Ovoz Bu amplituda va chastotada doimiy ravishda o'zgarib turadigan tovush to'lqinidir. Bunday holda, amplituda tovushning balandligini, chastota esa uning ohangini belgilaydi. Ovoz tebranishlarining amplitudasi qanchalik katta bo'lsa, u qanchalik baland bo'lsa. Va chivinning chiyillashi chastotasi avtomobil signalining chastotasidan kattaroqdir. Chastota o'lchanadi Gerts. 1Hz - sekundiga bir tsikl.

Ovoz kodlash.

Kompyuter har xil turdagi ma'lumotlarni, shu jumladan tovushlarni qayta ishlash uchun kuchli qurilmadir. Ammo analog audio kompyuterda ishlov berish uchun mos emas, bo'lishi kerak raqamliga aylantirish. Buning uchun maxsus qurilmalar qo'llaniladi - analog-raqamli konvertorlar yoki ADC. Kompyuterda ADC rolini bajaradi ovoz kartasi. ADC signalni analogdan raqamliga qanday o'zgartiradi? Keling, buni aniqlaylik.

Faraz qilaylik, bizda chastotali tovush manbai bor 440 Gts gitara bo'lsin. Birinchidan, ovozni elektr signaliga aylantirish kerak. Buning uchun biz mikrofondan foydalanamiz. Mikrofonning chiqishida biz chastotali elektr signalini olamiz 440 Gts. Grafik jihatdan bu shunday ko'rinadi:

Keyingi vazifa bu signalni raqamli shaklga, ya'ni raqamlar ketma-ketligiga aylantirishdir. Buning uchun u ishlatiladi vaqtni diskretlashtirish- analog audio signal alohida kichik vaqt bo'limlariga bo'linadi va har bir bunday bo'lim uchun amplitudaga bog'liq bo'lgan ma'lum bir tovush intensivligi qiymati o'rnatiladi. Boshqacha qilib aytganda, ba'zi vaqt oralig'idan so'ng biz analog signal darajasini o'lchaymiz. Bir soniyada bunday o'lchovlar soni namuna olish tezligi deb ataladi. Namuna olish tezligi Gertsda o'lchanadi. Shunga ko'ra, agar biz signalimizni soniyada 100 marta o'lchasak, unda namuna olish chastotasi 100 Gts bo'ladi.

Quyida foydalanilgan audio namuna stavkalariga misollar keltirilgan:

• 8000 Gts - telefon, nutq uchun etarli;
• 11,025 Gts;
• 16000 Gts;
• 22 050 Gts - radio;
• 32 000 Gts;
• 44 100 Hz - Audio CDda ishlatiladi;
• 48 000 Gts - DVD, DAT;
• 96 000 Gts - DVD-Audio (MLP 5.1);
• 192 000 Gts - DVD-Audio (MLP 2.0);
• 2,822,400 Gts - SACD, DSD - Direct Stream Digital nomi bilan tanilgan bir bitli delta-sigma modulyatsiyasi jarayoni, Sony va Philips tomonidan birgalikda ishlab chiqilgan;
• 5,644,800 Gts - Ikki marta namunali DSD, SACDdan ikki baravar ko'p namunali bir bitli Direct Stream Digital. Ba'zi professional DSD yozuvchilarida qo'llaniladi.

Zamonaviy ovoz kartalari 96 kHz va hatto 192 kHz namuna olish tezligi bilan ovozni raqamlashtirishga qodir.

Natijada, bizning analog signalimiz raqamli signalga aylanadi va grafik endi silliq emas, balki bosqichli, diskret bo'ladi:

Audio kodlash chuqurligi mumkin bo'lgan signal darajalari soni. Boshqacha qilib aytganda, kodlash chuqurligi signalni o'lchashning aniqligi. Kodlash chuqurligi bit bilan o'lchanadi. Misol uchun, agar mumkin bo'lgan signal darajalari soni bo'lsa 255 , keyin bunday tovushning kodlash chuqurligi 8 bit. 16 bit ovoz allaqachon ishlashga imkon beradi 65536 signal darajalari. Zamonaviy ovoz kartalari mavjud kodlash chuqurligi 16 va hatto 24 bit, va bu kodlash imkoniyati 65536 va 16 777 216 turli darajalar mos ravishda hajm.

Bilish kodlash chuqurligi, mumkin raqamli audio signal darajalarining sonini bilish oson. Buning uchun biz formuladan foydalanamiz:

N=2 i ,

Bu erda N - signal darajalari soni va i - kodlash chuqurligi.

Masalan, biz audio kodlash chuqurligi 16 bit ekanligini bilamiz. Bu raqamli signal darajalarining soni 2 16 = 65536 ekanligini anglatadi.

Mumkin bo'lgan darajalar soni ma'lum bo'lsa, kodlash chuqurligini aniqlash uchun xuddi shu formuladan foydalaniladi. Misol uchun, agar signal 256 signal darajasiga ega ekanligi ma'lum bo'lsa, kodlash chuqurligi 8 bit bo'ladi, chunki 2 8 = 256.

Yuqoridagi rasmdan aniq bo'lganidek, biz signal darajasini qanchalik tez-tez o'lchaymiz, ya'ni. namuna olish tezligi qanchalik yuqori bo'lsa va biz uni aniqroq o'lchaymiz, raqamli signalning grafigi mos ravishda analog grafikga qanchalik o'xshash bo'lsa, raqamli tovush sifati qanchalik yuqori bo'lsa, biz olamiz. Va fayl qanchalik katta bo'ladi.

