakładając, że maksymalny czas trwania wynosi 80 minut)? (, s. 34, ćwiczenie nr 34)
Rozwiązanie:
Wzór na obliczenie rozmiaru pamięci A=
D*
T*
I:
(czas nagrywania w sekundach) * (pojemność karty dźwiękowej w bajtach) * (częstotliwość próbkowania). 16 bitów -2 bajty.
1) 1s x 2 x 44032 Hz = 88064 bajtów (nagrywanie stereo na CD przez 1 sekundę)
2) 60 s x 2 x 44032 Hz = 5283840 bajtów (1 minuta nagrania stereo CD)
3) 4800 s x 2 x 44032 Hz = bajt = 412800 KB = 403,125 MB (80 minut)
Odpowiedź: 88064 bajtów (1 sekunda), 5283840 bajtów (1 minuta), 403,125 MB (80 minut)
2. Wyznaczanie jakości dźwięku.
Aby określić jakość dźwięku, należy znaleźć częstotliwość próbkowania i skorzystać z tabeli nr 1
poziomy natężenia sygnału - jakość dźwięku audycji radiowych, przy użyciu 65 poziomów intensywności sygnału - jakość dźwięku audio CD. Najwyższa jakość częstotliwości odpowiada muzyce nagranej na płycie CD. Wielkość sygnału analogowego mierzona jest w tym przypadku 44 100 razy na sekundę.
Poziom „5”
Rozwiązanie:
A).
1) 940 KB = 962560 bajtów = 7700480 bitów
2) 7700480 bitów: 10 s = 770048 bitów/s
3) 770048 bps: 16 bitów = 48128 Hz – częstotliwość próbkowania – bliska najwyższej 44,1 kHz
Odpowiedź: Jakość płyty audio CD
B).
1) 157 KB = 160768 bajtów = 1286144 bitów
2) 1286144 bitów: 10 sek. = 4 b/s
3) 4 b/s: 16 bitów = 8038,4 Hz
Odpowiedź: jakość transmisji
Odpowiedź: a) jakość płyty CD; b) jakość przekazu radiowego.
14. Określ długość pliku audio, który zmieści się na dyskietce 3,5”. Należy pamiętać, że do przechowywania danych na takiej dyskietce przydzielonych jest 2847 sektorów po 512 bajtów.
a) przy niskiej jakości dźwięku: mono, 8 bitów, 8 kHz;
b) o wysokiej jakości dźwięku: stereo, 16 bitów, 48 kHz.
Rozwiązanie:
A).
8 bitów x 8000 = bitów = 8000 bajtów = 7,8 KB/s
3) Czas odtwarzania pliku audio mono o objętości 1423,5 KB wynosi:
1423,5 KB: 7,8 KB/s = 182,5 s ≈ 3 min
B).
1) Objętość informacji na dyskietce jest równa:
2847 sektorów x 512 bajtów = 1457664 bajtów = 1423,5 KB
2) Głośność informacyjna pliku dźwiękowego trwająca 1 sekundę jest równa:
16 bitów xx 2 = 1 bit = bajt = 187,5 KB/s
3) Czas odtwarzania pliku audio stereo o objętości 1423,5 KB wynosi:
1423,5 KB: 187,5 KB/s = 7,6 s
Odpowiedź: a) 3 minuty; b) 7,6 sekundy.
3. Binarne kodowanie dźwięku.
Rozwiązując problemy posługuje się następującym materiałem teoretycznym:
Aby zakodować dźwięk, sygnał analogowy pokazany na rysunku
płaszczyzna jest podzielona na linie pionowe i poziome. Podział pionowy to próbkowanie sygnału analogowego (częstotliwość pomiaru sygnału), podział poziomy kwantyzacja według poziomu. Oznacza to, że im drobniejsza siatka, tym lepsze przybliżenie dźwięku analogowego za pomocą liczb. Kwantyzacja ośmiobitowa służy do digitalizacji zwykłej mowy (rozmów telefonicznych) i transmisji radiowych na falach krótkich. Szesnastobitowy – do digitalizacji muzyki i audycji radiowych VHF (fale ultrakrótkie).
Poziom „3”
15. Najpierw próbkowano analogowy sygnał audio przy użyciu 256 intensywności sygnału (jakość dźwięku nadawanego), a następnie przy użyciu 65 536 intensywności sygnału (jakość dźwięku audio CD). Ile razy różnią się ilości informacji w cyfrowym dźwięku? (, s. 77, nr 2.86)
Rozwiązanie:
Długość kodu sygnału analogowego przy 256 poziomach intensywności sygnału wynosi 8 bitów, a przy 65536 poziomach intensywności sygnału wynosi 16 bitów. Ponieważ długość kodu jednego sygnału podwoiła się, objętość informacji w cyfrowym dźwięku różni się dwukrotnie.
Odpowiedź: 2 razy.
Poziom "4"
16. Zgodnie z twierdzeniem Nyquista-Kotelnikowa, aby sygnał analogowy mógł zostać dokładnie odtworzony na podstawie jego dyskretnej reprezentacji (z jego próbek), częstotliwość próbkowania musi być co najmniej dwukrotnie większa od maksymalnej częstotliwości akustycznej tego sygnału.
· Jaka powinna być częstotliwość próbkowania dźwięku słyszalnego dla człowieka?
· Co powinno być wyższe: częstotliwość próbkowania mowy czy częstotliwość próbkowania orkiestry symfonicznej?
