Письменная Экзаменационная Работа
Письменная Экзаменационная Работа
Тема: Цифровое представление звуковой информации. определение звука. запись звука. оцифровка звука. схема кодировки звука. определение объёма звуковой информации. звуковые форматы. методы конвертирования файлов.
Выпускника: Ткаченко Артура Александровича
Группа:№1
Профессии: Мастер по обработке цифровой информации.
Мастер п/о: Чалкина Людмила Игоревна
Консультанты
МДК. 01.01.Кобельска Любовь Ивановна
МДК.02.01. Рябоконь Елена Николаевна
МДК 03.01.Коршикова Светлана Петровна
Работа допущена к защите с оценкой:___________________________
Утверждено
Зам.директора по УПР
ГПОУ «МПЛКХБ»
_______Е,Н,Рябоконь
«4»2016г
ЗАДАНИЕ
на выпускную письменную экзаменационную работу
Обучающемуся: Ткаченко Артуру Алексадровичу
Гр№1
Проффесия: Мастер по оброботке цифровой информации.
1. Тема письменной экзаменационной работы.
Цифровое представление звуковой информации.
2. Срок сдачи обучающимся законченной письменной экзаменационной работы
«04»апреля 2016г.
3. Исходные данные.
Цифровое представление звуковой информации. определение звука. запись звука. оцифровка звука. схема кодировки звука. определение объёма звуковой информации. звуковые форматы. методы конвертирования файлов.
4. Перечень подлежащих разработке задач / вопросов
Цифровое представление звуковой информации
определение звука.
запись звука. оцифровка звука.
5. Перечень графического / иллюстративного / практического материал
Воспроизведение звука.
6. Консультанты по письменной экзаменационной работе (с указанием относящихся к ним разделов проектов
Кобельская Любовь Ивановна – основная часть
Рябоконь Елена Николаевна – практическая часть
Коршикова Светлана Петровна - техника безопасности и охрана труда
Дата выдачи заданий «02» декабря 2015 г.
Руководитель________(подпись)
Задание принял к исполнению «___»________20__г
____________( подпись обучающегося )
Оглавление
1.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ: 2
ЦИФРОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗВУКА. ЗАПИСЬ ЗВУКА. ОЦИФРОВКА ЗВУКА. СХЕМА КОДИРОВКИ ЗВУКА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЁМА ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ. ЗВУКОВЫЕ ФОРМАТЫ. МЕТОДЫ КОНВЕРТИРОВАНИЯ ФАЙЛОВ. 2
1.1 Цифровое представление звуковой информации. 3
1.2 Определение звука. 6
1.3 Запись звука. 6
Цифровая звукозапись. 8
Магнитная цифровая звукозапись. 9
Магнитооптическая запись. 9
Лазерная запись. 10
1.4 Оцифровка звука. 11
Цифровые аудиоформаты.. 11
Линейное (однородное) квантование амплитуды.. 12
Другие способы оцифровки. 13
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП.. 14
1.5 Схема кодировки звука. 14
Кодирование оцифрованного звука перед его записью на носитель. 15
Помехоустойчивое и канальное кодирование. 17
Принцип действия ЦАП.. 17
Параметры, влияющие на качество звука при его прохождении по полному циклу. 17
1.6 Звуковые форматы.. 18
Кодирование без потерь. 18
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.. 19
1.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ:
ЦИФРОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗВУКА. ЗАПИСЬ ЗВУКА. ОЦИФРОВКА ЗВУКА. СХЕМА КОДИРОВКИ ЗВУКА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЁМА ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ. ЗВУКОВЫЕ ФОРМАТЫ. МЕТОДЫ КОНВЕРТИРОВАНИЯ ФАЙЛОВ.
Определение звука.
Звук — это всё то, что мы слышим ушами.
: Звук — это невидимые глазом волны, которые распространяются в воздухе, чаще всего из-за того, что где-то происходят колебания. С помощью нервных окончаний в нашем ухе мы их и слышим.
Звуковые волны — это физическое явление, происходящее в различных агрегатных состояниях вещества. При распространении имеют конечную скорость, характеризующую сжимаемость среды. Скорость распространения малых возмущений в общем случае равна: 
. Для адиабатических и изоэнтропических процессов 
, где k — показатель адиабаты. В каждом элементарном объёме при этом происходит колебание избыточного давления. Энергия звуковой волны характеризуется акустическим давлением и интенсивностью звука. Звуковым волнам присущи все волновые свойства. Это выражается, например, в возникновении явлений интерференции и дифракции при их распространении.