Bundan tashqari, biz ko'rib chiqdik monofonik (bir kanalli) tovush ovoz bo'lsa stereofonik, keyin fayl hajmi 2 barobar ortadi, chunki u o'z ichiga oladi 2 ta kanal.

Misol topshirig'ini ko'rib chiqing.

Ovozning davomiyligi 1 minut, kodlash chuqurligi 8 bit va namuna olish tezligi 22050 Gts bo'lsa, ovozni o'z ichiga olgan monofonik audio faylning hajmi qancha?

Namuna olish chastotasini va tovushning davomiyligini bilib, butun vaqt davomida signal darajasini o'lchash sonini belgilash oson. Namuna olish tezligi 22050Hz bo'lsa, u holda 1 soniyada 22050 o'lchov amalga oshiriladi va daqiqada 22050 * 60 = 1 323 000 ta o'lchov bo'ladi.

Bitta o'lchov 8 bit xotirani talab qiladi, shuning uchun 1 323 000 o'lchov uchun 1 323 000 * 8 = 10 584 000 bit xotira kerak bo'ladi. Olingan sonni 8 ga bo'lib, fayl hajmini baytlarda olamiz - 10584000/8=1 323 000 bayt. Keyinchalik, olingan raqamni 1024 ga bo'lib, biz kilobaytdagi fayl hajmini olamiz - 1291,9921875 KB. Va natijada olingan raqamni yana 1024 ga bo'lib, yuzdan birgacha yaxlitlash orqali biz megabaytlarda fayl hajmini olamiz - 1 291,9921875/1024=1,26 MB.

Javob: 1,26 MB.

Ovoz - har qanday muhitda (havoda) tarqaladigan va chastota va intensivlikning uzluksiz xususiyatlariga ega bo'lgan to'lqin. Eshitish a'zolariga yetib boradigan to'lqin tebranishlarni keltirib chiqaradi, keyinchalik ular miya tomonidan tovush signaliga aylanadi. Ovozli ma'lumotni kodlash xuddi shu printsip asosida amalga oshiriladi.

Taqdimotning ikki shakli

Dunyoda barcha ovozli ma'lumotlar ikki shaklda taqdim etiladi:

1. Analog - har xil tebranish amplitudasi va chastotasi bilan uzluksiz silliq chiziq.
2. Diskret - turli balandlikdagi "qadamlar" ga ega bo'lgan singan segment.

Yozib olishning analog shakli eski qurilmalarda - magnitafonlarda, kassetalarda, grammofonlarda qo'llaniladi. Bu erda to'lqinlar tashuvchida trek shaklida qayd etiladi va bu treklar tomonidan "bezovta qilingan" igna yoki tovushni o'zgartiruvchi qurilma tovushni qayta ishlab chiqaradi.

Endi deyarli barcha qurilmalar tovush signallarini takrorlash uchun ikkilik sanoq tizimidan foydalanadi. Kompakt disklar, flesh-kartalar, qattiq disklar - ularning barchasi ma'lumotlarni ikkilik kodda saqlaydi. O'qish va yozish printsipi tubdan o'zgartirildi.

Audio namuna olish

Elektron qurilmalar tovushni takrorlashi uchun uni mashinaga tushunarli shaklda yozib olish, uni 1 va 0 belgilarning ma'lum bir ketma-ketligiga aylantirish kerak. Bunday o'zgartirish jarayoni namuna olish deb ataladi. Kodlash printsipining o'zi quyidagicha:

1. Silliq chiziq ko'p sonli kichik vaqt segmentlariga bo'linadi, shunda ma'lum bir o'lchovsiz kichik to'g'ri chiziq har bir qismga to'g'ri kela boshlaydi.
2. Har bir segmentga to'g'ri burchakli uchburchak sifatida ifodalanishi mumkin bo'lgan ma'lum bir amplituda qiymati tayinlanadi: oyoqlar mashina uchun tovushning tebranishlarini aniqlaydi va gipotenuza yozuvning analog shaklini ifodalaydi.
3. Har bir bunday uchburchakka ovoz balandligi darajasiga mos keladigan ma'lum bir raqam beriladi.

Amalda bunday ma'lumotlar gistogramma shaklida taqdim etiladi: har bir ustunning balandligi to'lqinning amplitudasiga to'g'ri keladi va namuna olish tezligi, ya'ni vaqt oraliqlarining o'lchami kenglik bilan ifodalanadi.

Shunga ko'ra, novdalar qanchalik tor bo'lsa, ma'lumotni yozib olish uchun ularning ko'pi kerak bo'ladi, qayta ishlab chiqarilgan signalning sifati shunchalik yuqori bo'ladi, lekin faylning og'irligi ham ko'proq bo'ladi. Sifat zamonaviy musiqa, tovush bit tezligiga bog'liq - tovushning bir soniyasini kodlash uchun ajratilgan bitlar soni. Shunday qilib, bit tezligi qiymati qanchalik baland bo'lsa yaxshiroq sifat ovoz.

Audio ma'lumotni qisqacha kodlash.

1. Umumiy ma’lumotlar

Murakkablik: Asosiy.

Qaror qabul qilishning taxminiy vaqti (2-qismni bajaradiganlar uchun): 2 daqiqa

Mavzu: Grafik va multimedia axborotlarini yaratish va qayta ishlash

Submavzu: Raqamli audio

Nima tekshiriladi: Ovoz yozish jarayonining miqdoriy xususiyatlarini baholash qobiliyati.

