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“Codificación de información de audio. Codificación de audio

Los principales parámetros que afectan la calidad del audio digital son:

§ La capacidad del ADC y DAC.

§ Frecuencia de muestreo de ADC y DAC.

§ Jitter ADC y DAC

§ Remuestreo

Además, los parámetros de la ruta analógica de los dispositivos de grabación y reproducción de sonido digital siguen siendo importantes:

§ Relación señal / ruido

§ Distorsión armónica total

§ Distorsión de intermodulación

§ Desigualdad de la respuesta amplitud-frecuencia

§ Interpenetración de canales

§ Gama dinámica

Técnica de grabación de sonido digital

La grabación de sonido digital se realiza actualmente en estudios de grabación, bajo el control de computadoras personales y otros equipos costosos y de alta calidad. Además, el concepto de "estudio en casa" está bastante desarrollado, en el que se utilizan equipos de grabación profesionales y semiprofesionales, lo que le permite crear grabaciones de alta calidad en casa.

Las tarjetas de sonido se utilizan como parte de las computadoras que realizan el procesamiento en sus propios ADC y DAC, con mayor frecuencia en 24 bits y 96 kHz, lo que aumenta aún más la tasa de bits y la frecuencia de muestreo prácticamente no aumenta la calidad de grabación.

Existe toda una clase de programas de computadora: editores de sonido que le permiten trabajar con sonido:

§ grabar flujo de audio entrante

§ crear (generar) sonido

§ modificar una grabación existente (agregar muestras, cambiar el timbre, la velocidad del sonido, cortar partes, etc.)

§ reescribir de un formato a otro

§ convertir convertir diferentes códecs de audio

Algunos programas simples solo permiten convertir formatos y códecs.

Variedades de formatos de audio digital.

Hay varios conceptos de formato de audio.

La representación digital de los datos de audio depende de cómo se cuantifique el convertidor de digital a analógico (DAC). En la ingeniería de sonido, los dos tipos de cuantificación son los más comunes actualmente:

§ modulación de código de pulso

§ modulación sigma-delta

La profundidad de bits de cuantificación y la frecuencia de muestreo se especifican a menudo para varios dispositivos de grabación y reproducción de audio como un formato de representación de audio digital (24 bits / 192 kHz; 16 bits / 48 kHz).

El formato de archivo determina la estructura y presentación de los datos de audio cuando se almacenan en un dispositivo de almacenamiento de PC. Para eliminar la redundancia de los datos de audio, se utilizan códecs de audio, con la ayuda de los cuales se comprimen los datos de audio. Hay tres grupos de formatos de archivos de audio:

§ formatos de audio sin comprimir como WAV, AIFF

§ formatos de audio comprimido sin pérdida (APE, FLAC)

§ formatos de audio con compresión con pérdida (mp3, ogg)

Se destacan los formatos de archivos de música modulares. Creados sintéticamente o a partir de muestras de instrumentos en vivo pregrabados, se utilizan principalmente para crear música electrónica moderna (MOD). Además, esto se puede atribuir al formato MIDI, que no es una grabación de sonido, pero al mismo tiempo, usando un secuenciador, le permite grabar y reproducir música usando un cierto conjunto de comandos en forma de texto.

Los formatos de medios de audio digital se utilizan tanto para la distribución masiva de grabaciones de sonido (CD, SACD) como en la grabación de sonido profesional (DAT, minidisc).

Para los sistemas de sonido envolvente, también se pueden distinguir los formatos de sonido, que son principalmente acompañamientos de sonido multicanal para películas. Estos sistemas tienen familias de formatos completas de dos grandes empresas competidoras, Digital Theater Systems Inc. - DTS y Dolby Laboratories Inc. - Dolby Digital.

Además, el formato se denomina número de canales en sistemas de sonido multicanal (5.1; 7.1). Inicialmente, un sistema de este tipo se desarrolló para cines, pero luego se amplió con el códec de software.

Códec de audio a nivel de programa

§ G.723.1 - uno de los códecs básicos para aplicaciones de telefonía IP

§ G.729 es un códec de banda estrecha patentado que se utiliza para representar digitalmente el habla

§ Códec de tasa de bits baja de Internet (iLBC): un códec gratuito popular para telefonía IP (en particular, para Skype y Google Talk)

Códec de audio(ing. Códec de audio; codificador / decodificador de audio): un programa de computadora o hardware diseñado para codificar o decodificar datos de audio.

Códec de software

Códec de audio a nivel de programa es un programa informático especializado, un códec que comprime (comprime) o descomprime (realiza la descompresión) datos de audio digital de acuerdo con un formato de archivo de audio o formato de transmisión de audio. La tarea de un códec de audio como compresor es proporcionar una señal de audio con una calidad / fidelidad determinada y el tamaño más pequeño posible. La compresión reduce la cantidad de espacio necesario para almacenar datos de audio y también es posible reducir el ancho de banda del canal a través del cual se transmiten los datos de audio. La mayoría de los códecs de audio se implementan como bibliotecas de software que interactúan con uno o más reproductores de audio como QuickTime Player, XMMS, Winamp, VLC media player, MPlayer o Windows Media Player.

Códecs de audio de software populares por aplicación:

§ MPEG-1 Layer III (MP3): un códec patentado para grabaciones de audio (música, audiolibros, etc.) para equipos informáticos y reproductores digitales.

§ Ogg Vorbis (OGG): el segundo formato más popular, ampliamente utilizado en juegos de computadora y en redes de intercambio de archivos para transferir música.

§ GSM-FR es el primer estándar de codificación de voz digital utilizado en teléfonos GSM

§ Multivelocidad adaptativa (AMR): grabación de la voz humana en teléfonos móviles y otros dispositivos móviles

Codificación de audio.

Tipos de tareas:

1. Tamaño del archivo de audio digital (mono y estéreo).

Al resolver problemas, los estudiantes se basan en los siguientes conceptos:

Muestreo de tiempo - un proceso en el que, durante la codificación de una señal de audio continua, la onda de sonido se divide en pequeñas secciones de tiempo separadas, y se establece un cierto valor de amplitud para cada una de dichas secciones. Cuanto mayor sea la amplitud de la señal, más fuerte será el sonido.

Profundidad de sonido (profundidad de codificación) -el número de bits por codificación de audio.

Niveles de volumen (niveles de señal)- el sonido puede tener diferentes niveles de volumen. El número de diferentes niveles de volumen se calcula mediante la fórmula norte= 2 I dóndeI- la profundidad del sonido.

Frecuencia de muestreo - el número de mediciones del nivel de la señal de entrada por unidad de tiempo (durante 1 segundo). Cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, más preciso será el procedimiento de codificación binaria. La frecuencia se mide en hercios (Hz). 1 medida en 1 segundo -1 Hz.

1000 mediciones en 1 segundo 1 kHz. Denotemos la tasa de muestreo por la letraD... Se selecciona una de las tres frecuencias para la codificación:44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.

Se cree que el rango de frecuencias que escucha una persona es de 20 Hz a 20 kHz.

Calidad de codificación binaria -un valor que está determinado por la profundidad de codificación y la frecuencia de muestreo.

Adaptador de audio (tarjeta de sonido) - un dispositivo que convierte las vibraciones eléctricas de una frecuencia de audio en un código binario numérico cuando se ingresa un sonido y viceversa (de un código numérico a vibraciones eléctricas) cuando se reproduce un sonido.

Especificaciones del adaptador de audio:frecuencia de muestreo y capacidad de registro).

El ancho de bits del registro - el número de bits en el registro del adaptador de audio. Cuanto mayor sea la capacidad del dígito, menor será el error de cada conversión individual de la magnitud de la corriente eléctrica en un número y viceversa. Si el ancho de la broca es I, luego, al medir la señal de entrada, 2I = norte valores diferentes.

