Hem / PÅ/ "Kodning av ljudinformation. Ljudkodning

"Kodning av ljudinformation. Ljudkodning

De viktigaste parametrarna som påverkar kvaliteten på digitalt ljud är:

§ Kapaciteten hos ADC och DAC.

§ Samplingsfrekvens för ADC och DAC.

§ Jitter ADC och DAC

§ Omsampling

Parametrarna för den analoga vägen för digital ljudinspelning och ljudåtergivningsenheter förblir också viktiga:

§ Signal/brusförhållande

§ Total harmonisk distorsion

§ Intermodulationsdistorsion

§ Ojämnhet i amplitud-frekvenssvaret

§ Interpenetration av kanaler

§ Dynamiskt omfång

Digital ljudinspelningsteknik

Digital ljudinspelning sker för närvarande i inspelningsstudior, under kontroll av persondatorer och annan dyrbar och högkvalitativ utrustning. Begreppet "hemstudio" är också ganska brett utvecklat, där professionell och semi-professionell inspelningsutrustning används, vilket gör att du kan skapa högkvalitativa inspelningar hemma.

Ljudkort används som en del av datorer som utför bearbetning i sina ADC:er och DAC:er - oftast i 24 bitar och 96 kHz, vilket ytterligare ökar bithastigheten och samplingsfrekvensen praktiskt taget inte ökar inspelningskvaliteten.

Det finns en hel klass av datorprogram - ljudredigerare som låter dig arbeta med ljud:

§ spela in inkommande ljudström

§ skapa (generera) ljud

§ ändra en befintlig inspelning (lägg till samplingar, ändra klangfärg, ljudhastighet, klippa delar, etc.)

§ skriva om från ett format till ett annat

§ konvertera konvertera olika ljud-codecs

Vissa enkla program tillåter endast konvertering av format och codecs.

Variationer av digitala ljudformat

Det finns olika koncept för ljudformat.

Den digitala representationen av ljuddata beror på hur digital-till-analog-omvandlaren (DAC) kvantiseras. Inom ljudteknik är två typer av kvantisering för närvarande vanligast:

§ pulskodmodulering

§ sigma-delta modulering

Kvantiseringsbitdjup och samplingshastighet anges ofta för olika ljudinspelnings- och uppspelningsenheter som ett digitalt ljudpresentationsformat (24 bitar / 192 kHz; 16 bitar / 48 kHz).

Filformatet bestämmer strukturen och presentationen av ljuddata när de lagras på en PC-lagringsenhet. För att eliminera redundansen av ljuddata används ljudkodekar, med hjälp av vilka ljuddata komprimeras. Det finns tre grupper av ljudfilformat:

§ okomprimerade ljudformat som WAV, AIFF

§ förlustfria komprimerade ljudformat (APE, FLAC)

§ ljudformat med förlustkomprimering (mp3, ogg)

Modulära musikfilformat sticker ut. Skapat syntetiskt eller från prover av förinspelade liveinstrument, de används främst för att skapa modern elektronisk musik (MOD). Detta kan också tillskrivas MIDI-formatet, som inte är en ljudinspelning, men samtidigt, med hjälp av en sequencer, låter det dig spela in och spela musik med en viss uppsättning kommandon i textform.

Digitala ljudmediaformat används både för massdistribution av ljudinspelningar (CD, SACD) och vid professionell ljudinspelning (DAT, minidisc).

För surroundljudsystem kan även ljudformat urskiljas, vilka främst är flerkanaliga ljudackompanjemang till film. Dessa system har hela formatfamiljer från två stora konkurrerande företag, Digital Theater Systems Inc. - DTS och Dolby Laboratories Inc. - Dolby Digital.

Formatet kallas också för antalet kanaler i flerkanaliga ljudsystem (5.1; 7.1). Ursprungligen utvecklades ett sådant system för biografer, men utökades senare med Software Codec

Ljud-codec på programnivå

§ G.723.1 - en av de grundläggande kodekarna för IP-telefoniapplikationer

§ G.729 är en egenutvecklad smalbandscodec som används för att digitalt representera tal

§ Internet Low Bitrate Codec (iLBC) - en populär gratis codec för IP-telefoni (särskilt för Skype och Google Talk)

Ljud-codec(eng. Ljud-codec; ljudkodare/avkodare) – Ett datorprogram eller maskinvara som är utformad för att koda eller avkoda ljuddata.

Programvara codec

Ljud-codec på programnivåär ett specialiserat datorprogram, en codec som komprimerar (komprimerar) eller dekomprimerar (dekomprimerar) digital ljuddata i enlighet med ett filljudformat eller strömmande ljudformat. Uppgiften för en audiocodec som kompressor är att ge en ljudsignal med en given kvalitet/trohet och minsta möjliga storlek. Komprimering minskar mängden utrymme som krävs för att lagra ljuddata, och det är också möjligt att minska bandbredden för kanalen genom vilken ljuddata överförs. De flesta ljudkodekar är implementerade som mjukvarubibliotek som interagerar med en eller flera ljudspelare som QuickTime Player, XMMS, Winamp, VLC mediaspelare, MPlayer eller Windows Media Player.

Populära programljudcodecs efter applikation:

§ MPEG-1 Layer III (MP3) - en proprietär codec för ljudinspelningar (musik, ljudböcker, etc.) för datorutrustning och digitala spelare

§ Ogg Vorbis (OGG) - det näst mest populära formatet, flitigt använt i datorspel och i fildelningsnätverk för att överföra musik

§ GSM-FR är den första digitala talkodningsstandarden som används i GSM-telefoner

§ Adaptive multi rate (AMR) - inspelning av mänsklig röst i mobiltelefoner och andra mobila enheter

Ljudkodning.

Typer av uppgifter:

1. Storlek på digital ljudfil (mono och stereo).

När eleverna löser problem förlitar sig de på följande begrepp:

Tidsurval - en process där ljudvågen under kodningen av en kontinuerlig ljudsignal delas upp i separata små tidssektioner, och ett visst amplitudvärde ställs in för varje sådan sektion. Ju större signalamplitud, desto högre ljud.

Ljuddjup (kodningsdjup) -antalet bitar per ljudkodning.

Volymnivåer (signalnivåer)- ljudet kan ha olika volymnivåer. Antalet olika volymnivåer beräknas med hjälp av formeln N= 2 jag varjag- ljudets djup.

Samplingsfrekvens - antalet mätningar av insignalsnivån per tidsenhet (under 1 sek). Ju högre samplingshastighet, desto mer exakt är den binära kodningsproceduren. Frekvensen mäts i hertz (Hz). 1 mätning på 1 sekund -1 Hz.

1000 mätningar på 1 sekund 1 kHz. Låt oss beteckna samplingsfrekvensen med bokstavenD... En av tre frekvenser väljs för kodning:44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.

Man tror att frekvensområdet som en person hör kommer från 20 Hz till 20 kHz.

Binär kodningskvalitet -ett värde som bestäms av kodningsdjupet och samplingshastigheten.

Ljudadapter (ljudkort) - en enhet som omvandlar elektriska vibrationer av en ljudfrekvens till en numerisk binär kod vid inmatning av ljud och vice versa (från en numerisk kod till elektriska vibrationer) vid uppspelning av ett ljud.

Specifikationer för ljudadapter:samplingshastighet och registerkapacitet.).