Запись звука
Звукоза́пись — процесс записи звуковых сигналов. Результатом звукозаписи является фонограмма.Необходимое оборудование: устройство для преобразования акустических колебаний в электрический сигнал (микрофон) или генератор тона (напр. звуковойсинтезатор, семплер), устройство для преобразования электрических колебаний в последовательность цифр (в цифровой записи), устройство для сохранения (магнитофон, жесткий диск компьютера или иное устройство для сохранения полученной информации на носитель). Звукозапись может быть моно-, стерео- и квадрофонической.
Самая старая из известных звукозаписей была сделана 9 апреля 1860 года парижским изобретателем Эдуардом-Леоном Скоттом де Мартенвилем с помощью устройства, называемого «фоноавтограф»[1].
В зависимости от сохранения, выделяют два основных вида записи звуков: аналоговый и цифровой.
Аналоговая Звукозапись.
Под аналоговой подразумевают запись звуков на физический носитель таким образом, чтобы устройство воспроизведения производило колебания и создавало звуковые волны аналогичные тем, что были получены при сохранении.
Механическая Звукозапись
Записываемый звук воздействовал через рупор на мембрану, жёстко связанную с резцом. При воспроизведении игла, двигающаяся по канавке, передаёт колебания на упругую мембрану, которая излучает звук. Звук усиливался при помощи рупора конической формы.
· Фоноавтограф (1857)
· Фонограф (1878)
· Граммофон (1887)
· Патефон (1907)
Электромеханическая запись
Записываемые звуковые колебания преобразуются микрофоном в соответствующие электрические токи, воздействующие после их усиления на электромеханический преобразователь - рекордер, который превращает переменные электрические токи посредством магнитного поля в соответствующие механические колебания резца.[2]Для воспроизведения применялся пьезоэлектрический, а позднее более качественный - магнитный звукосниматель. Звукосниматели преобразуют колебания иглы, бегущей по звуковой дорожке грампластинки, в электрический сигнал, который после усиления в электронном усилителе поступает в громкоговоритель.
· Электрофон (1925)
Магнитная звукозапись
Магнитная звукозапись
Запись производится с помощью записывающей магнитной головки, создающей переменное магнитное поле на участке движущегося носителя (зачастую магнитной ленты), обладающего магнитными свойствами. На ферромагнитном слое носителя остается след остаточного намагничивания. След и есть дорожка фонограммы. При воспроизведении магнитная головка преобразует остаточный магнитный поток движущегося носителя записи в электрический сигнал звуковой частоты.
· Магнитофон (1932)
Цифровая звукозапись
Схема прохождения звука от источника через микрофон, АЦП, процессор, ЦАП, громкоговоритель и снова в звук
Цифровая звукозапись
Под цифровой записью понимают оцифровку и сохранение звука в виде набора бит (битовой последовательности), который описывает воспроизведение тем или иным устройством.
Магнитооптическая запись
Запись на магнитооптический диск осуществляется по следующей технологии: излучение лазера разогревает участок дорожки выше температуры точки Кюри, после чего электромагнитный импульс изменяет намагниченность, создавая отпечатки, эквивалентные питам на оптических дисках. Считывание осуществляется тем же самым лазером, но на меньшей мощности, недостаточной для разогрева диска: поляризованный лазерный луч проходит сквозь материал диска, отражается от подложки, проходит
сквозь оптическую систему и попадает на датчик. При этом в зависимости от намагниченности изменяется плоскость поляризации луча лазера (эффект Керра), что и определяется датчиком.
· Минидиск (MD) (1992)
· Hi-MD (2004)
Лазерная запись
При записи данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, чтобы физически «прожечь» органический краситель записывающего слоя. Когда краситель нагревается выше определённой температуры, он разрушается и темнеет, изменяя отражательную способность «прожжённой» зоны. Таким образом при записи, управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование тёмных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как питы. При чтении лазер имеет значительно меньшую мощность, чем при записи, и не разрушает краситель записывающего слоя. Отражённый от отражающего слоя луч попадает на фотодиод, а если луч попадает на тёмный — «прожжённый» — участок, то луч почти не проходит через него до отражающего слоя и фотодиод регистрирует ослабление светового потока. Чередующиеся светлые и тёмные участки дорожки порождают изменение светового потока отражённого луча и переводятся в изменение электрического сигнала, который далее и преобразуется в биты информации электрической системой привода — «декодируется».