Tamaño de archivo de audio digital mono (A) se mide mediante la fórmula:

A= D* T* I/8 , dóndeD – frecuencia de muestreo (Hz),T- tiempo de sondeo o grabación de sonido,Itamaño de registro (resolución). Esta fórmula mide el tamaño en bytes.

Tamaño de archivo de audio estéreo digital (A) se mide mediante la fórmula:

A=2* D* T* I/8 , la señal se graba para dos altavoces ya que los canales de sonido izquierdo y derecho se codifican por separado.

Es útil para los estudiantes dar la tabla 1, que muestra cuántos MB ocupará un minuto de información de audio codificada a diferentes velocidades de muestreo:

Tipo de señal	Frecuencia de muestreo, kHz

16 bits, estéreo
16 bits, mono
8 bits, mono

1. Tamaño del archivo digital

Nivel 3"

1. Determine el tamaño (en bytes) de un archivo de audio digital, cuyo tiempo de reproducción es de 10 segundos a una frecuencia de muestreo de 22,05 kHz y una resolución de 8 bits. El archivo no está comprimido. (, p. 156, ejemplo 1)

Solución:

Fórmula para calcular el tamaño (en bytes) archivo de audio digital: A= D* T* I/8.

Para convertir a bytes, el valor resultante debe dividirse entre 8 bits.

22,05 kHz = 22,05 * 1000 Hz = 22050 Hz

A= D* T* I/8 = 22050 x 10 x 8/8 = 220500 bytes.

Respuesta: el tamaño del archivo es 220,500 bytes.

2. Determine la cantidad de memoria para almacenar un archivo de audio digital, cuyo tiempo de reproducción es de dos minutos a una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz y una resolución de 16 bits. (, pág.157, núm. 88)

Solución:

A= D* T* I/ocho. - la cantidad de memoria para almacenar un archivo de audio digital.

44100 (Hz) x 120 (s) x 16 (bit) / 8 (bit) = bytes = 10335,9375 KB = 10,094 MB.

Respuesta: ≈ 10 MB

Nivel 4"

3. El usuario tiene una memoria de 2,6 MB a su disposición. Necesita grabar un archivo de audio digital de 1 minuto. ¿Cuál debería ser la frecuencia de muestreo y la profundidad de bits? (, pág.157, núm. 89)

Solución:

La fórmula para calcular la frecuencia de muestreo y la profundidad de bits: D * I = A / T

(tamaño de la memoria en bytes): (tiempo de reproducción en segundos):

2,6 MB = 26 bytes

D * I = A / T = 26 bytes: 60 = 45438,3 bytes

D = 45438,3 bytes: I

El tamaño de bits del adaptador puede ser de 8 o 16 bits. (1 byte o 2 bytes). Por lo tanto, la frecuencia de muestreo puede ser 45438,3 Hz = 45,4 kHz ≈ 44,1 kHz- frecuencia de muestreo característica estándar, o 22719,15 Hz = 22,7 kHz ≈ 22,05 kHz- frecuencia de muestreo característica estándar

Respuesta:

	Frecuencia de muestreo	Profundidad de bits del adaptador de audio
Opción 1	22,05 kHz	16 bits
opcion 2	44,1 kHz	8 bits

4. Espacio libre en disco: 5,25 MB, capacidad de la tarjeta de sonido: 16. ¿Cuál es la duración de un archivo de audio digital grabado con una frecuencia de muestreo de 22,05 kHz? (, pág.157, núm. 90)

Solución:

La fórmula para calcular la duración del sonido: T = A / D / I

(tamaño de la memoria en bytes): (frecuencia de muestreo en Hz): (capacidad de la tarjeta de sonido en bytes):

5,25 MB = 5505024 bytes

5505024 bytes: 22050 Hz: 2 bytes = 124,8 segundos
Respuesta: 124,8 segundos

5. Un minuto de grabación de un archivo de audio digital ocupa 1,3 MB en el disco, capacidad de la tarjeta de sonido - 8. ¿Cuál es la frecuencia de muestreo del sonido grabado? (, pág.157, núm. 91)

Solución:

La fórmula para calcular la frecuencia de muestreo: D = A / T / I

(tamaño de la memoria en bytes): (tiempo de grabación en segundos): (capacidad de la tarjeta de sonido en bytes)

1,3 MB = 18 bytes

18 bytes: 60: 1 = 22719,1 Hz

Respuesta: 22,05 kHz

6. Dos minutos de grabación de un archivo de audio digital ocupan 5,1 MB en un disco. La frecuencia de muestreo es 22050 Hz. ¿Cuál es la profundidad de bits del adaptador de audio? (, pág.157, núm. 94)

Solución:

La fórmula para calcular la profundidad de bits: (tamaño de la memoria en bytes): (tiempo de reproducción en segundos): (frecuencia de muestreo):

5,1 MB = 56 bytes

56 bytes: 120 s: 22050 Hz = 2,02 bytes = 16 bits

Respuesta: 16 bits

7. Espacio libre en disco - 0.01 GB, capacidad de la tarjeta de sonido - 16. ¿Cuál es la duración de un archivo de audio digital grabado con una frecuencia de muestreo de 44100 Hz? (, pág.157, núm. 95)

Solución:

Fórmula para calcular la duración del sonido T = A / D / I

(tamaño de la memoria en bytes): (frecuencia de muestreo en Hz): (capacidad de la tarjeta de sonido en bytes)

0,01 GB =, 24 bytes

24 bytes: 44100: 2 = 121,74 seg = 2,03 min
Respuesta: 20,3 minutos

8. Estime el volumen de información de un archivo de audio mono con una duración de 1 min. si la "profundidad" de la codificación y la frecuencia de muestreo de la señal de audio son iguales, respectivamente:
a) 16 bits y 8 kHz;
b) 16 bits y 24 kHz.

(, pág.76, núm. 2.82)

Solución:

a).
16 bits x 8.000 = 128.000 bits = 16.000 bytes = 15.625 KB / s
15,625 KB / s x 60 s = 937,5 KB

B).
1) El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 segundo es:
16 bits x = 384000 bits = 48000 bytes = 46,875 KBytes / s
2) El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 minuto es igual a:
46,875 KB / s x 60 s = 2812,5 KB = 2,8 MB

Respuesta: a) 937,5 KB; b) 2,8 MB

Nivel 5"

Se utiliza la tabla 1

9. ¿Cuánto espacio de almacenamiento se requiere para almacenar un archivo de audio digital de alta calidad cuando el tiempo de reproducción es de 3 minutos? (, pág.157, núm.92)

Solución:

Se logra un sonido de alta calidad con una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz y una profundidad de bits del adaptador de audio igual a 16.
La fórmula para calcular el tamaño de la memoria: (tiempo de grabación en segundos) x (capacidad de la tarjeta de sonido en bytes) x (frecuencia de muestreo):
180 s x 2 x 44100 Hz = bytes = 15,1 MB
Respuesta: 15,1 MB

10. El archivo de audio digital contiene una grabación de sonido de baja calidad (el sonido es oscuro y apagado). ¿Cuánto tiempo sonará un archivo si su tamaño es de 650 Kb? (, pág.157, núm. 93)

Solución:

Para un sonido sombrío y amortiguado, los siguientes parámetros son característicos: frecuencia de muestreo - 11, 025 KHz, profundidad de bits del adaptador de audio - 8 bits (ver tabla 1). Entonces T = A / D / I. Convirtamos el tamaño en bytes: 650 KB = 665600 bytes

Т = 665600 bytes / 11025 Hz / 1 byte ≈60,4 s

Respuesta: la duración del sonido es de 60,5 s.