Bitbredden på registret - antalet bitar i ljudadapterregistret. Ju större sifferkapacitet, desto mindre är felet för varje enskild omvandling av storleken på den elektriska strömmen till ett tal och vice versa. Om bitsbredden är jag, då när man mäter insignalen, 2jag = N olika värden.

Mono digital ljudfilstorlek (A) mäts med formeln:

A= D* T* jag/8 , varD – samplingshastighet (Hz),T- tidpunkt för ljud eller ljudinspelning,jagregisterstorlek (upplösning). Denna formel mäter storlek i byte.

Digital stereoljudfilstorlek (A) mäts med formeln:

A=2* D* T* jag/8 , spelas signalen in för två högtalare eftersom vänster och höger ljudkanal kodas separat.

Det är användbart för elever att dela ut tabell 1, som visar hur många MB den kodade en minut av ljudinformation kommer att ta vid olika samplingshastigheter:

Signaltyp	Samplingsfrekvens, kHz

16 bitar, stereo
16 bitar, mono
8 bitar, mono

1. Digital filstorlek

Nivå 3"

1. Bestäm storleken (i byte) på en digital ljudfil, vars speltid är 10 sekunder vid en samplingshastighet på 22,05 kHz och en upplösning på 8 bitar. Filen är inte komprimerad. (, s. 156, exempel 1)

Lösning:

Formel för att beräkna storlek (i byte) digital ljudfil: A= D* T* jag/8.

För att konvertera till byte måste det resulterande värdet delas med 8 bitar.

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

A= D* T* jag/8 = 22050 x 10 x 8/8 = 220500 byte.

Svar: filstorleken är 220 500 byte.

2. Bestäm mängden minne för lagring av en digital ljudfil, vars speltid är två minuter vid en samplingshastighet på 44,1 kHz och en upplösning på 16 bitar. (, s. 157, nr 88)

Lösning:

A= D* T* jag/åtta. - mängden minne för att lagra en digital ljudfil.

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

Svar: ≈ 10 MB

Nivå "4"

3. Användaren har ett minne på 2,6 MB till sitt förfogande. Du måste spela in en 1 minuts digital ljudfil. Vad ska samplingshastigheten och bitdjupet vara? (, s. 157, nr 89)

Lösning:

Formeln för att beräkna samplingshastigheten och bitdjupet: D * I = A / T

(minnesstorlek i byte): (speltid i sekunder):

2,6 MB = 26 byte

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

D = 45438,3 byte: I

Bitstorleken på adaptern kan vara 8 eller 16 bitar. (1 byte eller 2 byte). Därför kan samplingshastigheten vara antingen 45438,3 Hz = 45,4 kHz ≈ 44,1 kHz- standardkarakteristisk samplingsfrekvens, eller 22719,15 Hz = 22,7 kHz ≈ 22,05 kHz- standardkarakteristisk provtagningshastighet

Svar:

	Samplingsfrekvens	Bitdjup på ljudadaptern
Alternativ 1	22,05 kHz	16 bitar
Alternativ 2	44,1 kHz	8 bitar

4. Ledigt diskutrymme - 5,25 MB, ljudkortskapacitet - 16. Hur lång är en digital ljudfil inspelad med en samplingsfrekvens på 22,05 kHz? (, s. 157, nr 90)

Lösning:

Formeln för att beräkna ljudets varaktighet: T = A / D / I

(minnesstorlek i byte): (samplingsfrekvens i Hz): (ljudkortskapacitet i byte):

5,25 MB = 5505024 byte

5505024 byte: 22050 Hz: 2 byte = 124,8 sek
Svar: 124,8 sekunder

5. En minuts digital ljudfilinspelning upptar 1,3 MB på disken, ljudkortskapacitet - 8. Vilken samplingshastighet har det inspelade ljudet? (, s. 157, nr 91)

Lösning:

Formeln för att beräkna samplingsfrekvensen: D = A / T / I

(minnesstorlek i byte): (inspelningstid i sekunder): (ljudkortskapacitet i byte)

1,3 MB = 18 byte

18 byte: 60: 1 = 22719,1 Hz

Svar: 22,05 kHz

6. Två minuters inspelning av en digital ljudfil tar upp 5,1 MB på en skiva. Samplingshastigheten är 22050 Hz. Vad är bitdjupet på ljudadaptern? (, s. 157, nr 94)

Lösning:

Formeln för att beräkna bitdjupet: (minnesstorlek i byte): (speltid i sekunder): (samplingsfrekvens):

5,1 MB = 56 byte

56 byte: 120 sek: 22050 Hz = 2,02 byte = 16 bitar

Svar: 16 bitar

7. Ledigt diskutrymme - 0,01 GB, ljudkortskapacitet - 16. Hur lång är en digital ljudfil inspelad med en samplingsfrekvens på 44100 Hz? (, s. 157, nr 95)

Lösning:

Formel för att beräkna varaktigheten av ljudet T = A / D / I

(minnesstorlek i byte): (samplingsfrekvens i Hz): (ljudkortskapacitet i byte)

0,01 GB =, 24 byte

24 byte: 44100: 2 = 121,74 sek = 2,03 min
Svar: 20,3 minuter

8. Uppskatta informationsvolymen för en monoljudfil med en varaktighet på 1 min. om "djupet" för kodningen och samplingshastigheten för ljudsignalen är lika, respektive:
a) 16 bitar och 8 kHz;
b) 16 bitar och 24 kHz.

(, s. 76, nr 2.82)

Lösning:

a).
16 bitar x 8 000 = 128 000 bitar = 16 000 byte = 15 625 kB/s
15,625 kB / s x 60 s = 937,5 kB

b).
1) Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 sekund är:
16 bitar x = 384000 bitar = 48000 byte = 46,875 KByte/s
2) Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 minut är lika med:
46,875 KB/s x 60 s = 2812,5 KB = 2,8 MB

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

Nivå "5"

Tabell 1 används

9. Hur mycket lagringsutrymme krävs för att lagra en högkvalitativ digital ljudfil när speltiden är 3 minuter? (, s. 157, nr. 92)

Lösning:

Högkvalitativt ljud uppnås med en samplingsfrekvens på 44,1 kHz och ett ljudadapterbitdjup lika med 16.
Formeln för att beräkna minnesstorleken: (inspelningstid i sekunder) x (ljudkortskapacitet i byte) x (samplingsfrekvens):
180 s x 2 x 44100 Hz = byte = 15,1 MB
Svar: 15,1 MB

10. Den digitala ljudfilen innehåller en ljudinspelning av låg kvalitet (ljudet är mörkt och dämpat). Hur länge låter en fil om dess storlek är 650 Kb? (, s. 157, nr 93)

Lösning:

För ett dystert och dämpat ljud är följande parametrar karakteristiska: samplingsfrekvens - 11 025 kHz, ljudadapterkapacitet - 8 bitar (se tabell 1). Då T = A / D / I. Låt oss konvertera storleken till byte: 650 KB = 665600 byte

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

Svar: Ljudets varaktighet är 60,5 s

Lösning:

Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 sekund är lika med:
16 bitar xx 2 = 1 bit = 187,5 KB (multiplicerat med 2 sedan stereo).

Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 minut är lika med:
187,5 KB/s x 60 s ≈ 11 MB

Svar: 11 MB

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

12. Beräkna speltiden för en monoljudfil om dess volym är: med 16-bitars kodning och en samplingshastighet på 32 kHz:
a) 700 KB;
b) 6300 KB

(, s. 76, nr 2.84)

Lösning:

a).
1) Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 sekund är:

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

b).
1) Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 sekund är:
16 bitar x = 512 000 bitar = 64 000 byte = 62,5 KB/s
2) Speltiden för en 700 KB monoljudfil är:
6300 kB: 62,5 kB/s = 100,8 s = 1,68 min

Svar: a) 10 sek; b) 1,5 minuter.

