تسمع الأذن البشرية الصوت بترددات تتراوح من 20 ذبذبة في الثانية (صوت منخفض) إلى 20000 ذبذبة في الثانية (صوت مرتفع).

يمكن لأي شخص أن يدرك الصوت في نطاق كبير من الشدة، حيث تكون الشدة القصوى أكبر بـ 10 14 مرة من الحد الأدنى (مائة ألف مليار مرة). يتم استخدام وحدة خاصة لقياس حجم الصوت "ديسيبل"(دبل) (الجدول 5.1). إن الانخفاض أو الزيادة في حجم الصوت بمقدار 10 ديسيبل يتوافق مع انخفاض أو زيادة في شدة الصوت بمقدار 10 مرات.

أخذ عينات زمنية من الصوت.لكي يتمكن الكمبيوتر من معالجة الصوت، يجب تحويل الإشارة الصوتية المستمرة إلى شكل رقمي منفصل باستخدام أخذ العينات الزمنية. يتم تقسيم الموجة الصوتية المستمرة إلى أقسام مؤقتة صغيرة منفصلة، ​​ولكل قسم من هذا القبيل يتم تعيين قيمة معينة لشدة الصوت.

وبالتالي، يتم استبدال الاعتماد المستمر لحجم الصوت على الزمن A(t) بتسلسل منفصل لمستويات جهارة الصوت. على الرسم البياني، يبدو هذا وكأنه استبدال منحنى سلس بسلسلة من "الخطوات" (الشكل 1.2).

أرز. 1.2. أخذ عينات زمنية من الصوت

تردد أخذ العينات.يتم استخدام الميكروفون المتصل ببطاقة الصوت لتسجيل الصوت التناظري وتحويله إلى شكل رقمي. تعتمد جودة الصوت الرقمي الناتج على عدد قياسات مستوى الصوت لكل وحدة زمنية، أي. معدلات أخذ العينات. كلما زاد عدد القياسات التي يتم إجراؤها في الثانية (كلما زاد تردد أخذ العينات)، كلما كان "سلم" الإشارة الصوتية الرقمية أكثر دقة يتبع منحنى إشارة الحوار.

معدل أخذ العينات الصوتيةهو عدد قياسات حجم الصوت في ثانية واحدة.

يمكن أن تتراوح معدلات أخذ العينات الصوتية من 8000 إلى 48000 قياس حجم الصوت في الثانية.

عمق ترميز الصوتيتم تعيين مستوى صوت محدد لكل "خطوة". يمكن اعتبار مستويات جهارة الصوت كمجموعة من الحالات المحتملة N، والتي يتطلب تشفيرها قدرًا معينًا من المعلومات I، وهو ما يسمى عمق تشفير الصوت.

عمق ترميز الصوتهي كمية المعلومات اللازمة لتشفير مستويات الصوت المنفصلة للصوت الرقمي.

إذا كان عمق التشفير معروفًا، فيمكن حساب عدد مستويات حجم الصوت الرقمي باستخدام الصيغة N = 2 I. وليكن عمق التشفير الصوتي 16 بت، فإن عدد مستويات الصوت يساوي:

ن = 2 أنا = 2 16 = 65,536.

أثناء عملية الترميز، يتم تعيين رمز ثنائي خاص به مكون من 16 بت لكل مستوى صوت، وسيتوافق أدنى مستوى صوت مع الكود 0000000000000000، والأعلى - 1111111111111111.

جودة الصوت الرقمية.كلما زاد تردد الصوت وعمق أخذ العينات، زادت جودة الصوت الرقمي. يتم الحصول على أقل جودة للصوت الرقمي، والتي تتوافق مع جودة الاتصال الهاتفي، بمعدل أخذ عينات يبلغ 8000 مرة في الثانية، وعمق أخذ عينات يبلغ 8 بتات وتسجيل مسار صوتي واحد (الوضع الأحادي). يتم تحقيق أعلى جودة صوت رقمي، تتوافق مع جودة القرص المضغوط الصوتي، بمعدل أخذ عينات يبلغ 48000 مرة في الثانية، وعمق أخذ عينات يبلغ 16 بت وتسجيل مسارين صوتيين (وضع الاستريو).