Qisqacha nazariy ma'lumotlar: Ushbu turdagi topshiriq KIM USE-da yangi bo'lganligi sababli, biz beramiz (hozircha hech qanday asossiz, quyida asoslash) matematik model ro'yxatga olish jarayoni:

N=k*F*L* T (1)

• N- ovozli yozuvni o'z ichiga olgan fayl hajmi (bitlarda);
• k- yozish kanallari soni (masalan, 1 - mono, 2 - stereo, 4 - kvad va boshqalar);
• F- namuna olish chastotasi (gertsda), ya'ni. bir soniyada qayd etilgan tovush amplitudasi qiymatlari soni;
• L- ruxsat, ya'ni. har bir o'lchangan qiymatni saqlash uchun ishlatiladigan bitlar soni;
• T– tovush fragmentining davomiyligi (sekundlarda).

Vazifa qanday ko'rinishi mumkin? Masalan, bu kabi: Ovoz yozish jarayonining barcha kerakli parametrlarining qiymatlari o'rnatiladi, bittasidan tashqari. Qolgan parametrning qiymatini, masalan, fayl hajmini yoki ovozli fragmentning davomiyligini baholash kerak.

Vaziyatga misol:

Javob variantlari:

1) 0,2 MB

2. Vazifa namunasi

2.1. Vazifa.

Vazifa 2012-A8-1.

Yagona kanalli (mono) audio 16 kHz va 24 bitli ruxsatda namuna olish chastotasida yoziladi. Yozish 1 daqiqa davom etadi, uning natijalari faylga yoziladi, ma'lumotlarni siqish amalga oshirilmaydi. Quyidagi qiymatlardan qaysi biri olingan fayl hajmiga yaqinroq?

1) 0,2 MB 2) 2 MB 3) 3 MB 4) 4 MB

2.2. Yechim.

Biz dastlabki ma'lumotlarni bit-sekund-gerts o'lchamiga keltiramiz va (1) formula bo'yicha hisob-kitoblarni bajaramiz:

Berilgan:

k= 1, chunki bir kanalli (mono) ovoz yozish;

F= 16 kHz = 16 000 Gts;

T= 1 min = 60 s.

TopingN

Formuladagi ma'lum parametrlar qiymatini (1) almashtiring.

N=1*16000 *24*60 =(16 *1000) * (8*3) * (4*15)=

= 2 4 *(2 3 *125) *(2 3 *3)*) *(2 2 * 15) = 2 12 *5625 (bit)=

= 2 12 *5625 bit = (2 12 *5625)/2 3 bayt = 2 9 *5625 bayt =

= (2 9 *5625)/ 2 20 MB = 5625/2 11 MB = 5625/2048 MB.

Raqam 5625/2048 2 va 3 raqamlari orasida. Bundan tashqari, u 2 ga qaraganda 3 ga yaqinroq, chunki 3 * 2048 – 5625 < 1000; 5625 - 2 * 2048 > 1000.

Toʻgʻri javob: №3 (3 MB)

Izoh. Boshqa yechim g'oyasi 3.3-bandda keltirilgan

3. O'qituvchilar va talabalar uchun maslahatlar

3.1 Ushbu muammoni hal qilish uchun talabaga qanday bilim / ko'nikma / ko'nikmalar kerak?

1) Formula (1) "yodda saqlanmasligi" kerak. Raqamli audio jarayonining mohiyatini ifodalovchi talaba uni mustaqil ravishda shakllantirishi kerak.

2) Kerakli o'lchamdagi parametrlarning qiymatlarini, shuningdek, elementar arifmetik ko'nikmalarni yozishni bilish kerak. ikki kuch bilan ishlaydi.

A. Kuchli talabalar.

1. Katta ehtimol bilan ular bu muammoni baribir hal qilishadi.

2. Talabalarga (1) formulani amalda tekshirish, mikrofondan olingan ovozni faylga yozib berish vazifasini berish mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, u yozilgan ma'lumotlar siqilmagan taqdirdagina amal qiladi (siqilishsiz WAV formati (PCM)). Agar siqilgan audio formatlar (WMA, MP3) ishlatilsa, natijada olingan faylning hajmi aniq sabablarga ko'ra hisoblanganidan sezilarli darajada past bo'ladi. Raqamli audio bilan tajriba qilish uchun bepul Audacity audio muharriridan (http://audacity.sourceforge.net/) foydalanishingiz mumkin.

3. Uzluksiz signalni taxminiy tasvirlashning bir xil jarayonining navlari bo'lgan tovush va tasvirning rastr tasvirining kontseptual umumiyligini ta'kidlash maqsadga muvofiqdir - qisqa diskret signallar ketma-ketligi, ya'ni. namuna olish asosida raqamlashtirish. Rastrli tasvirda kosmosda yorqinlikning ikki o'lchovli diskretizatsiyasi, ovozli bo'lsa, vaqt bo'yicha bir o'lchovli diskretizatsiya amalga oshiriladi. Ikkala holatda ham namuna olish tezligini (piksellar yoki audio namunalar soni) oshirish va/yoki bitta namunani (rang yoki audio bit chuqurligini) ifodalash uchun bitlar sonini ko'paytirish faylni ko'paytirish bilan birga raqamlashtirish sifatining oshishiga olib keladi. raqamli vakillik bilan o'lcham. Shuning uchun ma'lumotlarni siqish kerak.