13. Beräkna hur många byte information en sekund av stereoinspelning tar på en CD (frekvens 44032 Hz, 16 bitar per värde). Hur lång tid tar en minut? Vad är den maximala diskkapaciteten (förutsatt en maximal varaktighet på 80 minuter)? (, s. 34, övning nummer 34)

Lösning:

Formel för att beräkna minnesstorlek A= D* T* jag:
(inspelningstid i sekunder) * (ljudkortskapacitet i byte) * (samplingsfrekvens). 16 bitar -2 byte.
1) 1s x 2 x 44032 Hz = 88064 byte (1 sekunds stereoinspelning på en CD)
2) 60s x 2 x 44032 Hz = 5283840 byte (1 minuts stereoinspelning på en CD)
3) 4800s x 2 x 44032 Hz = byte = 412800 KB = 403,125 MB (80 minuter)

Svar: 88064 byte (1 sekund), 5283840 byte (1 minut), 403,125 MB (80 minuter)

2. Bestämning av ljudkvalitet.

För att bestämma ljudkvaliteten måste du hitta samplingsfrekvensen och använda tabell nummer 1

signalintensitetsnivåer - ljudkvaliteten för en radiosändning, med 65 signalintensitetsnivåer - ljudkvaliteten för en ljud-CD. Den högsta kvalitetsfrekvensen matchar musiken inspelad på CD:n. Värdet på den analoga signalen mäts i detta fall 44 100 gånger per sekund.

Nivå "5"

13. Bestäm ljudkvaliteten (radiosändningskvalitet, genomsnittlig kvalitet, ljud-CD-kvalitet) om du vet att volymen för en monoljudfil är 10 sekunder lång. är lika med:
a) 940 KB;
b) 157 KB.

(, s. 76, nr 2.83)

Lösning:

a).
1) 940 KB = 962560 byte = 7700480 bitar
2) 7700480 bitar: 10 sek = 770048 bps
3) 770048 bps: 16 bitar = 48128 Hz - samplingshastighet - nära de högsta 44,1 kHz
Svar: ljud-CD-kvalitet

b).
1) 157 KB = 160768 byte = 1286144 bitar
2) 1286144 bitar: 10 sek = 4 bps
3) 4 bps: 16 bitar = 8038,4 Hz
Svar: kvaliteten på radiosändningen

Svar: a) CD-kvalitet; b) kvaliteten på radiosändningen.

14. Bestäm längden på ljudfilen som får plats på en 3,5” diskett. Observera att 2847 512-byte sektorer är tilldelade för att lagra data på en sådan diskett.
a) med låg ljudkvalitet: mono, 8 bitar, 8 kHz;
b) med hög ljudkvalitet: stereo, 16 bitar, 48 kHz.

(, s. 77, nr 2.85)

Lösning:

a).

8 bitar x 8 000 = bitar = 8 000 byte = 7,8 KB/s
3) Speltiden för en monoljudfil med en volym på 1423,5 KB är lika med:
1423,5 kB: 7,8 kB/s = 182,5 s ≈ 3 minuter

b).
1) Informationsvolymen på disketten är:
2847 sektorer x 512 byte = 1457664 byte = 1423,5 kB
2) Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 sekund är:
16 bitar xx 2 = 1 bit = byte = 187,5 KB/s
3) Speltiden för en stereoljudfil med en volym på 1423,5 KB är lika med:
1423,5 kB: 187,5 kB/s = 7,6 s

Svar: a) 3 minuter; b) 7,6 sekunder.

3. Binär ljudkodning.

När han löser problem använder han följande teoretiska material:

För att koda ljud, den analoga signalen som visas i figuren,

planet är uppdelat i vertikala och horisontella linjer. Vertikal division är samplingen av den analoga signalen (signalmätningsfrekvens), horisontell division är kvantisering efter nivå. Det vill säga, ju finare rutnät, desto bättre approximeras det analoga ljudet med hjälp av siffror. Åttabitars kvantisering används för att digitalisera vanligt tal (telefonsamtal) och kortvågsradiosändningar. Sexton-bitars - för digitalisering av musik och VHF (ultra-kortvåg) radiosändningar.

Nivå 3"

15. Den analoga ljudsignalen samplades först med 256 signalstyrkanivåer (sändningsljudkvalitet) och sedan med 65536 signalstyrkenivåer (ljudkvalitet för ljud-CD). Hur många gånger skiljer sig informationsvolymerna för det digitaliserade ljudet? (, s. 77, nr 2.86)

Lösning:

Kodlängden för en analog signal som använder 256 signalstyrkenivåer är 8 bitar, med 65536 signalstyrkenivåer är 16 bitar. Eftersom längden på koden för en signal har fördubblats, skiljer sig informationsvolymerna för det digitaliserade ljudet två gånger.

Svar: 2 gånger.

Nivå "4"

16. Enligt Nyquist-Kotelnikovs sats, för att en analog signal ska kunna rekonstrueras korrekt från sin diskreta representation (från dess samplingar), måste samplingsfrekvensen vara minst två gånger den maximala ljudfrekvensen för denna signal.

· Vad bör samplingshastigheten för mänskligt ljud vara?

· Vilket bör vara högre: samplingshastigheten för tal eller samplingshastigheten för ljudet från en symfoniorkester?

Syfte: Att bekanta eleverna med egenskaperna hos hårdvara och mjukvara för att arbeta med ljud. Aktiviteter: att attrahera kunskap från en fysikkurs (eller arbeta med referensböcker). (, s. ??, problem 2)

Lösning:

Man tror att frekvensområdet som en person hör är från 20 Hz till 20 kHz. Således, enligt Nyquist-Kotelnikov-satsen, för att den analoga signalen ska kunna rekonstrueras korrekt från dess diskreta representation (från dess sampel), samplingsfrekvensen måste vara minst två gånger den maximala ljudfrekvensen för denna signal. Den maximala ljudfrekvensen som en person hör är -20 KHz, vilket innebär att enheten ra och programvara måste ge en samplingshastighet på minst 40 kHz, eller snarare 44,1 kHz. Datorbehandling av ljudet från en symfoniorkester innebär en högre samplingsfrekvens än talbehandling, eftersom frekvensområdet i fallet med en symfoniorkester är mycket större.

Svar: inte mindre än 40 kHz, samplingsfrekvensen för symfoniorkestern är högre.

Nivå "5"

17. Figuren visar ljudet av 1 sekunds tal som spelats in av brännaren. Koda den i binär digital kod med en frekvens på 10 Hz och en kodlängd på 3 bitar. (, s. ??, problem 1)

Lösning:

Kodning vid 10 Hz innebär att vi måste mäta tonhöjden 10 gånger per sekund. Låt oss välja ögonblick på samma avstånd:

En kodlängd på 3 bitar betyder 23 = 8 kvantiseringsnivåer. Det vill säga, som den numeriska koden för tonhöjden vid varje vald tidpunkt, kan vi ställa in en av följande kombinationer: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Det finns bara 8 av dem, därför , tonhöjden kan mätas med 8 "nivåer":

Vi kommer att "avrunda" tonhöjdsvärdena till närmaste lägre nivå:

Med denna kodningsmetod får vi följande resultat (mellanslag sätts för läsbarhet):

Notera. Det är tillrådligt att uppmärksamma eleverna på hur felaktigt koden förmedlar amplitudförändringen. Det vill säga samplingshastigheten på 10 Hz och bitkvantiseringsnivån) är för låga. Typiskt för ljud (röst) väljs en samplingshastighet på 8 kHz, det vill säga 8000 gånger per sekund, och en kvantiseringsnivå på 28 (en kod med en längd på 8 bitar).