ويجب أن نتذكر أنه كلما ارتفعت جودة الصوت الرقمي، زاد حجم المعلومات في الملف الصوتي. يمكنك تقدير حجم المعلومات لملف صوت استريو رقمي بمدة صوت تبلغ ثانية واحدة وبجودة صوت متوسطة (16 بت، 24000 قياس في الثانية). للقيام بذلك، يجب ضرب عمق التشفير بعدد القياسات في ثانية واحدة وضربه في 2 (صوت ستريو):

16 بت × 24000 × 2 = 768000 بت = 96000 بايت = 93.75 كيلو بايت.

محرري الصوت.لا تسمح لك برامج تحرير الصوت بتسجيل الصوت وتشغيله فحسب، بل تسمح لك أيضًا بتحريره. يتم تقديم الصوت الرقمي في برامج تحرير الصوت في شكل مرئي، بحيث يمكن إجراء عمليات النسخ ونقل وحذف أجزاء من المسار الصوتي بسهولة باستخدام الماوس. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك تراكب المسارات الصوتية فوق بعضها البعض (مزج الأصوات) وتطبيق تأثيرات صوتية متنوعة (صدى، تشغيل في الاتجاه المعاكس، وما إلى ذلك).

تتيح لك برامج تحرير الصوت تغيير جودة الصوت الرقمي وحجم الملف الصوتي عن طريق تغيير معدل أخذ العينات وعمق التشفير. يمكن حفظ الصوت الرقمي بدون ضغط في ملفات صوتية بتنسيق عالمي وافأو بصيغة مضغوطة MP3.

عند حفظ الصوت بتنسيقات مضغوطة، يتم التخلص من الترددات الصوتية منخفضة الشدة التي تعتبر "مفرطة" عن الإدراك البشري وتتزامن مع الترددات الصوتية عالية الشدة. يتيح لك استخدام هذا التنسيق ضغط الملفات الصوتية عشرات المرات، ولكنه يؤدي إلى فقدان المعلومات بشكل لا رجعة فيه (لا يمكن استعادة الملفات إلى شكلها الأصلي).

أسئلة التحكم

1. كيف يؤثر معدل العينة وعمق التشفير على جودة الصوت الرقمي؟

مهام لإكمالها بشكل مستقل

1.22. مهمة الاستجابة الانتقائية. تنتج بطاقة الصوت ترميزًا ثنائيًا لإشارة الصوت التناظرية. ما مقدار المعلومات اللازمة لتشفير كل مستوى من مستويات شدة الإشارة المحتملة البالغ عددها 65536؟
1) 16 بت؛ 2) 256 بت؛ 3) 1 بت؛ 4) 8 بت.

1.23. مهمة مع إجابة مفصلة. قم بتقدير حجم المعلومات للملفات الصوتية الرقمية التي تدوم 10 ثوانٍ عند عمق التشفير وتردد أخذ عينات الإشارات الصوتية التي توفر الحد الأدنى والحد الأقصى لجودة الصوت:
أ) أحادية، 8 بتات، 8000 قياسات في الثانية؛
ب) ستيريو، 16 بت، 48000 قياسات في الثانية.

1.24. مهمة مع إجابة مفصلة. حدد مدة ملف الصوت الذي سيتم احتواؤه على قرص مرن مقاس 3.5 بوصة (لاحظ أنه تم تخصيص 2847 قطاعًا يبلغ حجم كل منها 512 بايت لتخزين البيانات على هذا القرص المرن):
أ) بجودة صوت منخفضة: أحادية، 8 بت، 8000 قياس في الثانية؛
ب) بجودة صوت عالية: استريو، 16 بت، 48000 قياس في الثانية.