Cel: Zapoznanie studentów z charakterystyką sprzętu i oprogramowania do pracy z dźwiękiem. Rodzaje zajęć: pozyskiwanie wiedzy z kursu fizyki (lub praca z podręcznikami). (, s. ??, zadanie 2)
Rozwiązanie:
Uważa się, że zakres częstotliwości, które słyszy człowiek, wynosi od 20 Hz do 20 kHz. Zatem zgodnie z twierdzeniem Nyquista-Kotelnikowa, aby sygnał analogowy mógł zostać dokładnie zrekonstruowany na podstawie jego dyskretnej reprezentacji (z jego próbek), Częstotliwość próbkowania musi być co najmniej dwukrotnie większa od maksymalnej częstotliwości audio tego sygnału. Maksymalna częstotliwość dźwięku, jaką słyszy człowiek, wynosi 20 kHz, co oznacza, że urządzenie Ra i oprogramowanie muszą zapewniać częstotliwość próbkowania co najmniej 40 kHz, a dokładniej 44,1 kHz. Komputerowe przetwarzanie dźwięku orkiestry symfonicznej wymaga wyższej częstotliwości próbkowania niż przetwarzanie mowy, ponieważ zakres częstotliwości w przypadku orkiestry symfonicznej jest znacznie większy.
Odpowiedź: nie mniej niż 40 kHz, częstotliwość próbkowania orkiestry symfonicznej jest wyższa.
Poziom „5”
17. Na rysunku przedstawiono dźwięk 1 sekundy mowy zarejestrowany na dyktafonie. Zakoduj go w binarnym kodzie cyfrowym o częstotliwości 10 Hz i długości kodu 3 bity. (, s. ??, zadanie 1)
Rozwiązanie:
Kodowanie przy częstotliwości 10 Hz oznacza, że musimy mierzyć wysokość dźwięku 10 razy na sekundę. Wybierzmy jednakowo odległe momenty czasu:
Długość kodu wynosząca 3 bity oznacza 23 = 8 poziomów kwantyzacji. Czyli jako numeryczny kod wysokości dźwięku w każdym wybranym momencie możemy ustawić jedną z kombinacji: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Jest ich tylko 8 dlatego wysokość dźwięku można zmierzyć na 8 „poziomach”:
„Zaokrąglimy” wartości wysokości dźwięku do najbliższego niższego poziomu:
Stosując tę metodę kodowania, otrzymujemy następujący wynik (dla ułatwienia uwzględnienia spacji):
Notatka. Wskazane jest zwrócenie uwagi uczniów na to, jak niedokładnie kod oddaje zmianę amplitudy. Oznacza to, że częstotliwość próbkowania wynosząca 10 Hz i poziom kwantyzacji bitów) są zbyt małe. Zazwyczaj dla dźwięku (głosu) wybierana jest częstotliwość próbkowania 8 kHz, czyli 8000 razy na sekundę, oraz poziom kwantyzacji 28 (kod 8-bitowy).
Odpowiedź:
18. Wyjaśnij, dlaczego poziom kwantyzacji, obok częstotliwości próbkowania, jest główną cechą reprezentacji dźwięku w komputerze. Cele: ugruntowanie zrozumienia przez uczniów pojęć „dokładność reprezentacji danych”, „błąd pomiaru”, „błąd reprezentacji”; Przejrzyj z uczniami kodowanie binarne i długość kodu. Rodzaj aktywności: praca z definicjami pojęć. (, s. ??, zadanie 3)
Rozwiązanie:
W geometrii, fizyce i technologii istnieje pojęcie „dokładności pomiaru”, które jest ściśle powiązane z pojęciem „błędu pomiaru”. Ale jest też koncepcja „precyzja reprezentacji”. Na przykład o wzroście danej osoby możemy powiedzieć, że ma ona: a) około. 2 m, b) nieco ponad 1,7 m, c) równe 1 m 72 cm, d) równe 1 m 71 cm 8 mm. Oznacza to, że do wskazania zmierzonego wzrostu można użyć 1, 2, 3 lub 4 cyfr.
To samo dotyczy kodowania binarnego. Jeśli do zapisania wysokości dźwięku w danym momencie użyte zostaną tylko 2 bity, to nawet jeśli pomiary były dokładne, można przesłać tylko 4 poziomy: niski (00), poniżej średniej (01), powyżej średniej ( 10), wysoki (11). Jeśli użyjesz 1 bajtu, możesz przesłać 256 poziomów. Jak wyższy poziom kwantyzacji lub, co jest tym samym co Im więcej bitów jest przydzielonych do zapisu zmierzonej wartości, tym dokładniej jest ona przesyłana.
Notatka. Należy pamiętać, że przyrząd pomiarowy musi także obsługiwać wybrany poziom kwantyzacji (nie ma sensu przedstawiać długości mierzonej linijką z podziałkami decymetrycznymi z dokładnością do milimetra).
Literatura:
[ 1] Informatyka. Książka-warsztat problemowy w 2 tomach /wyd. ,: Tom 1. – Pracownia Wiedzy Podstawowej, 1999 – 304 s.: il.
Warsztaty z informatyki i technologii informacyjnych. Podręcznik dla instytucji edukacyjnych / , . – M.: Binom. Laboratorium Wiedzy, 20 s.: il.
Informatyka w szkole: Dodatek do czasopisma „Informatyka i Edukacja”. Nr 4 - 2003. - M.: Edukacja i Informatyka, 2003. - 96 s.: il.
Itp. Kultura informacji: kodowanie informacji. Modele informacyjne. Klasy 9-10: Podręcznik dla placówek kształcenia ogólnego. - wyd. 2 - M.: Drop, 1996. - 208 s.: il.
Senokosov o informatyce dla uczniów. - Jekaterynburg: „U-Factoria”, 2003. - 346. s. 54-56.