Svar:

18. Förklara varför kvantiseringsnivån, tillsammans med samplingshastigheten, hänvisar till de huvudsakliga egenskaperna hos återgivningen av ljud i en dator. Mål: att befästa elevernas förståelse för begreppen "precision av datapresentation", "mätfel", "presentationsfel"; granska med studenter binär kodning och kodlängd. Typ av verksamhet: arbeta med definitioner av begrepp. (, s. ??, problem 3)

Lösning:

Inom geometri, fysik, teknik finns begreppet "mätnoggrannhet", nära besläktat med begreppet "mätfel". Men det finns också ett koncept "Presentationstrohet". Till exempel om en persons längd kan vi säga att han: a) ca. 2 m, b) något mer än 1,7 m, c) lika med 1 m 72 cm, d) lika med 1 m 71 cm 8 mm. Det vill säga, 1, 2, 3 eller 4 siffror kan användas för att indikera den uppmätta höjden.
Detsamma gäller för binär kodning. Om endast 2 bitar används för att registrera tonhöjden vid en viss tidpunkt, kan, även om mätningarna var korrekta, endast 4 nivåer överföras: låg (00), under medel (01), över medel (10), hög ( 11). Om du använder 1 byte kan du överföra 256 nivåer. Hur högre kvantiseringsnivå, eller, vilket är samma som ju fler bitar som allokeras för registrering av det uppmätta värdet, desto mer exakt sänds detta värde.

Notera. Det bör noteras att mätinstrumentet också måste stödja den valda kvantiseringsnivån (längden mätt med en linjal med decimeterdivisioner, det är ingen mening att representera den med millimeterprecision).

Svar: ju högre kvantiseringsnivå, desto mer exakt återges ljudet.

Litteratur:

[ 1] Datavetenskap. Verkstadsbok i 2 volymer / Ed. ,: Volym 1. - Laboratoriet för grundläggande kunskaper, 1999 - 304 s .: ill.

Workshop om informatik och informationsteknik. Lärobok för läroanstalter /,. - M .: Binom. Kunskapslaboratoriet, 20s .: ill.

Informatik i skolan: Tillägg till tidningen "Informatik och utbildning". Nr 4 - 2003. - M .: Utbildning och informatik, 2003. - 96 s .: ill.

Etc. Informationskultur: informationsrevision. Informationsmodeller. Årskurs 9-10: Lärobok för allmänna läroanstalter. - 2:a uppl. - M .: Bustard, 1996 .-- 208 s .: ill.

Höslagning i informatik för skolbarn. - Jekaterinburg: "U-Factoria", 2003. - 346. s54-56.

Mål:

pedagogisk:

Lär känna tekniken för binär kodning av Wav-filer
Lär dig att lösa problem för att bestämma volymen på en ljudfil i WAV-format

Ljuddjup (kodningsdjup) -antalet bitar per ljudkodning.

Volymnivåer (signalnivåer)- ljudet kan ha olika volymnivåer. Antalet olika volymnivåer beräknas med hjälp av formeln N= 2 jag varjag- ljudets djup.

1000 mätningar på 1 sekund 1 kHz. Låt oss beteckna samplingsfrekvensen med bokstavenD... En av tre frekvenser väljs för kodning:44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.

Man tror att frekvensområdet som en person hör kommer från 20 Hz till 20 kHz.

Binär kodningskvalitet -ett värde som bestäms av kodningsdjupet och samplingshastigheten.

Specifikationer för ljudadapter:samplingshastighet och registerkapacitet.).

Mono digital ljudfilstorlek (A) mäts med formeln:

A= D* T* jag/8 , varD - samplingshastighet (Hz),T- tidpunkt för ljud eller ljudinspelning,jagregisterstorlek (upplösning). Denna formel mäter storlek i byte.

Digital stereoljudfilstorlek (A) mäts med formeln:

A=2* D* T* jag/8 , spelas signalen in för två högtalare eftersom vänster och höger ljudkanal kodas separat.

Det är användbart för elever att dela ut tabell 1, som visar hur många MB den kodade en minut av ljudinformation kommer att ta vid olika samplingshastigheter:

Algoritm 1 (beräkna informationsvolymen för en ljudfil):

1) ta reda på hur många värden som läses in i minnet under ljudet av filen;

2) ta reda på kodens bitdjup (hur många bitar i minnet varje uppmätt värde upptar);

3) multiplicera resultaten;

4) konvertera resultatet till byte;

5) konvertera resultatet till K byte;

6) konvertera resultatet till M byte;

Algoritm 2 (beräkna speltiden för filen.)

1) Överför filens informationsvolym till K byte.

2) Överför filens informationsvolym till byte.

3) Konvertera informationsvolymen för filen till bitar.

4) Ta reda på hur många värden som uppmättes totalt (Informationsvolymen i bitar dividerat med kodens längd).

5) Beräkna antalet sekunder ljud. (Dividera det föregående resultatet med samplingsfrekvensen.)

1. Digital filstorlek

Nivå 3"

1. Bestäm storleken (i byte) på en digital ljudfil, vars speltid är 10 sekunder vid en samplingshastighet på 22,05 kHz och en upplösning på 8 bitar. Filen är inte komprimerad.

Lösning:

Formel för att beräkna storlek (i byte) digital ljudfil: A= D* T* jag/8.

För att konvertera till byte måste det resulterande värdet delas med 8 bitar.

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

A= D* T* jag/8 = 22050 x 10 x 8/8 = 220500 byte.

Svar: filstorleken är 220 500 byte.

2. Bestäm mängden minne för lagring av en digital ljudfil, vars speltid är två minuter vid en samplingshastighet på 44,1 kHz och en upplösning på 16 bitar.

Lösning:

A= D* T* jag/åtta. - mängden minne för att lagra en digital ljudfil.

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

Svar: ≈ 10 MB

Nivå "4"

3. Användaren har ett minne på 2,6 MB till sitt förfogande. Du måste spela in en 1 minuts digital ljudfil. Vad ska samplingshastigheten och bitdjupet vara?

Lösning:

Formeln för att beräkna samplingshastigheten och bitdjupet: D * I = A / T

(minnesstorlek i byte): (speltid i sekunder):

2,6 MB = 2726297,6 byte

D * I = A/T = 2726297,6 byte: 60 = 45438,3 byte

D = 45438,3 byte: I

Bitstorleken på adaptern kan vara 8 eller 16 bitar. (1 byte eller 2 byte). Därför kan samplingshastigheten vara antingen 45438,3 Hz = 45,4 kHz ≈ 44,1 kHz-standardkarakteristisk samplingsfrekvens, eller 22719,15 Hz = 22,7 kHz ≈ 22,05 kHz- standardkarakteristisk provtagningshastighet

Svar:

	Samplingsfrekvens	Bitdjup på ljudadaptern
Alternativ 1	22,05 kHz	16 bitar
Alternativ 2	44,1 kHz	8 bitar

4. Ledigt diskutrymme - 5,25 MB, ljudkortskapacitet - 16. Hur lång är en digital ljudfil inspelad med en samplingsfrekvens på 22,05 kHz?