مفاهيم أساسية

يحدد تردد أخذ العينات (f) عدد العينات المخزنة في ثانية واحدة؛

1 هرتز (هيرتز واحد) هو عدد واحد في الثانية،

و 8 كيلو هرتز هو 8000 عينة في الثانية

عمق التشفير (ب) هو عدد البتات المطلوبة لتشفير مستوى صوت واحد

وقت اللعب (ر)

سعة الذاكرة لتخزين البيانات لقناة واحدة (أحادية)

أنا = و ب ر

(لتخزين معلومات حول الصوت الذي يستمر لمدة t ثانية، والمشفر بتردد أخذ العينات f هرتز وعمق التشفير b، يلزم وجود بتاتأنا بت الذاكرة)

في تسجيل ثنائي القناة (ستيريو)يتم ضرب مقدار الذاكرة المطلوبة لتخزين البيانات لقناة واحدة في 2

أنا = و ب ر 2

الوحداتأنا - بت، ب - بت، و - هيرتز، تي - ثانية تردد أخذ العينات 44.1 كيلو هرتز، 22.05 كيلو هرتز، 11.025 كيلو هرتز

تشفير المعلومات الصوتية

المبادئ النظرية الأساسية

أخذ عينات زمنية من الصوت.لكي يتمكن الكمبيوتر من معالجة الصوت، يجب تحويل الإشارة الصوتية المستمرة إلى شكل رقمي منفصل باستخدام أخذ العينات الزمنية. يتم تقسيم الموجة الصوتية المستمرة إلى أقسام مؤقتة صغيرة منفصلة، ​​ولكل قسم من هذا القبيل يتم تعيين قيمة معينة لشدة الصوت.

وبالتالي، يتم استبدال الاعتماد المستمر لحجم الصوت على الزمن A(t) بتسلسل منفصل لمستويات جهارة الصوت. على الرسم البياني، يبدو هذا وكأنه استبدال منحنى سلس بسلسلة من "الخطوات".

تردد أخذ العينات.يتم استخدام الميكروفون المتصل ببطاقة الصوت لتسجيل الصوت التناظري وتحويله إلى شكل رقمي. تعتمد جودة الصوت الرقمي الناتج على عدد قياسات مستوى الصوت لكل وحدة زمنية، أي. معدلات أخذ العينات. كلما تم إجراء المزيد من القياسات في ثانية واحدة (كلما زاد تردد أخذ العينات)، كلما كان "سلم" الإشارة الصوتية الرقمية أكثر دقة يتبع منحنى الإشارة التناظرية.

معدل أخذ العينات الصوتيةهو عدد قياسات حجم الصوت في ثانية واحدة، تقاس بالهرتز (هرتز). دعنا نشير إلى معدل أخذ العينات بالحرف F.

يمكن أن تتراوح معدلات أخذ العينات الصوتية من 8000 إلى 48000 قياس حجم الصوت في الثانية. للتشفير، اختر أحد الترددات الثلاثة: 44.1 كيلو هرتز، 22.05 كيلو هرتز، 11.025 كيلو هرتز.

عمق ترميز الصوتيتم تعيين مستوى صوت محدد لكل "خطوة". يمكن اعتبار مستويات جهارة الصوت كمجموعة من الحالات المحتملة N، والتي تتطلب قدرًا معينًا من المعلومات لتشفيرهاب وهو ما يسمى عمق الترميز الصوتي

عمق ترميز الصوتهي كمية المعلومات اللازمة لتشفير مستويات الصوت المنفصلة للصوت الرقمي.

إذا كان عمق التشفير معروفًا، فيمكن حساب عدد مستويات حجم الصوت الرقمي باستخدام الصيغة N = 2 b. وليكن عمق التشفير الصوتي 16 بت، فإن عدد مستويات الصوت يساوي:

ن = 2 ب = 2 16 = 65,536.

أثناء عملية الترميز، يتم تعيين رمز ثنائي خاص به مكون من 16 بت لكل مستوى صوت، وسيتوافق أدنى مستوى صوت مع الكود 0000000000000000، والأعلى - 1111111111111111.

جودة الصوت الرقمية.كلما زاد تردد الصوت وعمق أخذ العينات، زادت جودة الصوت الرقمي. يتم الحصول على أقل جودة للصوت الرقمي، والتي تتوافق مع جودة الاتصال الهاتفي، بمعدل أخذ عينات يبلغ 8000 مرة في الثانية، وعمق أخذ عينات يبلغ 8 بتات وتسجيل مسار صوتي واحد (الوضع الأحادي). يتم تحقيق أعلى جودة صوت رقمي، تتوافق مع جودة القرص المضغوط الصوتي، بمعدل أخذ عينات يبلغ 48000 مرة في الثانية، وعمق أخذ عينات يبلغ 16 بت وتسجيل مسارين صوتيين (وضع الاستريو).