4. Ovozni raqamlashtirishning muqobil usullarini eslatib o'tish tavsiya etiladi - asboblarning "qismlarini" MIDI formatida yozib olish. Bu erda tasvirlarning rastrli va vektorli tasviri bilan o'xshashlik qilish maqsadga muvofiqdir.

B. Unchalik kuchli talabalar emas.

1. (1) munosabatning assimilyatsiya qilinishini ta'minlash kerak. “Agar ovoz yozish vaqti koʻpaytirilsa/kamaytirilsa, fayl hajmi qanday oʻzgaradi” kabi topshiriqlarni berish tavsiya etiladi. p bir marta? ",

“Faylning maksimal hajmi kattalashtirilsa/kamaytirilsa, yozib olish davomiyligini necha marta oshirish/kamaytirish mumkin. p bir marta? ”, “Bir qiymat yozish uchun bitlar soni koʻpaytirilsa/kamaytirilsa, fayl hajmi qanday oʻzgaradi p bir marta?" va hokazo.

2. O‘quvchilarning o‘lchamlar bilan erkin ishlashini, MB 2 da 23 bit borligini bilishini ta’minlash kerak va hokazo.

3. O‘quvchilarning yetarli darajada arifmetik savodli bo‘lishi, ikki darajali og‘zaki hisoblashni (ko‘paytirish, bo‘lish, 2 n ni ifodalovchi ko‘paytmalarni tanlash) ravonligini ta’minlash kerak.

4. O'zingizning yondashuvlaringizni o'ylab toping va ularni sinab ko'ring.

3.3. Foydali hiyla.

Bunday muammolarda ko'pincha ikkita kuch paydo bo'ladi. Ko'paytirish va bo'lish darajalari ixtiyoriy raqamlarga qaraganda osonroq: ko'paytirish va bo'lish darajalari darajalarni qo'shish va ayirish uchun qisqartiriladi.

E'tibor bering, 1000 va 1024 raqamlari 3% dan kam farq qiladi, 60 va 64 raqamlari 7% dan kam farq qiladi. Shuning uchun, siz shunday qilishingiz mumkin. Quvvat operatsiyalaridan foydalanib, 1000 ni 1024 = 2 10 va 60 ni 64 = 2 6 bilan almashtirish orqali hisob-kitoblarni bajaring. Olingan raqamga eng yaqin javob kerakli bo'ladi. Keyin aniq hisob-kitoblarni amalga oshirish orqali o'zingizni ikki marta tekshirishingiz mumkin. Ammo shuni hisobga olish mumkinki, bizning taxminimizdagi umumiy hisoblash xatosi 10% dan oshmaydi. Haqiqatan ham, 60 * 1000 = 60000; 64*1024=65536;

60000 > 0.9 * 65536 = 58982.4

Shunday qilib, (1) formula bo'yicha ko'paytirishning to'g'ri natijasi olingan taxminiy natijaning 90% dan bir oz ko'proqdir. Agar xatoni hisobga olish natijani o'zgartirmasa, javobda shubha yo'q.

Misol. (ege.yandex.ru, 1-variant).

Ikki kanalli (stereo) audio 16 kHz va 32 bitli ruxsatda namuna olish chastotasida yoziladi. Yozish 12 daqiqa davom etadi, uning natijalari faylga yoziladi, ma'lumotlarni siqish amalga oshirilmaydi. Quyidagi qiymatlardan qaysi biri olingan fayl hajmiga yaqinroq?

1) 30 MB 2) 60 MB 3) 75 MB 4) 90 MB

Yechim. Bitlardagi rekord o'lcham

2*16*1000*32*12*60

1000 ni 1024=2 10 ga va 60 ni 64=2 6 ga almashtirishni hisobga olsak:

2 1 *2 4 *2 10 *2 5 *3*2 2 *2 6 =3*2 28

Ma'lumki, 1 MB = 2 20 bayt = 2 23 bit. Shunday qilib, 3*2 28 bit = 3*32 = 96 MB. Bu raqamni 10% ga kamaytirsak, biz 86,4 MB olamiz. Ikkala holatda ham eng yaqin qiymat 90 MB ni tashkil qiladi.

To'g'ri javob: 4

1. Muammoning holatini o'qing. Noma'lum parametrni ma'lum bo'lganlar bilan ifodalang. Ma'lum parametrlarning o'lchamiga alohida e'tibor bering. Bu bo'lishi kerak - bit-sekund-gerts (esda tutingki, 1 Hz = s -1). Agar kerak bo'lsa, fizika muammolarida bo'lgani kabi, parametrlarning qiymatlarini kerakli o'lchamga keltiring.

2. Ikkining kuchini tanlashga harakat qilib, hisob-kitoblarni amalga oshiring.

3. E'tibor bering, eng to'g'ri javobni tanlash sharti bilan, shuning uchun o'nli kasrgacha bo'lgan hisob-kitoblarning yuqori aniqligi talab qilinmaydi. Javob variantlaridan qaysi biri hisoblangan qiymatga yaqinroq ekanligi aniq bo'lgach, hisob-kitoblarni to'xtatish kerak. Agar barcha javob variantlari bilan nomuvofiqlik juda katta bo'lsa (bir necha marta yoki kattalik tartibida), u holda hisob-kitoblarni qayta tekshirish kerak.

4. Mustaqil yechish uchun topshiriqlar

4.1. 2012-A8-1 topshiriqlarining klonlari.

Quyida 2012-A8-1 topshirig'i uchun yana to'rtta variant mavjud.