Lösning:

Formeln för att beräkna ljudets varaktighet: T = A / D / I

(minnesstorlek i byte): (samplingsfrekvens i Hz): (ljudkortskapacitet i byte):

5,25 MB = 5505024 byte

5505024 byte: 22050 Hz: 2 byte = 124,8 sek
Svar: 124,8 sekunder

5. En minuts digital ljudfilinspelning upptar 1,3 MB på disken, ljudkortskapacitet - 8. Vilken samplingshastighet har det inspelade ljudet?

Lösning:

Formeln för att beräkna samplingsfrekvensen: D = A / T / I

(minnesstorlek i byte): (inspelningstid i sekunder): (ljudkortskapacitet i byte)

1,3 MB = 1363148,8 byte

1363148,8 byte: 60: 1 = 22719,1 Hz

Svar: 22,05 kHz

6. Två minuters inspelning av en digital ljudfil tar upp 5,1 MB på en skiva. Samplingshastigheten är 22050 Hz. Vad är bitdjupet på ljudadaptern?

Lösning:

Formeln för att beräkna bitdjupet: (minnesstorlek i byte): (speltid i sekunder): (samplingsfrekvens):

5,1 MB = 5347737,6 byte

5347737,6 byte: 120 sek: 22050 Hz = 2,02 byte = 16 bitar

Svar: 16 bitar

7. Ledigt diskutrymme - 0,01 GB, ljudkortskapacitet - 16. Hur lång är en digital ljudfil inspelad med en samplingsfrekvens på 44100 Hz?

Lösning:

Formel för att beräkna varaktigheten av ljudet T = A / D / I

(minnesstorlek i byte): (samplingsfrekvens i Hz): (ljudkortskapacitet i byte)

0,01 GB = 10737418,24 byte

10737418,24 byte: 44100: 2 = 121,74 sek = 2,03 min
Svar: 20,3 minuter

Lösning:

a).

16 bitar x 8 000 = 128 000 bitar = 16 000 byte = 15 625 kB/s

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

b).
1) Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 sekund är:
16 bitar x 24 000 = 384 000 bitar = 48 000 byte = 46,875 kB/s
2) Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 minut är lika med:
46,875 KB/s x 60 s = 2812,5 KB = 2,8 MB

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

Nivå "5"

Tabell 1 används

9. Hur mycket lagringsutrymme krävs för att lagra en högkvalitativ digital ljudfil när speltiden är 3 minuter?

Lösning:

10. Den digitala ljudfilen innehåller en ljudinspelning av låg kvalitet (ljudet är mörkt och dämpat). Hur länge låter en fil om dess storlek är 650 Kb?

Lösning:

För ett dystert och dämpat ljud är följande parametrar karakteristiska: samplingsfrekvens - 11, 025 KHz, ljudadapterkapacitet - 8 bitar (se tabell 1). Då T = A / D / I. Låt oss konvertera storleken till byte: 650 KB = 665600 byte

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

Svar: Ljudets varaktighet är 60,5 s

Lösning:

Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 sekund är lika med:
16 bitar x 48 000 x 2 = 1 536 000 bitar = 187,5 KB (multiplicerat med 2 sedan stereo).

Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 minut är lika med:
187,5 KB/s x 60 s ≈ 11 MB

Svar: 11 MB

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

12. Beräkna speltiden för en monoljudfil om dess volym är: med 16-bitars kodning och en samplingshastighet på 32 kHz:
a) 700 KB;
b) 6300 KB

Lösning:

a).
1) Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 sekund är:

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

b).
1) Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 sekund är:
16 bitar x 32 000 = 512 000 bitar = 64 000 byte = 62,5 KB/s
2) Speltiden för en 700 KB monoljudfil är:
6300 kB: 62,5 kB/s = 100,8 s = 1,68 min

Svar: a) 10 sek; b) 1,5 minuter.

Lösning:

Svar: 88064 byte (1 sekund), 5283840 byte (1 minut), 403,125 MB (80 minuter)

2. Bestämning av ljudkvalitet.

För att bestämma ljudkvaliteten måste du hitta samplingsfrekvensen och använda tabell nummer 1

256 (2 8) signalintensitetsnivåer - ljudkvaliteten för en radiosändning, med 65536 (2 16) signalintensitetsnivåer - ljudkvaliteten för en ljud-CD. Den högsta kvalitetsfrekvensen matchar musiken inspelad på CD:n. Värdet på den analoga signalen mäts i detta fall 44 100 gånger per sekund.

Nivå "5"

13. Bestäm ljudkvaliteten (radiosändningskvalitet, genomsnittlig kvalitet, ljud-CD-kvalitet) om du vet att volymen för en monoljudfil är 10 sekunder lång. är lika med:
a) 940 KB;
b) 157 KB.

(, s. 76, nr 2.83)

Lösning:

a).
1) 940 KB = 962560 byte = 7700480 bitar
2) 7700480 bitar: 10 sek = 770048 bps
3) 770048 bps: 16 bitar = 48128 Hz -samplingshastighet - nära de högsta 44,1 kHz
Svar: ljud-CD-kvalitet

b).
1) 157 KB = 160768 byte = 1286144 bitar
2) 1286144 bitar: 10 sek = 128614,4 bps
3) 128 614,4 bps: 16 bitar = 8038,4 Hz
Svar: kvaliteten på radiosändningen

Svar: a) CD-kvalitet; b) kvaliteten på radiosändningen.

(, s. 77, nr 2.85)

Lösning:

a).

8 bitar x 8 000 = 64 000 bitar = 8 000 byte = 7,8 kB/s
3) Speltiden för en monoljudfil med en volym på 1423,5 KB är lika med:
1423,5 kB: 7,8 kB/s = 182,5 s ≈ 3 minuter

b).
1) Informationsvolymen på disketten är:
2847 sektorer x 512 byte = 1457664 byte = 1423,5 kB
2) Informationsvolymen för en ljudfil med en varaktighet på 1 sekund är:
16 bitar x 48 000 x 2 = 1 536 000 bitar = 192 000 byte = 187,5 KByte/s
3) Speltiden för en stereoljudfil med en volym på 1423,5 KB är lika med:
1423,5 kB: 187,5 kB/s = 7,6 s

Svar: a) 3 minuter; b) 7,6 sekunder.

3. Binär ljudkodning.

När han löser problem använder han följande teoretiska material:

För att koda ljud, den analoga signalen som visas i figuren,

planet är uppdelat i vertikala och horisontella linjer. Vertikal split är samplingen av den analoga signalen (signalmätningsfrekvens), horisontell split är kvantisering efter nivå. De där. ju finare rutnät, desto bättre approximeras det analoga ljudet med hjälp av siffror. Åttabitars kvantisering används för att digitalisera vanligt tal (telefonsamtal) och kortvågsradiosändningar. Sexton-bitars - för digitalisering av musik och VHF (ultra-kortvåg) radiosändningar.

Nivå 3"

Lösning:

Svar: 2 gånger.

Nivå "4"

Vad bör samplingshastigheten för mänskligt ljud vara?
Vilket bör vara högre: samplingshastigheten för tal eller samplingshastigheten för ljudet från en symfoniorkester?

Lösning:

Svar: inte mindre än 40 kHz, samplingsfrekvensen för symfoniorkestern är högre.