· Звуковой компакт-диск (1982) (CD)
· DTS (1993) - фонограмма к фильмокопии на отдельном компакт-диске
· DVD-Audio (1999) (DVD-A)
· SACD (1998) (Super audio compact disc, супераудиокомпакт-диск)Оптическая цифровая запись звука[править | править вики-текст]
Слева направо: SonyDynamicDigitalSound (SDDS); DolbyDigital(между отверстий перфорации); аналоговый оптический; метки (DTS).
Звуковое сопровождение к фильму печатается непосредственно на 35-мм киноплёнку оптическим методом в цифровом закодированном виде. При воспроизведении цифровой сигнал считывается специальной насадкой на кинопроектор и затем декодируется процессором в многоканальную фонограмму.
· DolbyDigital (1992)
· SDDS (1993)
Оцифровка звука
Цифровые аудиоформаты
Цифровые аудиоформаты
Запись звуковых данных производится в файл определенного формата, который сохраняется на электронных звуковых носителях.
· Нотные: MIDI (1982)
· Оцифрованный звук: OGG, MP3, WAV и т.п.
Цифровой звук — это аналоговый звуковой сигнал, представленный посредством дискретных численных значений его амплитуды[2].
Оцифровка звука — технология поделенным временным шагом и последующей записи полученных значений в численном виде[2].
Другое название оцифровки звука — аналогово-цифровое преобразование звука.
Оцифровка звука включает в себя два процесса:
· процесс дискретизации (осуществление выборки) сигнала по времени
· процесс квантования по амплитуде.
Процесс дискретизации по времени — процесс получения значений сигнала, который преобразуется с определенным временным шагом — шагом дискретизации . Количество замеров величины сигнала, осуществляемых в одну секунду, называют частотой дискретизации или частотой выборки, или частотой семплирования (от англ. « sampling» — «выборка»). Чем меньше шаг дискретизации, тем выше частота дискретизации и тем более точное представление о сигнале нами будет получено.
Это подтверждается теоремой Котельникова (в зарубежной литературе встречается как теорема Шеннона, Shannon). Согласно ей, аналоговый сигнал с ограниченным спектром точно описуем дискретной последовательностью значений его амплитуды, если эти значения берутся с частотой, как минимум вдвое превышающей наивысшую частоту спектра сигнала. То есть, аналоговый сигнал, в котором находится частота спектра равная Fm, может быть точно представлен последовательностью дискретных значений амплитуды, если для частоты дискретизации Fd выполняется: Fd>2Fm.
На практике это означает, что для того, чтобы оцифрованный сигнал содержал информацию о всем диапазоне слышимых частот исходного аналогового сигнала (0 — 20 кГц) необходимо, чтобы выбранное значение частоты дискретизации составляло не менее 40 кГц. Количество замеров амплитуды в секунду называют частотой дискретизации (в случае, если шаг дискретизации постоянен).
Основная трудность оцифровки заключается в невозможности записать измеренные значения сигнала с идеальной точностью.
Другие способы оцифровки
· Способ неоднородного квантования предусматривает разбиение амплитудной шкалы на уровни по логарифмическому закону. Такой способ квантования называют логарифмическим квантованием. При использовании логарифмической амплитудной шкалы, в области слабой амплитуды оказывается большее число уровней квантования, чем в области сильной амплитуды (при этом, общее число уровней квантования остается таким же, как и в случае однородного квантования). Аналогово-цифровое преобразование, основанное на применении метода неоднородного квантования, называется неоднородной импульсно-кодовой модуляцией — неоднородной ИКМ (Nonuniform PCM).
· Альтернативным способом аналогово-цифрового преобразования является разностная импульсно-кодовая модуляция — разностная ИКМ (англ. « Differential PCM» — DPCM). В случае разностной ИКМ квантованию подвергают не саму амплитуду, а относительные значения величины амплитуды. В полной аналогии с ИКМ, разностная ИКМ может сочетаться с использованием как однородного, так и неоднородного методов квантования. Разностное кодирование имеет много разных вариантов[3].
Схема кодировки звука
Терминология
· кодер – программа (или устройство), реализующая определенный алгоритм кодирования данных (например, архиватор, или кодер MP 3), которая в качестве ввода принимает исходную информацию, а в качестве вывода возвращает закодированную информацию в определенном формате.
· декодер – программа (или устройство), реализующая обратное преобразование закодированного сигнала в декодированный.кодек (от англ. « codec » - « Coder / Decoder ») - программный или аппаратный блок, предназначенный для кодирования/декодирования данных.