Solución:

El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 segundo es igual a:
16 bits xx 2 = 1 bit = 187,5 KB (multiplicado por 2 desde estéreo).

El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 minuto es igual a:
187,5 KB / s x 60 s ≈ 11 MB

Respuesta: 11 MB

Respuesta: a) 940 KB; b) 2,8 MB.

12. Calcule el tiempo de reproducción de un archivo de audio mono si, con codificación de 16 bits y una frecuencia de muestreo de 32 kHz, su volumen es:
a) 700 KB;
b) 6300 KB

(, pág.76, núm. 2.84)

Solución:

a).
1) El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 segundo es:

700 KB: 62,5 KB / s = 11,2 s

B).
1) El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 segundo es:
16 bits x = 512.000 bits = 64.000 bytes = 62,5 KB / s
2) El tiempo de reproducción de un archivo de audio mono de 700 KB es:
6300 KB: 62,5 KB / s = 100,8 s = 1,68 min

Respuesta: a) 10 segundos; b) 1,5 minutos.

13. Calcule cuántos bytes de información ocupa un segundo de grabación estéreo en un CD (frecuencia 44032 Hz, 16 bits por valor). ¿Cuánto tiempo toma un minuto? ¿Cuál es la capacidad máxima del disco (asumiendo una duración máxima de 80 minutos)? (, p. 34, ejercicio número 34)

Solución:

Fórmula para calcular el tamaño de la memoria A= D* T* I:
(tiempo de grabación en segundos) * (capacidad de la tarjeta de sonido en bytes) * (frecuencia de muestreo). 16 bits -2 bytes.
1) 1 s x 2 x 44032 Hz = 88064 bytes (1 segundo de grabación estéreo en un CD)
2) 60 s x 2 x 44032 Hz = 5283840 bytes (1 minuto de grabación estéreo en un CD)
3) 4800 s x 2 x 44032 Hz = bytes = 412800 KB = 403,125 MB (80 minutos)

Respuesta: 88064 bytes (1 segundo), 5283840 bytes (1 minuto), 403.125 MB (80 minutos)

2. Determinación de la calidad del sonido.

Para determinar la calidad del sonido, debe encontrar la frecuencia de muestreo y utilizar la tabla número 1

niveles de intensidad de la señal: la calidad del sonido de una transmisión de radio, utilizando 65 niveles de intensidad de la señal: la calidad del sonido de un CD de audio. La frecuencia de mayor calidad coincide con la música grabada en el CD. El valor de la señal analógica se mide en este caso 44,100 veces por segundo.

Nivel 5"

13. Determine la calidad del sonido (calidad de transmisión de radio, calidad promedio, calidad de CD de audio) si sabe que el volumen de un archivo de audio mono con una duración de 10 segundos. es igual a:
a) 940 KB;
b) 157 KB.

(, pág.76, núm. 2.83)

Solución:

a).
1) 940 KB = 962560 bytes = 7700480 bits
2) 7700480 bits: 10 segundos = 770048 bps
3) 770048 bps: 16 bits = 48128 Hz - frecuencia de muestreo - cerca de los 44,1 kHz más altos
Respuesta: calidad de CD de audio

B).
1) 157 KB = 160768 bytes = 1286144 bits
2) 1286144 bits: 10 segundos = 4 bps
3) 4 bps: 16 bits = 8038,4 Hz
Respuesta: la calidad de la transmisión de radio.

Respuesta: a) Calidad de CD; b) la calidad de la transmisión de radio.

14. Determine la longitud del archivo de audio que cabrá en un disquete de 3,5 ”. Tenga en cuenta que se asignan 2847 sectores de 512 bytes para almacenar datos en dicho disquete.
a) con baja calidad de sonido: mono, 8 bit, 8 kHz;
b) con alta calidad de sonido: estéreo, 16 bits, 48 kHz.

(, pág.77, núm. 2.85)

Solución:

a).

8 bits x 8.000 = bits = 8.000 bytes = 7,8 KB / s
3) El tiempo de reproducción de un archivo de audio mono con un volumen de 1423,5 KB es igual a:
1423,5 KB: 7,8 KB / s = 182,5 s ≈ 3 minutos

B).
1) El volumen de información del disquete es:
2847 sectores x 512 bytes = 1457664 bytes = 1423,5 KB
2) El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 segundo es:
16 bits xx 2 = 1 bit = bytes = 187,5 KB / s
3) El tiempo de reproducción de un archivo de audio estéreo con un volumen de 1423,5 KB es igual a:
1423,5 KB: 187,5 KB / s = 7,6 s

Respuesta: a) 3 minutos; b) 7,6 segundos.

3. Codificación de audio binaria.

Al resolver problemas, utiliza el siguiente material teórico:

Para codificar el sonido, la señal analógica que se muestra en la figura,

el plano se divide en líneas verticales y horizontales. La división vertical es el muestreo de la señal analógica (frecuencia de medición de la señal), la división horizontal es cuantificación por nivel. Es decir, cuanto más fina es la cuadrícula, mejor se aproxima el sonido analógico con la ayuda de números. La cuantificación de ocho bits se utiliza para digitalizar el habla ordinaria (conversación telefónica) y las transmisiones de radio de onda corta. Dieciséis bits: para digitalizar música y transmisiones de radio VHF (onda ultracorta).

Nivel 3"

15. La señal de audio analógica se muestreó primero usando 256 niveles de intensidad de señal (calidad de sonido para transmisiones de radio) y luego usando 65536 niveles de intensidad de señal (calidad de sonido de CD de audio). ¿Cuántas veces difieren los volúmenes de información del sonido digitalizado? (, pág.77, núm. 2.86)

Solución:

La longitud del código de una señal analógica que utiliza 256 niveles de intensidad de señal es de 8 bits, y el uso de 65536 niveles de intensidad de señal es de 16 bits. Dado que la longitud del código de una señal se ha duplicado, los volúmenes de información del sonido digitalizado difieren 2 veces.

Respuesta: 2 veces.

Nivel "4 "

16. Según el teorema de Nyquist-Kotelnikov, para que una señal analógica se reconstruya con precisión a partir de su representación discreta (de sus muestras), la frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la frecuencia de audio máxima de esta señal.

· ¿Cuál debería ser la frecuencia de muestreo del sonido humano?

· ¿Cuál debería ser mayor: la frecuencia de muestreo del habla o la frecuencia de muestreo del sonido de una orquesta sinfónica?

Propósito: Familiarizar a los estudiantes con las características del hardware y software para trabajar con sonido. Actividades: obtener conocimientos de un curso de física (o trabajar con libros de referencia). (, p. ??, problema 2)

Solución:

Se cree que el rango de frecuencias que escucha una persona es de 20 Hz a 20 kHz. Por lo tanto, de acuerdo con el teorema de Nyquist-Kotelnikov, para que la señal analógica se reconstruya con precisión a partir de su representación discreta (a partir de sus muestras), la frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la frecuencia de audio máxima de esta señal. La frecuencia de sonido máxima que escucha una persona es -20 KHz, lo que significa que el dispositivo ra y el software deben proporcionar una frecuencia de muestreo de al menos 40 kHz, o más bien 44,1 kHz. El procesamiento por computadora del sonido de una orquesta sinfónica implica una frecuencia de muestreo más alta que el procesamiento del habla, ya que el rango de frecuencia en el caso de una orquesta sinfónica es mucho mayor.

Respuesta: no menos de 40 kHz, la frecuencia de muestreo de la orquesta sinfónica es mayor.