Nivå "5"

17. Figuren visar ljudet av 1 sekunds tal som spelats in av brännaren. Koda den i binär digital kod med en frekvens på 10 Hz och en kodlängd på 3 bitar. (, s. ??, problem 1)

Lösning:

Kodning vid 10 Hz innebär att vi måste mäta tonhöjden 10 gånger per sekund. Låt oss välja ögonblick på samma avstånd:

En kodlängd på 3 bitar betyder 2 3 = 8 kvantiseringsnivåer. Det vill säga, som den numeriska koden för tonhöjden vid varje vald tidpunkt, kan vi ställa in en av följande kombinationer: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Det finns bara 8 av dem, därför , tonhöjden kan mätas med 8 "nivåer":

Vi kommer att "avrunda" tonhöjdsvärdena till närmaste lägre nivå:

Med denna kodningsmetod får vi följande resultat (mellanslag sätts för läsbarhet): 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.

Notera. Det är tillrådligt att uppmärksamma eleverna på hur felaktigt koden förmedlar amplitudförändringen. Det vill säga, samplingshastigheten på 10 Hz och kvantiseringsnivån på 2 3 (3 bitar) är för låga. Typiskt för ljud (röst) väljs en samplingshastighet på 8 kHz, det vill säga 8000 gånger per sekund, och en kvantiseringsnivå är 2 8 (en kod med en längd på 8 bitar).

Svar: 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.

Lösning:

Notera. Det bör noteras att mätinstrumentet också måste stödja den valda kvantiseringsnivån (längden mätt med en linjal med decimeterdivisioner, det är ingen mening att representera den med millimeterprecision).

Mål. Förstå processen att konvertera ljudinformation, behärska de begrepp som krävs för att beräkna volymen av ljudinformation. Lär dig att lösa problem i ett ämne.

Målet är motivation. Förberedelser inför tentamen.

Lektionsplanering

1. Se presentationen om ämnet med lärarens kommentarer. Bilaga 1

Presentationsmaterial: Ljudkodning.

Sedan början av 90-talet har persondatorer kunnat arbeta med ljudinformation. Varje dator med ljudkort, mikrofon och högtalare kan spela in, spara och spela upp ljudinformation.

Processen att omvandla ljudvågor till binär kod i datorns minne:

Processen för återgivning av ljudinformation lagrad i datorns minne:

Ljudär en ljudvåg med kontinuerligt varierande amplitud och frekvens. Ju större amplitud, desto högre är den för en person, desto högre signalfrekvens, desto högre ton. Datorprogramvara tillåter nu att en kontinuerlig ljudsignal omvandlas till en sekvens av elektriska impulser som kan representeras i binär form. I processen att koda en kontinuerlig ljudsignal produceras den tidsprovtagning . En kontinuerlig ljudvåg delas upp i separata små tidssektioner och ett visst amplitudvärde ställs in för varje sådan sektion.

Således är det kontinuerliga beroendet av signalamplituden på tiden A (t) ersätts av en diskret sekvens av ljudnivåer. På grafen ser detta ut som att ersätta en jämn kurva med en sekvens av "steg." Varje "steg" tilldelas ett värde för ljudvolymnivån, dess kod (1, 2, 3, etc.

Ytterligare). Ljudnivåer kan betraktas som en uppsättning möjliga tillstånd, ju fler ljudstyrkanivåer kommer att tilldelas under kodningsprocessen, desto mer information kommer värdet av varje nivå att bära och desto högre kvalitet kommer ljudet att vara.

Ljudadapter ( ljudkort) - en speciell enhet ansluten till en dator utformad för att omvandla elektriska vibrationer av en ljudfrekvens till en numerisk binär kod vid inmatning av ljud och för omvänd konvertering (från en numerisk kod till elektriska vibrationer) vid uppspelning av ljud.

I processen att spela in ljud mäter ljudadaptern amplituden för den elektriska strömmen med en viss period och matar in den binära koden för det erhållna värdet i registret. Därefter skrivs den resulterande koden från registret om till datorns RAM. Kvaliteten på datorljud bestäms av ljudadapterns egenskaper:

Samplingshastighet
Bitdjup (ljuddjup).

Tidssamplingsfrekvens

Detta är antalet mätningar av insignalen på 1 sekund. Frekvensen mäts i hertz (Hz). En mätning på en sekund motsvarar en frekvens på 1 Hz. 1000 mätningar på 1 sekund - 1 kilohertz (kHz). Typiska samplingsfrekvenser för ljudadaptrar:

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

Bitdjupet (ljuddjupet) är antalet bitar i ljudadapterregistret, anger antalet möjliga ljudnivåer.

Bitdjupet bestämmer noggrannheten för mätningen av insignalen. Ju större sifferkapacitet, desto mindre är felet för varje enskild omvandling av storleken på den elektriska signalen till ett tal och vice versa. Om bitbredden är 8 (16), då vid mätning av insignalen, kan 2 8 = 256 (2 16 = 65536) olika värden erhållas. Uppenbarligen kodar och återger en 16-bitars ljudadapter ljud mer exakt än en 8-bitars. Moderna ljudkort ger 16-bitars ljudkodningsdjup. Antalet olika signalnivåer (tillstånd för en given kodning) kan beräknas med formeln:

N = 2 I = 2 16 = 65536, där I är ljudets djup.

Således kan moderna ljudkort ge kodning av 65536 signalnivåer. Varje värde på ljudsignalens amplitud tilldelas en 16-bitars kod. När en kontinuerlig ljudsignal är binärkodad ersätts den av en sekvens av diskreta signalnivåer. Kodningskvaliteten beror på antalet mätningar av signalnivån per tidsenhet, dvs samplingshastighet. Ju fler mätningar som görs på 1 sekund (ju högre samplingshastighet, desto mer exakt är den binära kodningsproceduren.

Ljudfil - en fil som lagrar ljudinformation i numerisk binär form.

2. Vi upprepar måttenheterna för information

1 byte = 8 bitar

1 KB = 2 10 byte = 1024 byte

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. Att konsolidera det studerade materialet genom att titta på presentationen, lärobok

4. Lösa problem

Handledning som visar lösningen vid presentationen.

Mål 1. Bestäm informationsvolymen för en stereoljudfil med en varaktighet på 1 sekund med hög ljudkvalitet (16 bitar, 48 kHz).

Uppgift (på egen hand). Handledning som visar lösningen vid presentationen.
Bestäm informationsvolymen för en digital ljudfil med en varaktighet på 10 sekunder vid en samplingshastighet på 22,05 kHz och en upplösning på 8 bitar.

5. Förankring. Lösa problem hemma, självständigt i nästa lektion

Bestäm mängden minne för lagring av en digital ljudfil, vars speltid är två minuter vid en samplingshastighet på 44,1 kHz och en upplösning på 16 bitar.

Användaren har ett minne på 2,6 MB till sitt förfogande. Du måste spela in en 1 minuts digital ljudfil. Vad ska samplingshastigheten och bitdjupet vara?

Ledigt diskutrymme - 5,25 MB, ljudkortskapacitet - 16. Hur lång är en digital ljudfil inspelad med en samplingsfrekvens på 22,05 kHz?

En minuts digital ljudfilinspelning tar 1,3 MB på disk, ljudkortskapacitet - 8. Vilken samplingshastighet har det inspelade ljudet?

Hur mycket lagringsutrymme krävs för att lagra en digital ljudfil av hög kvalitet med en speltid på 3 minuter?