A) Bir kanalli (mono) tovush 32 kHz va 24 bitli ruxsatda namuna olish chastotasida yoziladi. Yozish 15 soniya davom etadi, uning natijalari faylga yoziladi, ma'lumotlarni siqish amalga oshirilmaydi. Quyidagi qiymatlardan qaysi biri olingan fayl hajmiga yaqinroq?

B) Ikki kanalli (stereo) tovush namuna olish chastotasi 32 kHz va 24 bitli ruxsat bilan yoziladi. Yozish 30 soniya davom etadi, uning natijalari faylga yoziladi, ma'lumotlarni siqish amalga oshirilmaydi. Quyidagi qiymatlardan qaysi biri olingan fayl hajmiga yaqinroq?

1) 1,5 MB 2) 3 MB 3) 6 MB 4) 12 MB

C) Bir kanalli (mono) audio 16 kHz va 32 bitli ruxsatda namuna olish chastotasida yoziladi. Yozish 2 daqiqa davom etadi, uning natijalari faylga yoziladi, ma'lumotlarni siqish amalga oshirilmaydi. Quyidagi qiymatlardan qaysi biri olingan fayl hajmiga yaqinroq?

D) Bir kanalli (mono) tovush 16 kHz va 32 bitli ruxsatda namuna olish chastotasida yoziladi. Yozish 4 daqiqa davom etadi, uning natijalari faylga yoziladi, ma'lumotlarni siqish amalga oshirilmaydi. Quyidagi qiymatlardan qaysi biri olingan fayl hajmiga yaqinroq?

1) 2 MB 2) 4 MB 3) 8 MB 4) 16 MB

To'g'ri javoblar:

A: 1; B:3; AT 3; D: 4.

4.2. Muammo 2012-A8-2 (oldingisiga teskari).

A) Bir kanalli (mono) audio 16 kHz va 24 bitli ruxsatda namuna olish chastotasida yoziladi. Natijalar hajmi 8 MB dan oshmasligi kerak bo'lgan faylga yoziladi, ma'lumotlarni siqish amalga oshirilmaydi. Quyidagi qiymatlardan qaysi biri yozib olingan audioklipning mumkin bo'lgan maksimal uzunligiga yaqinroq?

B) Ikki kanalli (stereo) tovush namuna olish chastotasi 16 kHz va 24 bitli ruxsat bilan yoziladi. Natijalar hajmi 8 MB dan oshmasligi kerak bo'lgan faylga yoziladi, ma'lumotlarni siqish amalga oshirilmaydi. Quyidagi qiymatlardan qaysi biri yozib olingan audioklipning mumkin bo'lgan maksimal uzunligiga yaqinroq?

1) 1 daqiqa 2) 30 soniya 3) 3 daqiqa 4) 90 soniya

C) Bir kanalli (mono) tovush 48 kHz va 8 bitli ruxsatda namuna olish chastotasida yoziladi. Natijalar faylga yoziladi, uning hajmi 2,5 MB dan oshmasligi kerak, ma'lumotlarni siqish amalga oshirilmaydi. Quyidagi qiymatlardan qaysi biri yozib olingan audioklipning mumkin bo'lgan maksimal uzunligiga yaqinroq?

1) 1 daqiqa 2) 30 soniya 3) 3 daqiqa 4) 90 soniya

D) Bir kanalli (mono) tovush 48 kHz va 16 bitli ruxsatda namuna olish chastotasida yoziladi. Natijalar hajmi 5 MB dan oshmasligi kerak bo'lgan faylga yoziladi, ma'lumotlarni siqish amalga oshirilmaydi. Quyidagi qiymatlardan qaysi biri yozib olingan audioklipning mumkin bo'lgan maksimal uzunligiga yaqinroq?

1) 1 daqiqa 2) 30 soniya 3) 3 daqiqa 4) 90 soniya

To'g'ri javoblar:

A:3; B: 4; IN 1; G:1.

5.Qo'shimcha. Raqamli ovoz yozish haqida ba'zi ma'lumotlar.

Ovozning havoda tarqalishini bosim o'zgarishining tarqalishi deb hisoblash mumkin. Mikrofon bosim tebranishlarini tebranishlarga aylantiradi elektr toki. Bu analog uzluksiz signaldir. Ovoz kartasi mikrofondan kirish signalidan namuna olishni ta'minlaydi. Bu quyidagicha amalga oshiriladi - uzluksiz signal ma'lum bir aniqlik bilan o'lchangan qiymatlar ketma-ketligi bilan almashtiriladi.

Analog signal grafigi:

Xuddi shu signalning diskret ko'rinishi (41 o'lchangan qiymat):

Xuddi shu signalning diskret ko'rinishi (161 o'lchov qiymati, yuqori namuna olish tezligi):

Ko'rinib turibdiki, namuna olish chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa, taxminiy (diskret) signalning sifati shunchalik yuqori bo'ladi. Namuna olish tezligiga qo'shimcha ravishda, raqamlashtirilgan signalning sifati har bir signal qiymatini yozish uchun ajratilgan bitlar soniga ta'sir qiladi. Har bir qiymat uchun qancha ko'p bit ajratilsa, signalni aniqroq raqamlashtirish mumkin.

Xuddi shu signalning 2-bitli tasviriga misol (ikki bit faqat 4 ta mumkin bo'lgan signal darajasini sanab berishi mumkin):

Endi siz raqamli ovoz bilan fayl hajmiga bog'liqlikni yozishingiz mumkin

fayl_hajmi = (1_sekundda olingan_qiymatlar_soni)*

*(yozuv_bitta_qiymatga_ikkilik_raqamlar_soni)*

*(rekordlar_soniyalari_soni).