ويجب أن نتذكر أنه كلما ارتفعت جودة الصوت الرقمي، زاد حجم المعلومات في الملف الصوتي.

مهام للدراسة الذاتية.

1. احسب حجم ملف صوتي أحادي الصوت مدته 10 ثوانٍ بتشفير 16 بت ومعدل أخذ عينات قدره 44.1 كيلو هرتز. (861 كيلو بايت)

2. يتم إجراء تسجيل صوتي ثنائي القناة (ستيريو) بتردد أخذ عينات يبلغ 48 كيلو هرتز ودقة 24 بت. يستمر التسجيل لمدة دقيقة واحدة، ويتم كتابة نتائجه في ملف، ولا يتم ضغط البيانات. أي من الأرقام التالية هو الأقرب إلى حجم الملف الناتج، معبرا عنه بالميغابايت؟

1)0,3 2) 4 3) 16 4) 132

3. يتم إجراء تسجيل صوتي أحادي القناة (أحادي) بتردد أخذ عينات يبلغ 11 كيلو هرتز وعمق تشفير يبلغ 24 بت. يستمر التسجيل 7 دقائق، ويتم كتابة نتائجه في ملف، ولا يتم ضغط البيانات. أي من الأرقام التالية هو الأقرب إلى حجم الملف الناتج، معبرا عنه بالميغابايت؟

1) 11 2) 13 3) 15 4) 22

4. يتم تسجيل الصوت ثنائي القناة (ستيريو) بتردد أخذ عينات يبلغ 11 كيلو هرتز وعمق تشفير يبلغ 16 بت. يستمر التسجيل 6 دقائق، ويتم كتابة نتائجه في ملف، ولا يتم ضغط البيانات. أي من الأرقام التالية هو الأقرب إلى حجم الملف الناتج، معبرا عنه بالميجابايت؟

1) 11 2) 12 3) 13 4) 15

حل مشاكل تشفير المعلومات الصوتية

I. حجم الملف الرقمي

1. حدد الحجم (بالبايت) لملف صوتي رقمي تبلغ مدة تشغيله 10 ثوانٍ بمعدل أخذ عينات يبلغ 22.05 كيلو هرتز ودقة 8 بت. الملف غير مضغوط. (، الصفحة 156، مثال 1)

حل:

صيغة لحساب الحجم(بالبايت)ملف صوتي رقمي:أ=د*تي*أنا/8.

للتحويل إلى بايت، يجب تقسيم القيمة الناتجة على 8 بت.

22.05 كيلو هرتز = 22.05 * 1000 هرتز = 22050 هرتز

أ=د*ت*أنا/8 =22050 × 10 × 8/8 = 220500 بايت.

^ الإجابة: حجم الملف 220500 بايت.

2. تحديد مقدار الذاكرة لتخزين ملف صوتي رقمي، تبلغ مدة تشغيله دقيقتين بتردد أخذ عينات يبلغ 44.1 كيلو هرتز ودقة 16 بت. (، ص 157، رقم 88)

حل:

أ=د*تي*ط/8. – مقدار الذاكرة المخصصة لتخزين ملف صوتي رقمي.

44100 (هرتز) × 120 (ث) × 16 (بت) / 8 (بت) = 10584000 بايت = 10335.9375 كيلو بايت = 10.094 ميجابايت.

الجواب: ≈ 10 ميغابايت

6. تستغرق دقيقتين من تسجيل ملف صوتي رقمي 5.1 ميجابايت من مساحة القرص. تردد أخذ العينات - 22050 هرتز. ما هو عمق البت لمحول الصوت؟

حل:

صيغة حساب عمق البت: (سعة الذاكرة بالبايت): (زمن السبر بالثواني): (تردد أخذ العينات):

5.1 ميجابايت = 5347737.6 بايت

5347737.6 بايت: 120 ثانية: 22050 هرتز = 2.02 بايت = 16 بت
^ الجواب: 16 بت

8. قم بتقدير حجم المعلومات لملف صوتي أحادي بمدة صوت تبلغ دقيقة واحدة. إذا كان "عمق" التشفير وتردد اعتيان الإشارة الصوتية متساويين، على التوالي:
أ) 16 بت و8 كيلو هرتز؛
ب) 16 بت و24 كيلو هرتز.