Den digitala ljudfilen innehåller en ljudinspelning av låg kvalitet (ljudet är mörkt och dämpat). Hur länge låter en fil om dess storlek är 650 Kb?

Två minuters digital ljudfilinspelning tar 5,05 MB på en skiva. Samplingsfrekvensen är 22 050 Hz. Vad är bitdjupet på ljudadaptern?

Ledigt diskutrymme - 0,1 GB, ljudkortskapacitet - 16. Hur länge har en digital ljudfil inspelad med en samplingsfrekvens på 44 100 Hz?

Svar

Nr 92. 124,8 sekunder.

nr 93.22.05 kHz.

Nr 94. Hög ljudkvalitet uppnås vid en samplingshastighet på 44,1 kHz och en ljudadapterbitbredd på 16. Minneskapaciteten som krävs är 15,1 MB.

Nr 95. Följande parametrar är karakteristiska för ett dystert och dämpat ljud: samplingsfrekvens - 11 kHz, ljudadapterbitdjup - 8. Ljudets varaktighet är 60,5 s.

Nr 96,16 bitar.

Nr 97. 20,3 minuter.

Litteratur

1. Lärobok: Datavetenskap, problembok-praktiskt arbete 1 volym, redigerad av I. G. Semakin, E. K. Henner)

2. Festival av pedagogiska idéer "Öppen lektion" Ljud. Binär kodning av ljudinformation. Elena Aleksandrovna Supryagina, lärare i datavetenskap.

3. N. Ugrinovich. Informatik och informationsteknik. 10-11 årskurser. Moskva. Binom. Knowledge Lab 2003.

Min farfar lyssnade på en grammofon. Fars ungdom övergick till musiken som kom från högtalaren på en rulle-till-rulle-bandspelare. Kassettbandspelarens storhetstid och förfall föll på min ungdom. Min son växer upp i den digitala ljudtiden. För att hänga med i tiden och förse min son med bra "ljud" bestämde jag mig för att ta reda på vad som avgör kvaliteten på återgivningen av digital ljudsignal.

Jag pratade med mina musikälskare vänner. Gjorde en informationssökning på Internet. Som ett resultat kom jag till slutsatsen att högkvalitativt ljud i den digitala eran kan uppnås om 7 grundläggande element i moderna musikcenter väljs korrekt:

formatet som musiken är inspelad i;
spelare;
digital-till-analog-omvandlare;
förstärkare;
akustik;
kablar;
näring.

Jag kommer nedan att dela med mig av mina observationer och slutsatser angående uppnåendet av högkvalitativa ljudinspelningar i digitala format.

Lyrisk utvikning, experter behöver inte läsa.

Låt mig förklara i ett nötskal var digitalt ljud kommer ifrån. Under inspelningsprocessen omvandlar mikrofonen mekaniska vibrationer (ljudet i sig) till en analog elektrisk signal. En analog signal liknar i det mest allmänna fallet en sinusform som har varit bekant för oss alla sedan gymnasiet. I det analoga ljudets tidevarv var det denna signal som spelades in på olika medier och sedan spelades upp.

Med utvecklingen av mikroprocessortekniken blev det möjligt att spela in och lagra ljudinformation i digitala format. Dessa format erhålls med hjälp av en analog-till-digital konvertering (ADC) process.

Under ADC:n omvandlas den analoga signalen (vår sinusvåg från gymnasiet) till en diskret (med andra ord skärs den i delar). I nästa steg kvantiseras den diskreta signalen, dvs. varje resulterande segment av sinusoiden tilldelas ett digitalt värde. I det tredje steget digitaliseras den kvantiserade signalen, dvs. kodad i form av en sekvens av 0 och 1. När det gäller digital ljudinspelning digitaliseras information om ljudets amplitud och frekvens.

Digitala ljudformat används för att spela in och lagra digital ljudinformation. Ett ljudformat förstås som en uppsättning krav för digital representation av ljuddata.

När man talar om ljudkvalitet är digitala format indelade i tre kategorier:

Format utan ytterligare komprimering (CDDA, DSD, WAV, AIFF, etc.);
Förlustfria komprimerade format (FLAC, WavPack, ADX, etc.);
Förlustkompressionsformat (MP3, AAC, RealAudio, etc.).

Högkvalitativt ljud erhålls när du spelar musik som sparats i formaten för den första och andra kategorin. I formaten av den tredje kategorin, för att minska mängden data, är en del av informationen medvetet utesluten. Till exempel information om dolda frekvenser.

Latenta frekvenser är de som ligger utanför den genomsnittliga personens uppfattningsintervall: 20 Hz - 22 kHz. För audiofiler är detta intervall bredare på grund av individuella psykofysiologiska egenskaper.

För att slutföra ditt hemljudbibliotek bör du välja de poster som sparats i filer med tilläggen:

* .wav, * .dff, * .dsf, * .aif, * .aiff är filer med okomprimerat ljud;
* .mp4, * .flac, * .ape, * .wma är de vanligaste förlustfria komprimerade ljudfilerna.

Från historien. De säger att de allra första experimenten med ljudkonservering utfördes av de gamla grekerna. De försökte hålla ljudet i amforor. Det såg ut ungefär så här: de uttalade ord i amforan och förseglade den snabbt. Tyvärr har inte en sådan skiva överlevt till denna dag.

Valet av en spelare bör börja med en förståelse för hur hemljudbiblioteket kommer att bildas. Du kan köpa CD-skivor på gammaldags sätt, eller fortsätta med att köpa din favoritmusik över Internet. Det senare alternativet har två betydande fördelar. Den är kompakt och miljövänlig:

Det råder ingen fråga om platsen i lägenheten för förvaring av CD-skivor.
Det finns ingen anledning att kasta felaktiga skivor i papperskorgen.

Har du bestämt dig för hur du ska köpa musik? Bra! Om du köper skivor - behöver du en CD-spelare. Om du föredrar att handla online, leta efter en spelare på en hårddisk eller flashminne. Obeslutsam? Bra! Leta efter en mångsidig spelare. På den här kan du lyssna på både skivor och filer köpta över nätverket.

Naturligtvis kan den förvandlas till en spelare och en persondator. Men det här alternativet är praktiskt när datorn är riktigt personlig. Utsikten till konkurrens om utrymmet vid klaviaturen och eventuella konflikter kommer avsevärt att minska nöjet att lyssna på musik av god kvalitet.

När du väljer en skivspelare, var särskilt uppmärksam på de tillgängliga kontakterna. Ju fler anslutningsalternativ, desto lättare blir det att välja andra delar av musikcentret.

Spelaren läser en sekvens från en CD eller från en fil. Nu kommer det mest matematiska ögonblicket av digital ljudåtergivning. Den digitala signalen omvandlas till analog. Denna matematik sker i DAC, eller digital-till-analog-omvandlaren.

DAC:n kan byggas in i spelaren eller implementeras som en separat enhet. För att få ljud av hög kvalitet måste du välja det andra alternativet. Den inbyggda omvandlaren är vanligtvis sämre än den separata i kvalitet. Den externa DAC:n har en egen strömförsörjning, inbyggd strömförsörjd från en gemensam källa med spelaren. När du använder en extern DAC är den nästan opåverkad av störningar från skivspelaren och förstärkaren.

En extern DAC enligt kretslösningar är implementerad i fyra huvudversioner:

Pulsbreddsmodulator;
Översamplingsschema;
Vägningstyp;
Stegetyp, eller kedja R-2R-schema.