Ijro paytida reallikni oshirish uchun amalga oshiriladigan bir nechta mikrofonlardan (stereo, to'rtta yozish va boshqalar) bir vaqtning o'zida ovoz yozish imkoniyatini hisobga olgan holda, biz (1) formulani olamiz.

Ovozni o'ynatishda raqamli qiymatlar analog qiymatlarga aylantiriladi. Karnaylarga uzatiladigan elektr tebranishlari ular tomonidan yana havo bosimining o'zgarishiga aylanadi.

Diskretizatsiya nima ekanligini bugungi kunda raqamli fotografiya sohasidagi har qanday mutaxassis biladi. Biroq, bu soha bilan endigina tanishishni boshlagan ko'pchilik uning asosiy xususiyatlarini bilishmaydi, buning natijasida ular ma'lum xatolarga yo'l qo'yishlari mumkin.

Nima bu?

Diskretizatsiya nima? Bu fotosurat sifatini sezilarli darajada yomonlashishiga olib keladigan kiruvchi ta'sir. Ushbu hodisa ma'lumotlar bir nechta alohida namunalarga bo'lingan har qanday qurilma yoki jarayon bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Bunda ma’lumotlarda berilgan hodisaning chastotasi bilan ma’lum davriy tuzilma o‘rtasida ma’lum bog‘liqlik mavjud bo‘lsa, diskretizatsiyani tur sifatida ko‘rish mumkin.

Inson ko'zi doimo ma'lum bir nisbatni u yoki bu tasvirning haqiqiy ma'nosini yashirishi mumkin bo'lgan interferentsiya namunasi sifatida idrok etishga intiladi. Diskretizatsiya nima ekanligiga oid misollarni ko'rib chiqsak, moirni ta'kidlash kerak, bu uning to'liq aniq ta'siri emas, lekin shu bilan birga, ikkita naqsh bir-biri bilan o'zaro ta'sir qila boshlaganda, uchinchisini tashkil etganda, odam qanday qilib adashishini ko'rsatishi mumkin.

Moir nima?

Moire - bu mavzu bo'yicha dastlab mavjud bo'lmagan tushunarsiz to'lqinli naqsh. Ushbu effekt ko'pincha raqamli qurilmalar yordamida olingan turli xil tasvirlarda paydo bo'ladi. Va bu erda muammo shundaki, ob'ektning naqshlari matritsadagi piksellarni joylashtirish naqshiga qo'shiladi, buning natijasida uchinchisi paydo bo'ladi, bu muare deb ataladi.

Ko'pgina hollarda, bu ta'sir sensorlarning mahalliy ruxsatiga mos kelmaydigan batafsil, yuqori kontrastli tasvirlarda sodir bo'ladi. Xususan, ko'pincha sochlar yoki matolar kabi narsalar olib tashlangan taqdirda, shuningdek, ko'p miqdorda takrorlanuvchi tafsilotlarni o'z ichiga olgan sahnalarda topilishi mumkin. Ko'pincha, moir tabiatda topilmaydi, chunki u raqamli kamera yordamida olingan yoki keyinchalik noto'g'ri skanerlangan tasvirlarda paydo bo'ladi.

Ko'pincha zamonaviy raqamli kameralarda ushbu effektni kamaytirish uchun maxsus optik past o'tkazuvchan filtr qo'llaniladi, shuning uchun agar siz haqiqatan ham professional tarzda suratga tushmoqchi bo'lsangiz, unda bu holda siz ushbu funktsiyaga ega model haqida o'ylashingiz kerak. tashqarida to'g'ri sifatni ta'minlay oladi.ikkinchi darajali sharoitlarga bog'liq.

Zamonaviy kameralarda diskretizatsiya

Zamonaviy raqamli qurilmalarda namuna olish effekti ma'lumotlarning muntazam oraliqda bir nechta namunalarga bo'linishi tufayli yuzaga keladi. Xususan, bu holda naqshlardan biri matritsadagi piksellarning joylashishi bo'ladi, ikkinchi naqsh - tasvirning katta maydonda takrorlanishi mumkin bo'lgan yoki ko'ndalang nuqtada ma'lum miqdordagi piksellardan keyin o'zgarib turadigan har qanday elementlar bo'ladi. yoki uzunlamasına yo'nalish.

Diskretizatsiya nima ekanligini va qachon sodir bo'lishini tushunmaydiganlar uchun aniq bir misol keltirilishi mumkin. Tasvirdan ishonchli ma'lumotni etkazish uchun piksellar etarli bo'lmasa, bu holda u eng yaxshi sifatda bajarilmaydi. Standart versiyada shunchaki yuqori piksellar sonini tanlash kifoya qiladi, shuning uchun tasvirdagi tafsilotlarni ma'lum bir aniqlik bilan etkazish uchun kerakli piksellar soni ta'minlanadi va agar piksellar soni etarli bo'lmasa, biz shunchaki tasvir elementlarining kichik sonini ko'ring.

Biroq, aslida bu mutlaqo to'g'ri emas. Namuna olish nazariyasiga ko'ra, aslida vaziyat ancha salbiy va agar bizda ma'lum bir rasmni olish uchun piksellar etarli bo'lmasa, tasvir sifati doimiy ravishda yomonlashadi.

Sizga qancha piksel kerak?