حل:

أ).
16 بت × 8000 = 128000 بت = 16000 بايت = 15.625 كيلو بايت/ثانية
15.625 كيلو بايت/ثانية × 60 ثانية = 937.5 كيلو بايت

ب).
1) حجم المعلومات لملف صوتي مدته ثانية واحدة يساوي:
16 بت × 24000 = 384000 بت = 48000 بايت = 46.875 كيلو بايت/ثانية
2) حجم المعلومات لملف صوتي مدته دقيقة واحدة يساوي:
46.875 كيلو بايت/ثانية × 60 ثانية = 2812.5 كيلو بايت = 2.8 ميجابايت

^ الإجابة: أ) 937.5 كيلو بايت؛ ب) 2.8 ميجابايت

9. ما مقدار الذاكرة المطلوبة لتخزين ملف صوتي رقمي مع تسجيل صوتي عالي الجودة، بشرط أن تكون مدة التشغيل 3 دقائق؟

حل:

يتم تحقيق جودة صوت عالية عند تردد أخذ عينات يبلغ 44.1 كيلو هرتز وعمق بت محول الصوت يبلغ 16.
صيغة حساب سعة الذاكرة: (وقت التسجيل بالثواني) × (سعة بطاقة الصوت بالبايت) × (تردد أخذ العينات):
180 ثانية × 2 × 44100 هرتز = 15876000 بايت = 15.1 ميجابايت
الإجابة: 15.1 ميجابايت

10. يحتوي ملف الصوت الرقمي على تسجيل صوتي منخفض الجودة (الصوت داكن ومكتوم). ما هي مدة الملف إذا كان حجمه 650 كيلو بايت؟
حل:

المعلمات التالية نموذجية للصوت الكئيب والمكتوم: تردد أخذ العينات - 11.025 كيلو هرتز، عمق بت محول الصوت - 8 بت (انظر الجدول 1). ثم T=A/D/I. لنقم بتحويل وحدة التخزين إلى بايت: 650 كيلو بايت = 665600 بايت

Т=665600 بايت/11025 هرتز/1 بايت ≈60.4 ثانية

^ الجواب: مدة الصوت 60.5 ثانية

11. قم بتقدير حجم المعلومات لملف صوتي استريو عالي الجودة بمدة صوت تبلغ دقيقة واحدة، إذا كان "عمق" التشفير 16 بت وتردد أخذ العينات 48 كيلو هرتز. (، ص 74، مثال 2.54)

حل:

حجم المعلومات لملف صوتي مدته ثانية واحدة يساوي:
16 بت × 48000 × 2 = 1536000 بت = 187.5 كيلو بايت (مضروبة في 2، منذ الاستريو).

حجم المعلومات لملف صوتي مدته دقيقة واحدة يساوي:
187.5 كيلو بايت/ثانية × 60 ثانية ≈ 11 ميجابايت

الجواب: 11 ميجا بايت

12. احسب وقت تشغيل ملف صوتي أحادي إذا كان حجمه يساوي: بتشفير 16 بت وتردد أخذ عينات يبلغ 32 كيلو هرتز.
أ) 700 كيلو بايت؛
ب) 6300 كيلو بايت

حل:

أ).
1) حجم المعلومات لملف صوتي مدته ثانية واحدة يساوي:

700 كيلو بايت: 62.5 كيلو بايت/ثانية = 11.2 ثانية

ب).
1) حجم المعلومات لملف صوتي مدته ثانية واحدة يساوي:
16 بت × 32000 = 512000 بت = 64000 بايت = 62.5 كيلو بايت/ثانية
2) وقت تشغيل ملف صوتي أحادي بحجم 700 كيلو بايت هو:
6300 كيلو بايت: 62.5 كيلو بايت/ثانية = 100.8 ثانية = 1.68 دقيقة

الجواب: أ) 10 ثواني؛ ب) 1.5 دقيقة.