Nivel 5"

17. La figura muestra el sonido de 1 segundo de voz grabado por la grabadora. Codifíquelo en código digital binario con una frecuencia de 10 Hz y una longitud de código de 3 bits. (, p. ??, problema 1)

Solución:

Codificar a 10 Hz significa que tenemos que medir el tono 10 veces por segundo. Elijamos momentos de tiempo equidistantes:

Una longitud de código de 3 bits significa 23 = 8 niveles de cuantificación. Es decir, como código numérico del tono en cada momento seleccionado, podemos configurar una de las siguientes combinaciones: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Solo hay 8 de ellas, por lo tanto , el tono se puede medir en 8 "niveles":

“Redondearemos” los valores de tono al nivel más bajo más cercano:

Usando este método de codificación, obtendremos el siguiente resultado (los espacios se colocan para facilitar la lectura):

Nota. Es aconsejable llamar la atención de los estudiantes sobre la inexactitud con la que el código transmite el cambio de amplitud. Es decir, la frecuencia de muestreo de 10 Hz y el nivel de cuantificación de bits son demasiado bajos. Normalmente, para el sonido (voz), se elige una frecuencia de muestreo de 8 kHz, es decir, 8000 veces por segundo, y un nivel de cuantificación de 28 (un código con una longitud de 8 bits).

Respuesta:

18. Explique por qué el nivel de cuantificación se refiere, junto con la frecuencia de muestreo, a las principales características de la representación del sonido en una computadora. Metas: consolidar la comprensión de los estudiantes de los conceptos de "precisión de la presentación de datos", "error de medición", "error de presentación"; revise con los estudiantes la codificación binaria y la longitud del código. Tipo de actividad: trabajar con definiciones de conceptos. (, p. ??, problema 3)

Solución:

En geometría, física, tecnología, existe el concepto de "precisión de medición", estrechamente relacionado con el concepto de "error de medición". Pero también hay un concepto "Fidelidad de presentación". Por ejemplo, sobre la altura de una persona, podemos decir que: a) sobre. 2 m, b) algo más de 1,7 m, c) igual a 1 m 72 cm, d) igual a 1 m 71 cm 8 mm. Es decir, se pueden utilizar 1, 2, 3 o 4 dígitos para indicar la altura medida.
Lo mismo ocurre con la codificación binaria. Si solo se utilizan 2 bits para registrar el tono en un momento determinado, entonces, incluso si las mediciones fueran precisas, solo se pueden transmitir 4 niveles: bajo (00), por debajo del promedio (01), por encima del promedio (10), alto ( 11). Si usa 1 byte, puede transferir 256 niveles. Cómo mayor nivel de cuantificación, o que es lo mismo que cuantos más bits se asignen para registrar el valor medido, con mayor precisión se transmite este valor.

Nota. Cabe señalar que el instrumento de medida también debe soportar el nivel de cuantificación seleccionado (la longitud medida con una regla con divisiones decimétricas, no tiene sentido representarla con precisión milimétrica).

Respuesta: cuanto mayor sea el nivel de cuantificación, con mayor precisión se reproducirá el sonido.

Literatura:

[ 1] Ciencias de la Computación. Libro de taller en 2 volúmenes / Ed. ,: Volumen 1. - Laboratorio de Conocimientos Básicos, 1999 - 304 p.: Ill.

Taller de Informática y Tecnologías de la Información. Libro de texto para instituciones educativas / ,. - M.: Binom. Laboratorio de conocimiento, 20p.: Ill.

La informática en la escuela: Suplemento de la revista "Informática y Educación". No. 4 - 2003. - M.: Educación e Informática, 2003. - 96 p.: Ill.

Etc. Cultura de la información: auditoría de la información. Modelos de información. Grados 9-10: Libro de texto para instituciones de educación general. - 2ª ed. - M.: Avutarda, 1996 .-- 208 p.: Enfermo.

Henificación en informática para escolares. - Ekaterimburgo: "U-Factoría", 2003. - 346. p54-56.

Metas:

educativo:

Conozca la tecnología de codificación binaria de archivos WAV
Aprenda a resolver problemas para determinar el volumen de un archivo de sonido en formato WAV

Profundidad de sonido (profundidad de codificación) -el número de bits por codificación de audio.

1000 mediciones en 1 segundo 1 kHz. Denotemos la tasa de muestreo por la letraD... Se selecciona una de las tres frecuencias para la codificación:44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.

Se cree que el rango de frecuencias que escucha una persona es de 20 Hz a 20 kHz.

Calidad de codificación binaria -un valor que está determinado por la profundidad de codificación y la frecuencia de muestreo.

Especificaciones del adaptador de audio:frecuencia de muestreo y capacidad de registro).

Tamaño de archivo de audio digital mono (A) se mide mediante la fórmula:

A= D* T* I/8 , dóndeD - frecuencia de muestreo (Hz),T- tiempo de sondeo o grabación de sonido,Itamaño de registro (resolución). Esta fórmula mide el tamaño en bytes.

Tamaño de archivo de audio estéreo digital (A) se mide mediante la fórmula:

A=2* D* T* I/8 , la señal se graba para dos altavoces ya que los canales de sonido izquierdo y derecho se codifican por separado.

Es útil para los estudiantes dar la tabla 1, que muestra cuántos MB ocupará un minuto de información de audio codificada a diferentes velocidades de muestreo:

Algoritmo 1 (Calcule el volumen de información de un archivo de sonido):

1) averigüe cuántos valores se leen en la memoria durante el sonido del archivo;

2) averigüe la profundidad de bits del código (cuántos bits en la memoria ocupa cada valor medido);

3) multiplicar los resultados;

4) convertir el resultado a bytes;

5) convertir el resultado a K bytes;

6) convertir el resultado en M bytes;

Algoritmo 2 (Calcule el tiempo de reproducción del archivo).

1) Transfiera el volumen de información del archivo a K bytes.

2) Transfiera el volumen de información del archivo a bytes.

3) Convierta el volumen de información del archivo en bits.

4) Averigüe cuántos valores se midieron en total (volumen de información en bits dividido por la longitud del código).

5) Calcule el número de segundos de sonido. (Divida el resultado anterior por la frecuencia de muestreo).

1. Tamaño del archivo digital

Nivel 3"

Solución:

Fórmula para calcular el tamaño (en bytes) archivo de audio digital: A= D* T* I/8.

Para convertir a bytes, el valor resultante debe dividirse entre 8 bits.

22,05 kHz = 22,05 * 1000 Hz = 22050 Hz

A= D* T* I/8 = 22050 x 10 x 8/8 = 220500 bytes.

Respuesta: el tamaño del archivo es 220,500 bytes.

2. Determine la cantidad de memoria para almacenar un archivo de audio digital, cuyo tiempo de reproducción es de dos minutos a una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz y una resolución de 16 bits.

Solución:

A= D* T* I/ocho. - la cantidad de memoria para almacenar un archivo de audio digital.

44100 (Hz) x 120 (s) x 16 (bit) / 8 (bit) = 10584000 bytes = 10335,9375 KB = 10,094 MB.

Respuesta: ≈ 10 MB

Nivel 4"

3. El usuario tiene una memoria de 2,6 MB a su disposición. Necesita grabar un archivo de audio digital de 1 minuto. ¿Cuál debería ser la frecuencia de muestreo y la profundidad de bits?

Solución:

La fórmula para calcular la frecuencia de muestreo y la profundidad de bits: D * I = A / T

(tamaño de la memoria en bytes): (tiempo de reproducción en segundos):

2,6 MB = 2726297,6 bytes

D * I = A / T = 2726297.6 bytes: 60 = 45438.3 bytes

D = 45438,3 bytes: I

El tamaño de bits del adaptador puede ser de 8 o 16 bits. (1 byte o 2 bytes). Por lo tanto, la frecuencia de muestreo puede ser 45438,3 Hz = 45,4 kHz ≈ 44,1 kHz-frecuencia de muestreo característica estándar, o 22719,15 Hz = 22,7 kHz ≈ 22,05 kHz- frecuencia de muestreo característica estándar

Respuesta:

	Frecuencia de muestreo	Profundidad de bits del adaptador de audio
Opción 1	22,05 kHz	16 bits
opcion 2	44,1 kHz	8 bits

4. Espacio libre en disco: 5,25 MB, capacidad de la tarjeta de sonido: 16. ¿Cuál es la duración de un archivo de audio digital grabado con una frecuencia de muestreo de 22,05 kHz?