Misol tariqasida rasmda atigi 20 ta qora va oq chiziq mavjud bo'lgan vaziyatni olaylik, ularning har biri kengligi 5 piksel. Bunday holda, har bir satrda kamida bitta piksel taqdim etilgan bo'lsa, oniy tasvirni yozib olish mumkin. Tabiiyki, agar piksellar har bir chiziqning markaziga aniq tushmasa, bu holda har bir piksel oq yoki qora emas, kulrang bo'lib chiqadi va uning soyasi to'g'ridan-to'g'ri pikselning chiziqlarga nisbatan qanday joylashganligiga bog'liq bo'ladi. .

Agar tasvirdagi piksellar soni kamaysa, bu holda ularning ba'zilari chiziqlar orasida paydo bo'la boshlaydi, buning natijasida tasvirda yuqoridagi naqsh paydo bo'ladi, bu intervalning nisbatiga qarab doimiy ravishda o'zgaradi. chiziqlar va piksellar soni o'rtasida. Albatta, bunday tasvir endi asl nusxaning aniq takrorlanishi bo'lmaydi, chunki chiziqlarning muntazam tuzilishi allaqachon sezilarli darajada buziladi. Aynan shu hodisa odatda professional doiralarda "ma'lumotlarni diskretlashtirish" deb ataladi.

Nima qilish kerak?

Ushbu muammoni hal qilish uchun piksellar sonini kamaytirishdan oldin tasvirni biroz yumshatish kerak. Shunday qilib, siz har bir chiziqdagi o'tkir qirralardan butunlay xalos bo'lishingiz mumkin va piksellar oraliq qiymatlarni olishi mumkin. Boshqacha qilib aytganda, rasm yumshoqroq bo'ladi, lekin rasmning umumiy taassurotlari saqlanib qoladi.

Bu tasvirga qanday ta'sir qiladi?

Albatta, takrorlanuvchi va muntazam chiziqli tuzilmalar turli xil tabiiy ob'ektlar tasvirlarida juda kam uchraydi - ularning mavjudligi ko'pincha turli xil sun'iy tuzilmalar, masalan, binolar va boshqalar tasvirlari bilan chegaralanadi. Biroq, har qanday holatda, namuna olish chuqurligi ta'sirchan bo'lishi mumkin, shuning uchun har qanday ob'ektni otishda bu ta'sirdan doimo qochish kerak.

Shu bilan birga, shuni ta'kidlash joizki, tasvirlar sifati bir xil piksellar soniga ega bo'lsa ham, butunlay boshqacha bo'lishi mumkin. Oxir oqibat, boshqa narsalar qatori, tasvirlar o'rtasidagi farq ularning aniq qanday olinganligida ham bo'lishi mumkin. Misol uchun, bir holatda tasvirni o'lchamini kamaytirishdan oldin oraliq piksel qiymatlarini olish uchun uni past o'tkazuvchan filtrdan o'tkazish orqali biroz yumshatish mumkin, boshqa rasm esa unga qo'shimcha o'zgartirishlar kiritmasdan shunchaki hajmini qisqartirishi mumkin. va yorqinligi juda keskin o'zgargan ob'ektlar chegaralarida oraliq qiymatlarni olmaslik.

Qanday tekshirish kerak?

Bu qanday ishlashini tushunish uchun faqat bitta rasmni oling va keyin uning nusxasini oling. Standart Adobe Photoshop-da mavjud bo'lgan ikki kubik filtrlash opsiyasi yordamida o'lchamini o'zgartirganda asl nusxani filtrlang. Shunday qilib, rasm yumshoq bo'ladi. Piksellarning sezilarli qisqarishiga qaramay, tonalliklar orasidagi o'tishlar oxir-oqibat silliq va mavjud piksellar soniga juda mos keladi.

Shundan so'ng, xuddi shu dasturda "eng yaqin qo'shni nuqtasi" opsiyasidan foydalanib, biz ilgari yaratilgan rasmning nusxasini, aytaylik, asl o'lchamning 30% gacha qisqartiramiz. Aynan shu operatsiya sizga u erda bo'ladigan namuna olish effektini beradi.

Audio namuna olish

Audio namuna olish audio faylga saqlanishidan oldin filtrlanadi. Boshqacha qilib aytganda, yakuniy faylning aniq nusxasi bo'lmaydi tovush to'lqini, lekin faqat taxminiy. Bir tomondan, ovozni tanlash saqlangan fayl hajmining ma'lum bir qisqarishini ta'minlaydi, biroq boshqa tomondan, qattiq diskda saqlanishi shart bo'lmagan juda ko'p tovush tebranishlari mavjud.

Ushbu tovush filtri "namuna olish tezligi" deb ataladi. Shunisi e'tiborga loyiqki, aslida faqat tabiatda bu ta'sirsiz ovoz mavjud, garchi bu haqda kam odam biladi. Namuna olish - tovush to'lqiniga ma'lum bir panjara qo'yish, shuningdek, faqat ma'lum asosiy elementlarni yozib olish.

To'liq ovoz to'lqinini yozib olish juda qiyin bo'lar edi. Aynan shu sababli, 44,1 kHz namuna olish chastotasi bilan ikki kanalli ovoz yozish amalga oshirilganda bunday vaziyatni tez-tez uchratish mumkin. Ikkinchisi ko'pincha tanlanadi, chunki bu eng maqbul parametrdir.

Asos sifatida, ovozni qayta ishlashni ko'rib chiqayotganda, kodlash chuqurligi va namuna olish tezligi kabi parametrlarga alohida e'tibor berishingiz kerak, chunki bu ko'rsatkichlar qanchalik baland bo'lsa, u analogga qanchalik mos keladi.