13. احسب عدد بايتات المعلومات التي تشغلها ثانية واحدة من تسجيل الاستريو على قرص مضغوط (تردد 44032 هرتز، 16 بت لكل قيمة). كم من الوقت تستغرق الدقيقة الواحدة؟ ما هي سعة القرص القصوى (بافتراض أن المدة القصوى هي 80 دقيقة)؟

حل:

صيغة لحساب حجم الذاكرةأ=د*تي*أنا:
(مدة التسجيل بالثواني) * (سعة بطاقة الصوت بالبايت) * (تردد أخذ العينات). 16 بت -2 بايت.
1) 1 ثانية × 2 × 44032 هرتز = 88064 بايت (تسجيل قرص مضغوط استريو لثانية واحدة)
2) 60 ثانية × 2 × 44032 هرتز = 5283840 بايت (دقيقة واحدة من تسجيل قرص مضغوط استريو)
3) 4800 ثانية × 2 × 44032 هرتز = 422707200 بايت = 412800 كيلو بايت = 403.125 ميجابايت (80 دقيقة)

الإجابة: 88064 بايت (ثانية واحدة)، 5283840 بايت (دقيقة واحدة)، 403.125 ميجابايت (80 دقيقة)

^ ثانيا. تحديد جودة الصوت.

لتحديد جودة الصوت، تحتاج إلى العثور على تردد أخذ العينات واستخدام الجدول رقم 1

256 (2 8 ) مستويات شدة الإشارة - جودة صوت البث الإذاعي، باستخدام 65536 (2 16 ) مستويات شدة الإشارة - جودة صوت القرص المضغوط الصوتي. يتوافق أعلى تردد عالي الجودة مع الموسيقى المسجلة على قرص مضغوط. يتم قياس حجم الإشارة التناظرية في هذه الحالة 44100 مرة في الثانية.

13. تحديد جودة الصوت (جودة البث الإذاعي، الجودة المتوسطة، جودة القرص المضغوط الصوتي) إذا كان من المعروف أن حجم ملف صوتي أحادي تبلغ مدة الصوت فيه 10 ثوانٍ. يساوي:
أ) 940 كيلو بايت؛
ب) 157 كيلو بايت.

حل:
أ).
1) 940 كيلو بايت = 962560 بايت = 7700480 بت
2) 7700480 بت: 10 ثانية = 770048 بت/ثانية
3) 770048 بت في الثانية: 16 بت = 48128 هرتز – معدل أخذ العينات – قريب من الأعلى 44.1 كيلو هرتز
^ الإجابة: جودة القرص المضغوط الصوتي
ب).
1) 157 كيلو بايت = 160768 بايت = 1286144 بت
2) 1286144 بت: 10 ثانية = 128614.4 بت/ثانية
3) 128614.4 نقطة أساس: 16 بت = 8038.4 هرتز
رد: جودة البث
الإجابة: أ) جودة القرص المضغوط؛ ب) جودة البث الإذاعي.

هدف.فهم عملية تحويل المعلومات الصوتية، وإتقان المفاهيم اللازمة لحساب حجم المعلومات الصوتية. تعلم كيفية حل المشاكل حول الموضوع.

الدافع الهدف.التحضير لامتحان الدولة الموحدة.

خطة الدرس

1. شاهد عرضًا تقديميًا حول الموضوع مع تعليقات المعلم.المرفق 1

مادة العرض: ترميز المعلومات الصوتية.

منذ أوائل التسعينيات، أصبحت أجهزة الكمبيوتر الشخصية قادرة على التعامل مع المعلومات الصوتية. يمكن لكل كمبيوتر يحتوي على بطاقة صوت وميكروفون ومكبرات صوت تسجيل المعلومات الصوتية وحفظها وتشغيلها.

عملية تحويل الموجات الصوتية إلى كود ثنائي في ذاكرة الحاسوب:

عملية إعادة إنتاج المعلومات الصوتية المخزنة في ذاكرة الكمبيوتر:

صوتهي موجة صوتية ذات سعة وتردد متغيرين باستمرار. كلما زادت السعة، كلما ارتفع صوتها بالنسبة للشخص؛ كلما زاد تردد الإشارة، ارتفعت النغمة. تسمح برامج الكمبيوتر الآن بتحويل الإشارة الصوتية المستمرة إلى سلسلة من النبضات الكهربائية التي يمكن تمثيلها في شكل ثنائي. في عملية تشفير إشارة صوتية مستمرة، فهي كذلك أخذ العينات الوقت . يتم تقسيم الموجة الصوتية المستمرة إلى أقسام مؤقتة صغيرة منفصلة، ​​ويتم تعيين قيمة سعة معينة لكل قسم من هذا القبيل.

