Кодирование звука

Из курса физики известно, что звук представляет собой механическую волну с непрерывно меняющимися амплитудой и частотой (рис. 19а). Чем выше амплитуда, тем громче звук, чем меньше частота, тем ниже тон.

Для представления звуковой информации в памяти компьютера непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в последовательность электрических импульсов (нулей и единиц). Принцип кодирования звука можно описать следующим образом.

Координатная плоскость, на которой графически представлена звуковая волна, разбивается на горизонтальные и вертикальные линии. Горизонтальные линии отмечают уровни громкости, а вертикальные – количество измерений уровней громкости в секунду. Количество измерений в секунду называют частотой измерений, или частотой дискретизации. Частота дискретизации измеряется в герцах (1Гц соответствует одному измерению в секунду). Для графика, изображённого на рисунке 19б, частота дискретизации составляет 20 Гц.

а б

Рис. 19. Способ кодирования звука путем определения значения амлитуды звуковой волны через определенные промежутки времени

Такой способ разбиения позволяет заменить непрерывную зависимость на дискретную последовательность уровней громкости, каждому из которых может быть присвоено значение в двоичном коде.

Количество уровней громкости, значения которых могут фиксироваться при дискретизации, определяет качество записанного звука. Для записи номеров уровней градации звука (аналогично уровням градации серого при кодировании цвета) используется двоичный код.

На рисунке 19б диапазон колебаний звуковой волны представлен 16-ю уровнями градации интенсивности (амплитуды) звука. Для записи номера каждого из этих уровней (от 0 до 15) в двоичном коде потребовалось 4 ячейки или 4 бита памяти (16 = 2⁴).

Количество бит информации, кодирующих уровень интенсивности звуковой волны в каждый момент времени (соответствующий моменту дискретизации), называют глубиной звука.

Таким образом, глубина звука в данном примере 4 бита.

Чем больше количество уровней (оттенков звука) и частота дискретизации, тем более точно фиксируются данные о колебаниях звуковой волны, то есть более точно описывается звук.

Параметр глубины звука можно сравнить с глубиной цвета при кодировании изображения, а частоту дискретизации с разрешением.

Качественное звучание обеспечивается при параметрах кодирования глубины звука 16 бит и частоте дискретизации 44,1 Гц. Приемлемое качество цифрового звука для передачи речи – 8 бит, 8 кГц.

Контрольные вопросы

1. Что означают понятия: мультимедиа, презентация? Дайте определение мультимедийной презентации. Расскажите о структуре и содержании презентации.

2. Расскажите о целях подготовки и проведения рекламных презентаций. Каковы основные достоинства мультимедийных презентаций (предоставляемые возможности)?

3. Назовите области применения электронных презентаций.

4. Расскажите о видах электронных презентаций, электронных носителях мультимедийных презентаций.

5. Какие программные и технические средства используют для подготовки и проведения мультимедийных презентаций?

6. Дайте определения понятий: анимация, кадр, частота кадров. Расскажите о видах анимации.

7. Что представляет собой цифровое видео? Какие существуют общепринятые значения размеров кадра, частоты смены кадров цифрового видео?

8. Расскажите о способах сжатия видеоданных. Что представляют собой кодеки?

9. Объясните принцип кодирования звуковой информации. Дайте определения понятий: глубина звука, частота дискретизации.