Ikkilik kodda audio ma'lumotlarni kodlash uchun standartlar mavjud emas. Alohida korporativ standartlar mavjud. Ovoz va video bilan ishlash usullari deyiladi multimedia texnologiyalar.

Ovozni kodlashning ikkita asosiy usuli mavjud.

FM usuli (Chastotasi Modulyatsiya) chastotali modulyatsiya usuli hisoblanadi. U murakkab tovushni turli chastotalardagi oddiy garmonik signallar ketma-ketligiga parchalanishidan foydalanadi. Garmonik signal oddiy sinusoid bo'lib, uni raqamli parametrlar to'plami - amplituda, faza va chastota bilan tavsiflash mumkin.

Ovozni raqamli shaklga o'tkazish yoki raqamlashtirish ovozi quyidagicha. Tabiatda audio signallar analog, ya'ni uzluksizdir. Kompyuterda uzluksiz tovush signali diskret bilan almashtiriladi va tovush xususiyatlarini aniqlaydigan parametrlarning qiymati faqat ma'lum bir belgilangan vaqt nuqtalarida aniqlanadi. Vaqt birligi uchun signal namunalari soni deyiladi namuna tezligi, bu 8, 11, 22 va 44 kHz ga teng qabul qilinadi. Masalan, 22 kilogertsli namuna olish tezligi bir soniya uzluksiz tovushning yigirma ikki ming individual signal namunalari to'plami bilan almashtirilishini anglatadi. Namuna olish tezligi qanchalik yuqori bo'lsa, raqamlashtirilgan tovush sifati shunchalik yaxshi bo'ladi.

Ovozni raqamlashtirish sifati, shuningdek, bitta diskret vaqt qiymati uchun amplituda, faza va chastotani yozish uchun ishlatiladigan xotira bitlari soni bilan belgilanadi. Ushbu parametr deyiladi bit konvertatsiyasivaniya. Hozirda bit chuqurligi 8 bit 16 yoki 24 bit.

Analog-raqamli konvertorlar (ADC) analog signallarni harmonik seriyalarga kengaytirishni amalga oshirish, ular diskret raqamli signallar sifatida kodlanadi. Raqamli kod bilan kodlangan tovushni takrorlash uchun teskari transformatsiya amalga oshiriladi raqamli-analog konvertorlar (DAC). Bunday o'zgarishlar bilan kodlash usuli bilan bog'liq ma'lumotlarning yo'qolishi muqarrar, shuning uchun ovoz yozish sifati odatda to'liq qoniqarli emas va elektron musiqaning rang xususiyatiga ega bo'lgan eng oddiy elektr musiqa asboblarining ovoz sifatiga mos keladi. Shu bilan birga, bu kodlash usuli juda ixcham kodni taqdim etadi, va shuning uchun u kompyuter texnologiyalari resurslari aniq etarli bo'lmagan yillarda ham qo'llanilishini topdi.

Jadval to'lqin usuli (to'lqin- stol) sintez san'at darajasiga ko'proq mos keladi. Oddiy qilib aytganda, oldindan tayyorlangan jadvallarning biron bir joyida ovoz namunalari ko'plab turli musiqa asboblari uchun saqlanadi (garchi ular uchun emas). Muhandislikda bunday namunalar deyiladi namunalar . Raqamli kodlar asbob turini, uning model raqamini, tovush balandligini, davomiyligini va intensivligini, uning o'zgarish dinamikasini, tovush paydo bo'ladigan muhitning ba'zi parametrlarini, shuningdek, tovush xususiyatlarini tavsiflovchi boshqa parametrlarni ifodalaydi. . Namuna sifatida "haqiqiy" tovushlar ishlatilganligi sababli, sintez natijasida olingan tovush sifati juda yuqori va haqiqiy musiqa asboblarining ovoz sifatiga yaqinlashadi.

Quyidagi audio kodlash formatlari .

Format WAV(WAVeform-audio dan - audioning to'lqin shakli) audio kodlash. Ushbu formatdagi ovoz yozishni mikrofon, pleer, magnitafon, televizor va kompyuterga ulangan boshqa keng tarqalgan audio qurilmalardan olishingiz mumkin. Biroq, WAV formati juda ko'p xotira talab qiladi. Shunday qilib, namuna olish tezligi 44 kilogerts va bit chuqurligi 16 bit bo'lgan stereo tovushni yozishda - yaxshi ovoz sifatini ta'minlaydigan parametrlar - bir daqiqa yozish uchun taxminan o'n million bayt xotira talab qilinadi.

Format chaqirildi MIDI(Musical Instruments Digital Interface - musiqa asboblarining raqamli interfeysi). Aslida, bu format musiqiy deb ataladigan ko'rsatmalar, buyruqlar to'plamidir sintezator- haqiqiy musiqa asboblari ovoziga taqlid qiluvchi qurilma. Sintezatorning buyruqlari aslida notaning balandligi, uning ovozining davomiyligi, taqlid qilinayotgan musiqa asbobining turi va boshqalarni ko'rsatadi. Shunday qilib, sintezatorning buyruqlar ketma-ketligi musiqiy ohangning nota yozuviga o'xshaydi. . Siz faqat MIDI interfeysini qo'llab-quvvatlaydigan maxsus elektron musiqa asboblaridan MIDI formatida ovoz yozishni olishingiz mumkin. MIDI formati yuqori sifatli ovozni ta'minlaydi va WAV formatiga qaraganda ancha kam xotira talab qiladi.