وبالتالي، فإن الاعتماد المستمر لسعة الإشارة على الوقت المحدد في)يتم استبداله بتسلسل منفصل لمستويات الصوت. على الرسم البياني، يبدو هذا وكأنه استبدال منحنى سلس بسلسلة من "الخطوات". يتم تعيين قيمة مستوى الصوت لكل "خطوة"، ورمزها (1، 2، 3، وما إلى ذلك).

إضافي). يمكن اعتبار مستويات الصوت كمجموعة من الحالات الممكنة، وبناء على ذلك، كلما زاد عدد مستويات الصوت المخصصة أثناء عملية التشفير، زادت المعلومات التي ستحملها قيمة كل مستوى، وأصبح الصوت أفضل.

محول الصوت (بطاقة الصوت) عبارة عن جهاز خاص متصل بالكمبيوتر، مصمم لتحويل الاهتزازات الكهربائية لتردد الصوت إلى رمز ثنائي رقمي عند إدخال الصوت وللتحويل العكسي (من رمز رقمي إلى اهتزازات كهربائية) عند تشغيل الصوت.

في عملية تسجيل الصوت، يقوم محول الصوت بقياس سعة التيار الكهربائي خلال فترة معينة ويدخل الرمز الثنائي للقيمة الناتجة في السجل. ثم تتم إعادة كتابة الكود الناتج من السجل في ذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر. يتم تحديد جودة صوت الكمبيوتر من خلال خصائص محول الصوت:

• تردد أخذ العينات
• عمق البت (عمق الصوت).

معدل أخذ العينات الوقت

هذا هو عدد قياسات إشارة الدخل في ثانية واحدة. يتم قياس التردد بالهرتز (هرتز). قياس واحد في الثانية يتوافق مع تردد 1 هرتز. 1000 قياس في ثانية واحدة – 1 كيلو هرتز (كيلو هرتز). معدلات أخذ العينات النموذجية لمحولات الصوت:

11 كيلو هرتز، 22 كيلو هرتز، 44.1 كيلو هرتز، إلخ.

عرض التسجيل (عمق الصوت) هو عدد البتات الموجودة في سجل محول الصوت الذي يحدد عدد مستويات الصوت الممكنة.

يحدد عمق البت دقة قياس إشارة الدخل. كلما زاد عمق البت، قل خطأ كل تحويل فردي لحجم الإشارة الكهربائية إلى رقم والعكس صحيح. إذا كان عمق البت هو 8 (16)، فعند قياس إشارة الدخل، يمكن الحصول على قيم مختلفة 2 8 = 256 (2 16 = 65536). من الواضح أن محول الصوت 16 بت يقوم بتشفير الصوت وإعادة إنتاجه بدقة أكبر من محول 8 بت. توفر بطاقات الصوت الحديثة عمقًا لترميز الصوت يبلغ 16 بت. يمكن حساب عدد مستويات الإشارة المختلفة (الحالات الخاصة بتشفير معين) باستخدام الصيغة:

N = 2 I = 2 16 = 65536، حيث I هو عمق الصوت.

وبالتالي، يمكن أن توفر بطاقات الصوت الحديثة ترميزًا لمستويات إشارة تبلغ 65536. يتم تعيين رمز 16 بت لكل قيمة لسعة الإشارة الصوتية. عند التشفير الثنائي لإشارة صوتية مستمرة، يتم استبدالها بسلسلة من مستويات الإشارة المنفصلة. تعتمد جودة التشفير على عدد قياسات مستوى الإشارة لكل وحدة زمنية، أي معدلات أخذ العينات.كلما تم إجراء المزيد من القياسات في ثانية واحدة (كلما زاد تردد أخذ العينات، زادت دقة إجراء التشفير الثنائي.

ملف صوتي -ملف يقوم بتخزين المعلومات الصوتية في شكل ثنائي رقمي.