Med en sådan mängd val för att uppnå högkvalitativt ljud är alternativet R-2R obestridt. På grund av en speciell krets implementerad på precisionsmotstånd, uppnår en DAC av stegtyp en mycket hög omvandlingsnoggrannhet.

När du väljer en extern digital-till-analog-omvandlare bör du vara uppmärksam på två huvudegenskaper:

Lite djup. Det är bra om den valda modellen har 24 bitar.
Maximal samplingsfrekvens. Mycket bra 96 kHz, bra 192 kHz.

För att uppnå högkvalitativt ljud måste du köpa en förstärkare tillsammans med ett högtalarsystem. Faktum är att dessa två delar av ljudcentret fungerar som ett.

Lite teori. En förstärkare är en enhet som är utformad för att öka kraften hos analoga ljudsignaler. Den låter dig matcha signalen som tas emot från DAC:n med akustikmöjligheterna. Beroende på typen av kraftelement är effektförstärkare indelade i rör och transistorer. Varje grupp innehåller enheter med och utan feedback. Införandet av återkoppling syftar till att korrigera den distorsion som förstärkaren själv inför i den förstärkta signalen. Men för att erhålla ljud utan distorsion måste du komma överens med förlusten av en del av ljudets dynamiska omfång.

Ur synvinkeln av valet av tandem "akustik - förstärkare" är det viktigt att klassificera den senare enligt typen av egenskaper hos kraftelementet. Det finns förstärkare med triod- och pentodegenskaper. Pentode förstärkare finns i tub- och transistorversioner. De är lämpliga för bokhylla eller enkla golvstående högtalare. För känslig golvakustik med ett omfång på 90 dB eller mer är det bättre att välja förstärkare med triodkarakteristik.

Redan innan du köper måste du försöka uppnå den perfekta balansen mellan förstärkarens kapacitet och akustik. Det är bäst att be konsulter direkt i butiken att köra det valda högtalarsystemet tillsammans med olika förstärkare. Du måste välja det kit som ditt öra gillar bäst.

Vad som är ett bra högtalarsystem är den mest förvirrande frågan. Valet av akustik beror på de individuella egenskaperna hos en persons hörsel, parametrarna för rummet där systemet kommer att placeras och ekonomiska möjligheter. I detta system med tre variabler är det mycket svårt att hitta en sweet spot. Därför kommer vi att överväga tre grundläggande alternativ för att lösa problemet.

Lösning ett. Budgetmässigt. Du kan utrusta ditt ljudcenter hemma med bokhylla högtalare. Dessa små system kan placeras i en bokhylla. De är bekväma för små utrymmen. På grund av sin lilla storlek är det också ett billigt alternativ. En betydande nackdel med denna lösning är att "hyllan" akustiken inte ger normalt basljud.

Lösning två. Lyxig. Om rummets dimensioner och ekonomiska möjligheter tillåter, kan du köpa golvakustik. Detta system kan, på grund av sin storlek, innehålla en bas med stor diameter. Så det finns en chans att njuta av bra bas.

Lösning tre. "Gyllene" kompromiss. Denna lösning är lämplig för stora och små utrymmen och är prisvärd. Det består i att köpa en subwoofer och satelliter. Subwoofern ansvarar för högkvalitativ basåtergivning. Höga frekvenser återges på stelliter.

När du väljer akustik bör du inte följa några råd. Du behöver bara lita på ditt eget öra. Du måste också vara beredd på att ljudet av akustiken i butiken och i din lägenhet blir annorlunda.

Valet av anslutningsledare är en fråga som oundvikligen måste lösas för att uppnå högkvalitativt ljud. Många artiklar har skrivits om kabelns effekt på ljud. Det enda där författarna har uppnått enighet är i kravet på kabellängden. Ju kortare desto bättre - detta är den gyllene tumregeln när du väljer patchkablar.

Lite teori. Kablar är uppdelade i interconnect och akustisk. Sammankopplingar används för att ansluta ljudcentralenheter, såsom en spelare och en DAC. Högtalarkablar används för att ansluta högtalarsystemet till effektförstärkaren.

Beroende på typen av ledarmaterial delas kablar in i OFC, OCC och komposit. OFC är syrefria kopparkablar tillverkade med genomdragningsmetod. OCC är kablar gjorda av monokristallin koppar, erhållna direkt från smältan. Kompositkablar är kablar där ledaren är sammansatt av flera material.

Om ditt mål är att skapa det perfekta ljudcentret från block från olika tillverkare, försök att använda de kortaste möjliga anslutningskablarna. Och gör dig redo att experimentera för den perfekta ljudkvaliteten.

Slutligen monteras vårt hemkomplex för högkvalitativ digital musikåtergivning. Nu var det bara en bagatell. Bra utrustning kräver högkvalitativ strömförsörjning. Om de dyraste "märkta" förstärkarna, DAC:erna, spelarna drivs från ett gemensamt nätverk, så kan det inte vara fråga om något högkvalitativt ljud. Bullerförorenad spänning kommer att döda alla ansträngningar att hitta och köpa kvalitetsenheter till ett ljudcenter.

Organisera strömförsörjningen för varje enhet med en separat kabel. Kablarna ska anslutas direkt till växeln vid entrén till bostaden. Uttagen för anslutning måste ge en hög grad av fixering av kontakten. Det är klokt att använda ett nätfilter, det gör strömförsörjningen, och därmed ljudet, renare.

"Kodning av ljudinformation. Ljudkodning

(, s. 76, nr 2.82)

12. Beräkna speltiden för en monoljudfil om dess volym är: med 16-bitars kodning och en samplingshastighet på 32 kHz: a) 700 KB; b) 6300 KB

(, s. 76, nr 2.84)

13. Bestäm ljudkvaliteten (radiosändningskvalitet, genomsnittlig kvalitet, ljud-CD-kvalitet) om du vet att volymen för en monoljudfil är 10 sekunder lång. är lika med: a) 940 KB; b) 157 KB.

(, s. 76, nr 2.83)

(, s. 77, nr 2.85)

Svar: ju högre kvantiseringsnivå, desto mer exakt återges ljudet.

12. Beräkna speltiden för en monoljudfil om dess volym är: med 16-bitars kodning och en samplingshastighet på 32 kHz: a) 700 KB; b) 6300 KB

13. Bestäm ljudkvaliteten (radiosändningskvalitet, genomsnittlig kvalitet, ljud-CD-kvalitet) om du vet att volymen för en monoljudfil är 10 sekunder lång. är lika med: a) 940 KB; b) 157 KB.

(, s. 76, nr 2.83)

(, s. 77, nr 2.85)

Återställning av lösenord

12. Beräkna speltiden för en monoljudfil om dess volym är: med 16-bitars kodning och en samplingshastighet på 32 kHz:
a) 700 KB;
b) 6300 KB

13. Bestäm ljudkvaliteten (radiosändningskvalitet, genomsnittlig kvalitet, ljud-CD-kvalitet) om du vet att volymen för en monoljudfil är 10 sekunder lång. är lika med:
a) 940 KB;
b) 157 KB.

12. Beräkna speltiden för en monoljudfil om dess volym är: med 16-bitars kodning och en samplingshastighet på 32 kHz:
a) 700 KB;
b) 6300 KB

13. Bestäm ljudkvaliteten (radiosändningskvalitet, genomsnittlig kvalitet, ljud-CD-kvalitet) om du vet att volymen för en monoljudfil är 10 sekunder lång. är lika med:
a) 940 KB;
b) 157 KB.