Solución:

La fórmula para calcular la duración del sonido: T = A / D / I

(tamaño de la memoria en bytes): (frecuencia de muestreo en Hz): (capacidad de la tarjeta de sonido en bytes):

5,25 MB = 5505024 bytes

5505024 bytes: 22050 Hz: 2 bytes = 124,8 segundos
Respuesta: 124,8 segundos

5. Un minuto de grabación de un archivo de audio digital ocupa 1,3 MB en el disco, capacidad de la tarjeta de sonido - 8. ¿Cuál es la frecuencia de muestreo del sonido grabado?

Solución:

La fórmula para calcular la frecuencia de muestreo: D = A / T / I

(tamaño de la memoria en bytes): (tiempo de grabación en segundos): (capacidad de la tarjeta de sonido en bytes)

1,3 MB = 1363148,8 bytes

1363148.8 bytes: 60: 1 = 22719.1 Hz

Respuesta: 22,05 kHz

6. Dos minutos de grabación de un archivo de audio digital ocupan 5,1 MB en un disco. La frecuencia de muestreo es 22050 Hz. ¿Cuál es la profundidad de bits del adaptador de audio?

Solución:

La fórmula para calcular la profundidad de bits: (tamaño de la memoria en bytes): (tiempo de reproducción en segundos): (frecuencia de muestreo):

5,1 MB = 5347737,6 bytes

5347737.6 bytes: 120 s: 22050 Hz = 2.02 bytes = 16 bits

Respuesta: 16 bits

7. Espacio libre en disco - 0.01 GB, capacidad de la tarjeta de sonido - 16. ¿Cuál es la duración de un archivo de audio digital grabado con una frecuencia de muestreo de 44100 Hz?

Solución:

Fórmula para calcular la duración del sonido T = A / D / I

(tamaño de la memoria en bytes): (frecuencia de muestreo en Hz): (capacidad de la tarjeta de sonido en bytes)

0.01 GB = 10737418.24 bytes

10737418.24 bytes: 44100: 2 = 121.74 seg = 2.03 min
Respuesta: 20,3 minutos

Solución:

a).

16 bits x 8.000 = 128.000 bits = 16.000 bytes = 15.625 KB / s

15,625 KB / s x 60 s = 937,5 KB

B).
1) El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 segundo es:
16 bits x 24.000 = 384.000 bits = 48.000 bytes = 46,875 KB / s
2) El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 minuto es igual a:
46,875 KB / s x 60 s = 2812,5 KB = 2,8 MB

Respuesta: a) 937,5 KB; b) 2,8 MB

Nivel 5"

Se utiliza la tabla 1

9. ¿Cuánto espacio de almacenamiento se requiere para almacenar un archivo de audio digital de alta calidad cuando el tiempo de reproducción es de 3 minutos?

Solución:

10. El archivo de audio digital contiene una grabación de sonido de baja calidad (el sonido es oscuro y apagado). ¿Cuánto tiempo sonará un archivo si su tamaño es de 650 Kb?

Solución:

Para un sonido sombrío y amortiguado, los siguientes parámetros son característicos: frecuencia de muestreo - 11, 025 KHz, capacidad del adaptador de audio - 8 bits (ver tabla 1). Entonces T = A / D / I. Convirtamos el tamaño en bytes: 650 KB = 665600 bytes

Т = 665600 bytes / 11025 Hz / 1 byte ≈60,4 s

Respuesta: la duración del sonido es de 60,5 s.

Solución:

El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 segundo es igual a:
16 bits x 48,000 x 2 = 1,536,000 bits = 187.5 KB (multiplicado por 2 desde estéreo).

El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 minuto es igual a:
187,5 KB / s x 60 s ≈ 11 MB

Respuesta: 11 MB

Respuesta: a) 940 KB; b) 2,8 MB.

12. Calcule el tiempo de reproducción de un archivo de audio mono si, con codificación de 16 bits y una frecuencia de muestreo de 32 kHz, su volumen es:
a) 700 KB;
b) 6300 KB

Solución:

a).
1) El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 segundo es:

700 KB: 62,5 KB / s = 11,2 s

B).
1) El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 segundo es:
16 bits x 32.000 = 512.000 bits = 64.000 bytes = 62,5 KB / s
2) El tiempo de reproducción de un archivo de audio mono de 700 KB es:
6300 KB: 62,5 KB / s = 100,8 s = 1,68 min

Respuesta: a) 10 segundos; b) 1,5 minutos.

Solución:

Respuesta: 88064 bytes (1 segundo), 5283840 bytes (1 minuto), 403.125 MB (80 minutos)

2. Determinación de la calidad del sonido.

Para determinar la calidad del sonido, debe encontrar la frecuencia de muestreo y utilizar la tabla número 1

256 (2 8) niveles de intensidad de señal: la calidad de sonido de una transmisión de radio, utilizando 65536 (2 16) niveles de intensidad de señal: la calidad de sonido de un CD de audio. La frecuencia de mayor calidad coincide con la música grabada en el CD. El valor de la señal analógica se mide en este caso 44,100 veces por segundo.

Nivel 5"

13. Determine la calidad del sonido (calidad de transmisión de radio, calidad promedio, calidad de CD de audio) si sabe que el volumen de un archivo de audio mono con una duración de 10 segundos. es igual a:
a) 940 KB;
b) 157 KB.

(, pág.76, núm. 2.83)

Solución:

B).
1) 157 KB = 160768 bytes = 1286144 bits
2) 1286144 bits: 10 segundos = 128614,4 bps
3) 128,614.4 bps: 16 bits = 8038.4 Hz
Respuesta: la calidad de la transmisión de radio.

Respuesta: a) Calidad de CD; b) la calidad de la transmisión de radio.

(, pág.77, núm. 2.85)

Solución:

a).

8 bits x 8.000 = 64.000 bits = 8.000 bytes = 7,8 KB / s
3) El tiempo de reproducción de un archivo de audio mono con un volumen de 1423,5 KB es igual a:
1423,5 KB: 7,8 KB / s = 182,5 s ≈ 3 minutos

B).
1) El volumen de información del disquete es:
2847 sectores x 512 bytes = 1457664 bytes = 1423,5 KB
2) El volumen de información de un archivo de sonido con una duración de 1 segundo es:
16 bits x 48,000 x 2 = 1,536,000 bits = 192,000 bytes = 187.5 KBytes / s
3) El tiempo de reproducción de un archivo de audio estéreo con un volumen de 1423,5 KB es igual a:
1423,5 KB: 187,5 KB / s = 7,6 s

Respuesta: a) 3 minutos; b) 7,6 segundos.

3. Codificación de audio binaria.

Al resolver problemas, utiliza el siguiente material teórico:

Para codificar el sonido, la señal analógica que se muestra en la figura,

el plano se divide en líneas verticales y horizontales. La división vertical es el muestreo de la señal analógica (frecuencia de medición de la señal), la división horizontal es cuantificación por nivel. Aquellos. cuanto más fina sea la cuadrícula, mejor se aproximará el sonido analógico con la ayuda de números. La cuantificación de ocho bits se utiliza para digitalizar el habla ordinaria (conversación telefónica) y las transmisiones de radio de onda corta. Dieciséis bits: para digitalizar música y transmisiones de radio VHF (onda ultracorta).