2. كرر وحدات قياس المعلومات

1 بايت = 8 بت

1 كيلو بايت = 210 بايت = 1024 بايت

1 ميجا بايت = 2 10 كيلو بايت = 1024 كيلو بايت

1 جيجابايت = 2 10 ميجابايت = 1024 ميجابايت

1 تيرابايت = 2 10 جيجابايت = 1024 جيجابايت

1 بيتابايت = 2 10 تيرابايت = 1024 تيرابايت

3. تعزيز المواد المستفادة من خلال مشاهدة عرض تقديمي أو كتاب مدرسي

4. حل المشكلات

كتاب مدرسي يوضح الحل في العرض التقديمي.

مهمة 1.تحديد حجم المعلومات لملف صوتي استريو بمدة صوت تبلغ ثانية واحدة وبجودة صوت عالية (16 بت، 48 كيلو هرتز).

المهمة (بشكل مستقل).كتاب مدرسي يوضح الحل في العرض التقديمي.
تحديد حجم المعلومات لملف صوتي رقمي بمدة صوت تبلغ 10 ثوانٍ بتردد أخذ عينات يبلغ 22.05 كيلو هرتز ودقة 8 بت.

5. التوحيد. حل المشكلات في المنزل بشكل مستقل في الدرس التالي

حدد مقدار الذاكرة اللازمة لتخزين ملف صوتي رقمي تبلغ مدة تشغيله دقيقتين بتردد أخذ عينات يبلغ 44.1 كيلو هرتز ودقة 16 بت.

تبلغ سعة ذاكرة المستخدم 2.6 ميجابايت. من الضروري تسجيل ملف صوتي رقمي مدته الصوتية دقيقة واحدة. ما ينبغي أن يكون تردد أخذ العينات وعمق البت؟

مقدار الذاكرة الحرة على القرص هو 5.25 ميجابايت، وعمق البت لبطاقة الصوت هو 16. ما هي مدة الصوت في ملف صوتي رقمي مسجل بتردد أخذ عينات قدره 22.05 كيلو هرتز؟

دقيقة واحدة من تسجيل ملف صوتي رقمي تشغل 1.3 ميجابايت من مساحة القرص، وسعة البت لبطاقة الصوت هي 8. ما هو معدل أخذ العينات الذي يتم تسجيل الصوت فيه؟

ما مقدار الذاكرة المطلوبة لتخزين ملف صوتي رقمي عالي الجودة مع وقت تشغيل يبلغ 3 دقائق؟

يحتوي ملف الصوت الرقمي على تسجيل صوتي منخفض الجودة (الصوت داكن ومكتوم). ما هي مدة الملف إذا كان حجمه 650 كيلو بايت؟

تستغرق دقيقتين من تسجيل ملف صوتي رقمي 5.05 ميجابايت من مساحة القرص. تردد أخذ العينات - 22050 هرتز. ما هو عمق البت لمحول الصوت؟

مقدار الذاكرة الحرة على القرص هو 0.1 جيجابايت، وعمق البت لبطاقة الصوت هو 16. ما هي مدة الصوت لملف صوتي رقمي مسجل بتردد أخذ عينات قدره 44100 هرتز؟

الإجابات

رقم 92.124.8 ثانية.

رقم 93.22.05 كيلو هرتز.

رقم 94. يتم تحقيق جودة صوت عالية بتردد أخذ العينات يبلغ 44.1 كيلو هرتز وعمق بت محول الصوت 16. حجم الذاكرة المطلوب هو 15.1 ميجابايت.

رقم 95. المعلمات التالية نموذجية للصوت الكئيب والمكتوم: تردد أخذ العينات - 11 كيلو هرتز، عمق بت محول الصوت - 8. مدة الصوت هي 60.5 ثانية.

رقم 96. 16 بت.

رقم 97.20.3 دقيقة.

الأدب

1. الكتاب المدرسي: علوم الكمبيوتر، ورشة عمل كتاب المشكلات، المجلد الأول، تم تحريره بواسطة I.G Semakin, E.K. هينر)

2. مهرجان الأفكار التربوية "الدرس المفتوح" بالصوت. الترميز الثنائي للمعلومات الصوتية. سوبراجينا إيلينا ألكساندروفنا، مدرس علوم الكمبيوتر.

3. ن. أوجرينوفيتش. علوم الحاسوب وتكنولوجيا المعلومات. 10-11 درجات. موسكو. ذو الحدين. مختبر المعرفة 2003.