Принцип действия ЦАП
Цифровой сигнал, полученный с декодера, преобразовывается в аналоговый. Это преобразование происходит следующим образом:
1. Декодер ЦАП преобразует последовательность чисел в дискретный квантованный сигнал
2. Путем сглаживания во временной области из дискретных отсчетов вырабатывается непрерывный во времени сигнал
3. Окончательное восстановление сигнала производится путем подавления побочных спектров в аналоговом фильтре нижних частот
Звуковые форматы
Кодирование без потерь
Форматы без сжатия
1. MP1
2. MP2
3. MP3
4. MP4
5. MPCAU[en] (SND)
6. AUD
7. AIFF
8. AU
9. AA
10. AAC
11. AC3 (DolbyDigital)
12. ADX
13. AHX
14. AIFF
15. APE
· CDDA — формат, используемый в аудио-CD
· DSD — формат, используемый в SACD
· DXD - качество цифровой звукозаписи DXD по многим параметрам превосходит не только другие ИКМ-форматы, но и DSD.
· IFF-8SVX — InterchangeFileFormat
· IFF-16SV
· RAW — необработанные («сырые») замеры без какого-либо заголовка или синхронизации
· WAV — Microsoft Wave (Waveformaudioformat); разработан совместно с IBM
Форматы со сжатием звука без потерь[править | править вики-текст]
· FLAC (.flac) — свободный кодек из проекта Ogg
· LosslessAudio (.la)
· Lossless Predictive Audio Compression (LPAC; .pac)
· AppleLossless (.m4a)
· Monkey'sAudio (.ape)
· OptimFROG (.ofr)[1]
· RKAU (.rka)[2]
· Shorten (.shn)
· TTA — TrueAudio, свободный кодек
· TAK (.tak) — Tom’s lossless Audio Kompressor
· WavPack (.wv)
· Windows Media Audio 9 Lossless (.wma)
ADX — формат звука с максимальным битрейтом 1 Гбит/сPXD (.pxd) - формат компании PXD Media. Один из первых аудиокодеков без потерь (1997).
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Находясь за компьютером, рекомендуется периодически отдыхать, отвлекаться от экрана монитора, смотреть в окно, однако во время работы надо быть предельно внимательным. Во избежание несчастного случая, поражения электрическим током, поломки оборудования, рекомендуется выполнять следующие правила: 1. Не входить в помещение, где находится вычислительная техника без разрешения старшего (преподавателя). 2. Не включать без разрешения оборудование. 3. При несчастном случае, или поломке оборудования позвать старшего (преподавателя). Знать где находится пульт выключения оборудования (выключатель, красная кнопка, рубильник). 4. Не трогать провода и разъемы (возможно поражение электрическим током). 5. Не допускать порчи оборудования. 6. Не работать в верхней одежде. Запрещается: ·Касаться экрана и тыльной стороны монитора, проводов питания, устройств заземления, а также соединительных кабелей; ·Нарушать порядок включения и выключения устройств компьютера, пытаться самостоятельно устранять замеченную неисправность или поломку; ·Класть на аппаратуру посторонние предметы; ·Работать на компьютере с влажными руками или во влажной одежде; ·Не рекомендуется работать на компьютере при плохом освещении и при большом шуме в помещении, т.к. работа на компьютере требует постоянного внимания и контроля. При работе на компьютере необходимо: ·В случае появления запаха горелого, необычных звуков или произвольного выключения аппаратуры, необходимо отключить компьютер от сети и обратиться к опытным специалистам; ·Необходимо строго придерживаться положений, изложенных в инструкции по эксплуатации компьютера; ·Необходимо внимательно наблюдать за исправностью компьютера; ·Не загрязнять клавиатуру; ·Избегать ударов и изгибаний дискет;23 ·Не касаться руками окна считывания информации на дискете; ·Не вставлять и не вынимать дискету из дисковода во время обращения системы к дисководу; ·Не включать компьютер, если работа текущей программы не завершена. Приступая к работе на компьютере желательно:
1. Осмотреть рабочее место (расположение блоков и их состояние…).
2. Подобрать по высоте стул.
3. Монитор должен располагаться на уровне глаз и перпендикулярно углу зрения.
4. Экран монитора и защитный экран (с обеих сторон) должны быть чистыми.
5. Освещение должно соответствовать нормам санстанции.
6. Не рекомендуется располагать монитор около яркого источника света т.к. приходится повышать яркость и контрастность, что влечет за собой: увеличение нагрузки на глаза, излучения, выгорает люминофор экрана, сокращается срок службы монитора.