Nivel 3"

Solución:

Respuesta: 2 veces.

Nivel "4 "

¿Cuál debería ser la frecuencia de muestreo del sonido humano?
¿Cuál debería ser mayor: la frecuencia de muestreo del habla o la frecuencia de muestreo del sonido de una orquesta sinfónica?

Solución:

Respuesta: no menos de 40 kHz, la frecuencia de muestreo de la orquesta sinfónica es mayor.

Nivel 5"

Solución:

Codificar a 10 Hz significa que tenemos que medir el tono 10 veces por segundo. Elijamos momentos de tiempo equidistantes:

Una longitud de código de 3 bits significa 2 3 = 8 niveles de cuantificación. Es decir, como código numérico del tono en cada momento seleccionado, podemos configurar una de las siguientes combinaciones: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Solo hay 8 de ellas, por lo tanto , el tono se puede medir en 8 "niveles":

“Redondearemos” los valores de tono al nivel más bajo más cercano:

Usando este método de codificación, obtenemos el siguiente resultado (los espacios se colocan para facilitar la lectura): 100100000 011111010 011100 010110.

Nota. Es aconsejable llamar la atención de los estudiantes sobre la inexactitud con la que el código transmite el cambio de amplitud. Es decir, la frecuencia de muestreo de 10 Hz y el nivel de cuantificación de 2 3 (3 bits) son demasiado bajos. Normalmente, para el sonido (voz), se elige una frecuencia de muestreo de 8 kHz, es decir, 8000 veces por segundo, y un nivel de cuantificación es 2 8 (un código con una longitud de 8 bits).

Respuesta: 100100000 011 111 010 011 100 010 110.

Solución:

Nota. Cabe señalar que el instrumento de medida también debe soportar el nivel de cuantificación seleccionado (la longitud medida con una regla con divisiones decimétricas, no tiene sentido representarla con precisión milimétrica).

Objetivo. Comprender el proceso de conversión de información de audio, dominar los conceptos necesarios para calcular el volumen de la información de audio. Aprenda a resolver problemas sobre un tema.

El objetivo es la motivación. Preparación para el examen.

Plan de estudios

1. Ver la presentación sobre el tema con los comentarios del profesor. Anexo 1

Material de presentación: Codificación de audio.

Desde principios de los 90, las computadoras personales han podido trabajar con información sonora. Todas las computadoras con tarjeta de sonido, micrófono y parlantes pueden grabar, guardar y reproducir información de audio.

El proceso de convertir ondas sonoras en código binario en la memoria de la computadora.:

El proceso de reproducción de la información sonora almacenada en la memoria de la computadora.:

Sonido es una onda de sonido con amplitud y frecuencia que varían continuamente. Cuanto mayor es la amplitud, más alto es para una persona, cuanto mayor es la frecuencia de la señal, mayor es el tono. El software de computadora ahora permite convertir una señal de audio continua en una secuencia de impulsos eléctricos que se pueden representar en forma binaria. En el proceso de codificación de una señal de audio continua, se produce muestreo de tiempo . Una onda de sonido continua se divide en secciones de tiempo pequeñas separadas, y se establece un cierto valor de amplitud para cada sección.

Por lo tanto, la dependencia continua de la amplitud de la señal en el tiempo A) se reemplaza por una secuencia discreta de niveles de sonoridad. En el gráfico, esto parece reemplazar una curva suave con una secuencia de "pasos". A cada "paso" se le asigna un valor para el nivel de volumen del sonido, su código (1, 2, 3, etc.

Más lejos). Los niveles de sonoridad se pueden considerar como un conjunto de posibles estados, respectivamente, mientras más niveles de sonoridad se asignen durante el proceso de codificación, más información llevará el valor de cada nivel y más alta calidad será el sonido.

Adaptador de audio ( tarjeta de sonido): un dispositivo especial conectado a una computadora diseñado para convertir las vibraciones eléctricas de una frecuencia de audio en un código binario numérico al ingresar sonido y para la conversión inversa (de un código numérico a vibraciones eléctricas) al reproducir sonido.

En el proceso de grabación de sonido, el adaptador de audio mide la amplitud de la corriente eléctrica con un cierto período e ingresa el código binario del valor obtenido en el registro. Luego, el código resultante del registro se reescribe en la RAM de la computadora. La calidad del sonido de la computadora está determinada por las características del adaptador de audio:

Tasa de muestreo
Profundidad de bits (profundidad de sonido).

Tasa de muestreo de tiempo

Este es el número de mediciones de la señal de entrada en 1 segundo. La frecuencia se mide en hercios (Hz). Una medición en un segundo corresponde a una frecuencia de 1 Hz. 1000 mediciones en 1 segundo - 1 kilohercio (kHz). Tasas de muestreo típicas de adaptadores de audio:

11 kHz, 22 kHz, 44,1 kHz, etc.

La profundidad de bits (profundidad de sonido) es el número de bits en el registro del adaptador de audio, especifica el número de niveles de sonido posibles.

La profundidad de bits determina la precisión de la medición de la señal de entrada. Cuanto mayor sea la capacidad de dígitos, menor será el error de cada conversión individual de la magnitud de la señal eléctrica en un número y viceversa. Si el ancho de bit es 8 (16), entonces al medir la señal de entrada, se pueden obtener 2 8 = 256 (2 16 = 65536) valores diferentes. Obviamente, un adaptador de audio de 16 bits codifica y reproduce el sonido con mayor precisión que uno de 8 bits. Las tarjetas de sonido modernas proporcionan una profundidad de codificación de audio de 16 bits. El número de diferentes niveles de señal (estados para una codificación determinada) se puede calcular mediante la fórmula:

N = 2 I = 2 16 = 65536, donde I es la profundidad del sonido.

Por lo tanto, las tarjetas de sonido modernas pueden proporcionar codificación de 65536 niveles de señal. A cada valor de la amplitud de la señal de audio se le asigna un código de 16 bits. Cuando una señal de audio continua se codifica en binario, se reemplaza por una secuencia de niveles de señal discretos. La calidad de la codificación depende del número de mediciones del nivel de la señal por unidad de tiempo, es decir tasa de muestreo. Cuantas más mediciones se realicen en 1 segundo (cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, más preciso será el procedimiento de codificación binaria.

Archivo de sonido - un archivo que almacena información de audio en forma numérica binaria.

2. Repetimos las unidades de medida de la información

1 byte = 8 bits

1 KB = 2 10 bytes = 1024 bytes

1 MB = 2 10 KB = 1024 KB

1 GB = 2 10 MB = 1024 MB

1 TB = 2 10 GB = 1024 GB

1 PB = 2 10 TB = 1024 TB

3. Consolidar el material estudiado viendo la presentación, libro de texto

4. Resolver problemas

Tutorial que muestra la solución en la presentación.

Objetivo 1. Determine el volumen de información de un archivo de audio estéreo con una duración de 1 segundo con alta calidad de sonido (16 bits, 48 kHz).

Tarea (por su cuenta). Tutorial que muestra la solución en la presentación.
Determine el volumen de información de un archivo de audio digital con una duración de 10 segundos a una frecuencia de muestreo de 22,05 kHz y una resolución de 8 bits.

5. Fondeo. Resolver problemas en casa, de forma independiente en la próxima lección.

Determine la cantidad de memoria para almacenar un archivo de audio digital, cuyo tiempo de reproducción es de dos minutos a una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz y una resolución de 16 bits.

El usuario tiene una memoria de 2,6 MB a su disposición. Necesita grabar un archivo de audio digital de 1 minuto. ¿Cuál debería ser la frecuencia de muestreo y la profundidad de bits?

Espacio libre en disco: 5,25 MB, capacidad de la tarjeta de sonido: 16. ¿Cuál es la duración de un archivo de audio digital grabado con una frecuencia de muestreo de 22,05 kHz?

Un minuto de grabación de un archivo de audio digital ocupa 1,3 MB en el disco, capacidad de la tarjeta de sonido - 8. ¿Cuál es la frecuencia de muestreo del sonido grabado?

¿Cuánto espacio de almacenamiento se requiere para almacenar un archivo de audio digital de alta calidad con un tiempo de reproducción de 3 minutos?

El archivo de audio digital contiene una grabación de sonido de baja calidad (el sonido es oscuro y amortiguado). ¿Cuánto tiempo sonará un archivo si su tamaño es de 650 Kb?

Dos minutos de grabación de archivos de audio digital toman 5.05 MB en un disco. La frecuencia de muestreo es de 22.050 Hz. ¿Cuál es la profundidad de bits del adaptador de audio?

Espacio libre en disco: 0,1 GB, capacidad de la tarjeta de sonido: 16. ¿Cuál es la duración de un archivo de audio digital grabado con una frecuencia de muestreo de 44 100 Hz?

Respuestas

No. 92. 124,8 segundos.

No. 93,22,05 kHz.

No. 94. Se logra una alta calidad de sonido con una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz y un ancho de bits del adaptador de audio de 16. La capacidad de memoria requerida es de 15,1 MB.

No. 95. Los siguientes parámetros son característicos de un sonido sombrío y amortiguado: frecuencia de muestreo - 11 kHz, profundidad de bits del adaptador de audio - 8. La duración del sonido es de 60,5 s.

No. 96,16 bits.

No. 97. 20,3 minutos.

Literatura

1. Libro de texto: Ciencias de la computación, libro de problemas-trabajo práctico 1 volumen, editado por I. G. Semakin, E. K. Henner)

2. Festival de ideas pedagógicas "Lección abierta" Sonido. Codificación binaria de información de audio. Elena Aleksandrovna Supryagina, profesora de informática.

3. N. Ugrinovich. Informática y tecnologías de la información. 10-11 grados. Moscú. Binomio. Laboratorio de conocimiento 2003.

Mi abuelo estaba escuchando un gramófono. La juventud de mi padre pasó a la música que venía del altavoz de una grabadora de carrete a carrete. El apogeo y el declive de las grabadoras de casetes cayó sobre mi juventud. Mi hijo está creciendo en la era del audio digital. Para mantenerme al día y brindarle a mi hijo un buen "sonido", decidí averiguar qué determina la calidad de la reproducción de la señal de audio digital.

Hablé con mis amigos amantes de la música. Realización de una búsqueda de información en Internet. Como resultado, llegué a la conclusión de que se puede lograr un sonido de alta calidad en la era digital si se seleccionan correctamente 7 elementos básicos de los centros de música modernos:

el formato en el que se graba la música;
jugador;
convertidor de digital a analógico;
amplificador;
acústica;
cables;
nutrición.

A continuación compartiré mis observaciones y conclusiones sobre la consecución de grabaciones sonoras de alta calidad en formatos digitales.

Digresión lírica, los expertos no necesitan leer.

Permítanme explicarles en pocas palabras de dónde proviene el sonido digital. Durante el proceso de grabación, el micrófono convierte las vibraciones mecánicas (el sonido en sí) en una señal eléctrica analógica. Una señal analógica es, en el caso más general, similar a una sinusoide que nos ha sido familiar a todos desde la escuela secundaria. En la era del sonido analógico, era esta señal la que se grababa en varios medios y luego se reproducía.

Con el desarrollo de la tecnología de microprocesadores, fue posible grabar y almacenar información de audio en formatos digitales. Estos formatos se obtienen mediante un proceso de conversión de analógico a digital (ADC).

Durante el ADC, la señal analógica (nuestra onda sinusoidal de la escuela secundaria) se convierte en una discreta (en otras palabras, se corta en partes). En la siguiente etapa, la señal discreta se cuantifica, es decir a cada segmento resultante de la sinusoide se le asigna un valor digital. En el tercer paso, la señal cuantificada se digitaliza, es decir codificado en forma de una secuencia de 0 y 1. Con respecto a la grabación de sonido digital, la información sobre la amplitud y frecuencia del sonido se digitaliza.

Los formatos de audio digital se utilizan para grabar y almacenar información de audio digital. Se entiende por formato de audio un conjunto de requisitos para la representación digital de datos de audio.

Cuando se habla de calidad de sonido, los formatos digitales se dividen en 3 categorías:

Formatos sin compresión adicional (CDDA, DSD, WAV, AIFF, etc.);
Formatos comprimidos sin pérdida (FLAC, WavPack, ADX, etc.);
Formatos de compresión con pérdida (MP3, AAC, RealAudio, etc.).

Se obtiene un sonido de alta calidad al reproducir música guardada en los formatos de la primera y segunda categoría. En los formatos de la tercera categoría, para reducir la cantidad de datos, se excluye deliberadamente parte de la información. Por ejemplo, información sobre frecuencias ocultas.

Las frecuencias latentes son aquellas que se encuentran fuera del rango de percepción de la persona promedio: 20 Hz - 22 kHz. Para los audiófilos, este rango es más amplio debido a las características psicofisiológicas individuales.

Para completar su biblioteca de audio doméstica, debe seleccionar los registros guardados en archivos con las extensiones:

* .wav, * .dff, * .dsf, * .aif, * .aiff son archivos con sonido sin comprimir;
* .mp4, * .flac, * .ape, * .wma son los archivos de audio comprimido sin pérdida más comunes.

De la historia. Dicen que los primeros experimentos sobre preservación del sonido fueron llevados a cabo por los antiguos griegos. Intentaron mantener el sonido en ánforas. Se veía algo así: pronunciaron palabras en el ánfora y rápidamente lo sellaron. Por desgracia, ninguno de esos registros ha sobrevivido hasta el día de hoy.

La elección de un reproductor debe comenzar con la comprensión de cómo se formará la biblioteca de audio doméstica. Puede comprar CD a la antigua usanza o comprar su música favorita a través de Internet. La última opción tiene dos ventajas importantes. Es compacto y ecológico:

No hay duda sobre el lugar del apartamento para guardar los CD.
No es necesario tirar los discos defectuosos a la basura.

¿Has decidido cómo comprar música? ¡Multa! Si compra discos, necesita un reproductor de CD. Si prefiere comprar en línea, busque un reproductor en un disco duro o memoria flash. ¿Indeciso? ¡Multa! Busque un jugador versátil. En este puede escuchar tanto discos como archivos comprados a través de la red.

Naturalmente, se puede convertir en un reproductor y una computadora personal. Pero esta opción es conveniente cuando la computadora es verdaderamente personal. La perspectiva de competencia por el espacio en el teclado y posibles conflictos reducirán significativamente el placer de escuchar música de buena calidad.

Al elegir un tocadiscos, preste especial atención a los conectores disponibles. Cuantas más opciones de conectores, más fácil será seleccionar otros elementos del centro de música.

El reproductor lee una secuencia de un CD o de un archivo. Ahora llega el momento más matemático de la reproducción de audio digital. La señal digital se convierte en analógica. Esta matemática se lleva a cabo en el DAC o convertidor de digital a analógico.

El DAC puede integrarse en el reproductor o implementarse como una unidad separada. Para obtener un sonido de alta calidad, debe optar por la segunda opción. El convertidor incorporado suele ser de calidad inferior al independiente. El DAC externo tiene su propia fuente de alimentación, incorporada alimentada desde una fuente común con el reproductor. Cuando se usa un DAC externo, casi no se ve afectado por la interferencia del tocadiscos y el amplificador.