7. На мониторе не должно быть бликов, сильного контраста с внешним освещением.
8. Мышь располагается так, чтобы было удобно работать с ней. Провод должен лежать свободно. При работе с мышью по периметру коврика должно оставаться пространство не менее 2-5 см.
9. Клавиатуру следует располагать прямо перед пользователем, работающем на компьютере. По периметру оставляется свободное место 2-5 см.
1.Не входить в помещение, где находится вычислительная техника, без разрешения старшего (преподавателя).
2.Не включать без разрешения оборудование.
3.При несчастном случае или поломке оборудования позвать старшего (преподавателя). Знать, где находится пульт выключения оборудования (выключатель, красная кнопка, рубильник).
4Не трогать провода и разъёмы (возможно поражение электрически током)
5.Не допускать порчи оборудования.
6.Не работать в верхней одежде.
Письменная Экзаменационная Работа
Тема: Цифровое представление звуковой информации. определение звука. запись звука. оцифровка звука. схема кодировки звука. определение объёма звуковой информации. звуковые форматы. методы конвертирования файлов.
Выпускника: Ткаченко Артура Александровича
Группа:№1
Профессии: Мастер по обработке цифровой информации.
Мастер п/о: Чалкина Людмила Игоревна
Консультанты
МДК. 01.01.Кобельска Любовь Ивановна
МДК.02.01. Рябоконь Елена Николаевна
МДК 03.01.Коршикова Светлана Петровна
Работа допущена к защите с оценкой:___________________________
Утверждено
Зам.директора по УПР
ГПОУ «МПЛКХБ»
_______Е,Н,Рябоконь
«4»2016г
ЗАДАНИЕ
на выпускную письменную экзаменационную работу
Обучающемуся: Ткаченко Артуру Алексадровичу
Гр№1
Проффесия: Мастер по оброботке цифровой информации.
1. Тема письменной экзаменационной работы.
Цифровое представление звуковой информации.
2. Срок сдачи обучающимся законченной письменной экзаменационной работы
«04»апреля 2016г.
3. Исходные данные.
Цифровое представление звуковой информации. определение звука. запись звука. оцифровка звука. схема кодировки звука. определение объёма звуковой информации. звуковые форматы. методы конвертирования файлов.
4. Перечень подлежащих разработке задач / вопросов
Цифровое представление звуковой информации
определение звука.
запись звука. оцифровка звука.
5. Перечень графического / иллюстративного / практического материал
Воспроизведение звука.
6. Консультанты по письменной экзаменационной работе (с указанием относящихся к ним разделов проектов
Кобельская Любовь Ивановна – основная часть
Рябоконь Елена Николаевна – практическая часть
Коршикова Светлана Петровна - техника безопасности и охрана труда
Дата выдачи заданий «02» декабря 2015 г.
Руководитель________(подпись)
Задание принял к исполнению «___»________20__г
____________( подпись обучающегося )
Оглавление
1.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ: 2
ЦИФРОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗВУКА. ЗАПИСЬ ЗВУКА. ОЦИФРОВКА ЗВУКА. СХЕМА КОДИРОВКИ ЗВУКА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЁМА ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ. ЗВУКОВЫЕ ФОРМАТЫ. МЕТОДЫ КОНВЕРТИРОВАНИЯ ФАЙЛОВ. 2
1.1 Цифровое представление звуковой информации. 3
1.2 Определение звука. 6
1.3 Запись звука. 6
Цифровая звукозапись. 8
Магнитная цифровая звукозапись. 9
Магнитооптическая запись. 9
Лазерная запись. 10
1.4 Оцифровка звука. 11
Цифровые аудиоформаты.. 11
Линейное (однородное) квантование амплитуды.. 12
Другие способы оцифровки. 13
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП.. 14
1.5 Схема кодировки звука. 14
Кодирование оцифрованного звука перед его записью на носитель. 15
Помехоустойчивое и канальное кодирование. 17
Принцип действия ЦАП.. 17
Параметры, влияющие на качество звука при его прохождении по полному циклу. 17
1.6 Звуковые форматы.. 18
Кодирование без потерь. 18
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.. 19
1.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ:
ЦИФРОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗВУКА. ЗАПИСЬ ЗВУКА. ОЦИФРОВКА ЗВУКА. СХЕМА КОДИРОВКИ ЗВУКА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЁМА ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ. ЗВУКОВЫЕ ФОРМАТЫ. МЕТОДЫ КОНВЕРТИРОВАНИЯ ФАЙЛОВ.