Un DAC externo de acuerdo con las soluciones de circuitos se implementa en 4 versiones principales:

Modulador de ancho de pulso;
Esquema de sobremuestreo;
Tipo de pesaje;
Esquema tipo escalera o cadena R-2R.

Con tanta variedad de opciones para lograr un sonido de alta calidad, la opción R-2R es indiscutible. Debido a un circuito especial implementado en resistencias de precisión, un DAC tipo escalera logra una precisión de conversión muy alta.

Al elegir un convertidor externo de digital a analógico, debe prestar atención a dos características principales:

Profundidad de bits. Es bueno si el modelo seleccionado tiene 24 bits.
Frecuencia de muestreo máxima. Muy buenos 96 kHz, geniales 192 kHz.

Para lograr un sonido de alta calidad, debe comprar un amplificador junto con un sistema de altavoces. De hecho, estos dos elementos del centro de audio funcionan como uno solo.

Un poco de teoría. Un amplificador es un dispositivo diseñado para aumentar la potencia de las señales de audio analógicas. Le permite hacer coincidir la señal recibida del DAC con las capacidades acústicas. Según el tipo de elementos de potencia, los amplificadores de potencia se dividen en tubos y transistores. Cada grupo contiene dispositivos con y sin retroalimentación. La introducción de retroalimentación tiene como objetivo corregir la distorsión que el propio amplificador introduce en la señal amplificada. Sin embargo, para obtener un sonido sin distorsión, debe aceptar la pérdida de parte del rango dinámico del sonido.

Desde el punto de vista de la selección del tándem "acústico - amplificador", es importante clasificar este último según el tipo de características del elemento de potencia. Hay amplificadores con características de triodo y pentodo. Los amplificadores de pentodo están disponibles en versiones de tubo y transistor. Son adecuados para estantería o altavoces simples de suelo. Para acústica de suelo sensible con un rango de 90 dB o más, es mejor elegir amplificadores con una característica de triodo.

Incluso antes de comprar, debe intentar lograr el equilibrio perfecto entre las capacidades del amplificador y la acústica. Es mejor pedir a los consultores directamente en la tienda que controlen el sistema de altavoces seleccionado junto con diferentes amplificadores. Debe elegir el kit que más le guste a su oído.

Qué es un buen sistema de altavoces es la pregunta más confusa. La elección de la acústica depende de las características individuales de la audición de una persona, los parámetros de la habitación en la que se ubicará el sistema y las capacidades financieras. En este sistema de tres variables, encontrar un punto óptimo es muy difícil. Por tanto, consideraremos tres opciones fundamentales para solucionar el problema.

Solución uno. Presupuestario. Puede equipar su centro de audio doméstico con altavoces de estantería. Estos pequeños sistemas se pueden colocar en una estantería. Son convenientes para espacios pequeños. Debido a su pequeño tamaño, también es una opción económica. Una desventaja significativa de esta solución es que la acústica de "estante" no producirá un sonido de graves normal.

Solución dos. Lujoso. Si las dimensiones de la habitación y las posibilidades financieras lo permiten, puede comprar acústica de suelo. Este sistema, por su tamaño, puede contener un woofer de gran diámetro. Así que existe la posibilidad de disfrutar de un buen bajo.

Solución tres. Compromiso "dorado". Esta solución es adecuada para espacios grandes y pequeños y es asequible. Consiste en adquirir un subwoofer y satélites. El subwoofer es responsable de la reproducción de graves de alta calidad. Las altas frecuencias se reproducen en estelitas.

Al elegir la acústica, no debe seguir ningún consejo. Necesita confiar solo en su propio oído. También debe estar preparado para el hecho de que el sonido de la acústica en la tienda y en su apartamento será diferente.

La elección de los conductores de conexión es una cuestión que inevitablemente deberá resolverse para conseguir un sonido de alta calidad. Se han escrito muchos artículos sobre el efecto del cable en el sonido. Lo único en lo que los autores han logrado la unidad es en el requisito de la longitud del cable. Cuanto más cortos, mejor: esta es la regla de oro al elegir cables de conexión.

Un poco de teoría. Los cables se dividen en interconectados y acústicos. Las interconexiones se utilizan para conectar unidades de centro de audio, como un reproductor y un DAC. Los cables de los altavoces se utilizan para conectar el sistema de altavoces al amplificador de potencia.

Según el tipo de material conductor, los cables se dividen en OFC, OCC y composite. Los OFC son cables de cobre libres de oxígeno producidos mediante el método pull-through. Los OCC son cables de cobre monocristalino, obtenidos directamente de la masa fundida. Los cables compuestos son cables en los que el conductor está compuesto por múltiples materiales.

Si su objetivo es crear el centro de audio ideal a partir de bloques de diferentes fabricantes, intente utilizar los cables de conexión más cortos posibles. Y prepárate para experimentar la calidad de sonido perfecta.

Finalmente, se ensambla nuestro complejo hogareño para la reproducción de música digital de alta calidad. Ahora había una mera bagatela. Un buen equipo requiere una fuente de alimentación de alta calidad. Si los amplificadores de "marca" más costosos, los DAC, los reproductores se alimentan desde una red común, entonces no puede haber ningún sonido de alta calidad. El voltaje contaminado por ruido matará todos los esfuerzos para encontrar y comprar unidades de calidad para un centro de audio.

Organice la fuente de alimentación de cada unidad con un cable separado. Los cables deben conectarse directamente al cuadro de distribución de la entrada a la vivienda. Las tomas de conexión deben proporcionar un alto grado de fijación del enchufe. Es aconsejable utilizar un filtro de red, hará que la fuente de alimentación y, por lo tanto, el sonido sean más limpios.

“Codificación de información de audio. Codificación de audio

(, pág.76, núm. 2.82)

12. Calcule el tiempo de reproducción de un archivo de audio mono si, con codificación de 16 bits y una frecuencia de muestreo de 32 kHz, su volumen es: a) 700 KB; b) 6300 KB

(, pág.76, núm. 2.84)

13. Determine la calidad del sonido (calidad de transmisión de radio, calidad promedio, calidad de CD de audio) si sabe que el volumen de un archivo de audio mono con una duración de 10 segundos. es igual a: a) 940 KB; b) 157 KB.

(, pág.76, núm. 2.83)

(, pág.77, núm. 2.85)

Respuesta: cuanto mayor sea el nivel de cuantificación, con mayor precisión se reproducirá el sonido.

12. Calcule el tiempo de reproducción de un archivo de audio mono si, con codificación de 16 bits y una frecuencia de muestreo de 32 kHz, su volumen es: a) 700 KB; b) 6300 KB

13. Determine la calidad del sonido (calidad de transmisión de radio, calidad promedio, calidad de CD de audio) si sabe que el volumen de un archivo de audio mono con una duración de 10 segundos. es igual a: a) 940 KB; b) 157 KB.

(, pág.76, núm. 2.83)

(, pág.77, núm. 2.85)

Recuperación de contraseña

12. Calcule el tiempo de reproducción de un archivo de audio mono si, con codificación de 16 bits y una frecuencia de muestreo de 32 kHz, su volumen es:
a) 700 KB;
b) 6300 KB

13. Determine la calidad del sonido (calidad de transmisión de radio, calidad promedio, calidad de CD de audio) si sabe que el volumen de un archivo de audio mono con una duración de 10 segundos. es igual a:
a) 940 KB;
b) 157 KB.

12. Calcule el tiempo de reproducción de un archivo de audio mono si, con codificación de 16 bits y una frecuencia de muestreo de 32 kHz, su volumen es:
a) 700 KB;
b) 6300 KB

13. Determine la calidad del sonido (calidad de transmisión de radio, calidad promedio, calidad de CD de audio) si sabe que el volumen de un archivo de audio mono con una duración de 10 segundos. es igual a:
a) 940 KB;
b) 157 KB.