Способи запису аудіоінформації

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство освіти Республіки Білорусь

Установа освіти "Гомельський державний університет імені Франциска Скорини"
Кафедра обчислювальної математики та інформатики
Реферат на тему:
«Способи запису аудіоінформації»
Виконала: студентка групи М-52
Комендантова Є.В.
Прийняв: Орлов В.В.
Гомель 2002

Зміст

Введення

1. Природа звуку
2. Сприйняття звукових подразнень
3. Частота, амплітуда, фаза - характеристики звуку
4. Інформація аналогова, цифрова
4.1 Представлення та способи передачі цифрової інформації
5. Дискретизація звуку
6. Способи запису інформації
6.1 Біт на біт
6.2 Стиснення
6.3 Структура болванки CD-R
6.4 Запис CD-R
6.5 Запис CD-RW
Список використаних джерел

Введення
Серед засобів мультимедіа звук - явище особливе. Начебто кішки, яка примудряється існувати сама по собі наперекір всьому. Текст і графіка начебто непогано здружилися один з одним і постійно йдуть рука об руку. Але при цьому і частину своєї самобутності втратили - текст і графіка сьогодні рідко зустрічаються окремо. У зв'язці - інша справа, а от порізно.
Звук, навпаки, постійно перебуває в одиночному плаванні. А все тому, що занадто жадібний до уваги цей вид інформації - все на себе перетягує. Звучить, наприклад, на сторінці Internet якась мелодія - і ось вже і текст в голову не лізе, і картинки вже не так радують око.
А з іншого боку, з цієї ж самої причини звук не прощає дилетантського підходу. Огріхи тексту або картинки далеко не всякий розгледить. А ось фальш, низька якість створеної або обробленої нами композиції будь-якої слухач з не отдавленним російським ведмедем вухом в момент відчує.

1. Природа звуку
Світ наповнений найрізноманітнішими звуками: цокання годинника і гул моторів, шелест листя і завивання вітру, спів птахів і голоси людей. Про те, як народжуються звуки і що вони собою являють, люди почали здогадуватися дуже давно. Чи помічали, приміром, що звук створюють вібруючі в повітрі тіла. Ще давньогрецький філософ і вчений - енциклопедист Аристотель, виходячи з наб-режень, вірно пояснив природу звуку, вважаючи, що звучить тіло створює поперемінне стиснення і розрідження повітря. Так, коливається струна то ущільнює, то розріджує повітря, а, завдяки пружності повітря, ці чергуються впливу передаються далі в простір - від шару до шару, виникають пружні хвилі, досягаючи нашого вуха, вони впливають на барабанні перетинки і викликають відчуття звуку.
Звук-це хвилі стиснення і розширення, що розповсюджуються в повітрі чи іншому середовищі. Вони поширюються у всіх напрямках від джерела звукових коливань. Коли хвилі досягають вашого вуха, розташовані в ньому чутливі «елементи» сприймають ці вібрації, і ми чуємо звук.

2. Сприйняття звукових подразнень

Звукові хвилі, проходячи через зовнішній слуховий прохід, викликають коливання барабанної перетинки і передаються слуховим кісточках, а з них-на перетинку овального вікна, провідного в переддень равлики. Виник коливання приводить в рух перилімфі (прозору рідину в щелевидное просторі між лабіринтом перетинчастим і кістковим) і ендолімфи (порожнина перетинчастого лабіринту) внутрішнього вуха і сприймається волокнами основний перетинки, що несе на собі клітини кортиева органу (периферичний кінець слухового аналізатора). Високі звуки з великою частотою коливань сприймаються короткими волокнами, розташованими у підстави равлика, і передаються волоскам клітин кортиева органу. При цьому порушуються не всі клітини, а тільки ті, які знаходяться на волокнах певної довжини. Отже, первинний аналіз звукових сигналів починається вже в кортієвого органі, з якого порушення по волокнах слухового нерва передається в слуховий центр кори головного мозку в скроневій частці, де відбувається їх якісна оцінка.


3. Частота, амплітуда - характеристики звуку
Кожен звук характеризується частотою (висотою звуку), інтенсивністю (гучністю). Частота-це кількість звукових коливань у секунду; вимірюється вона в герцах (Гц). Чим більше частота, тим вище звук.
Людське вухо сприймає не всі частоти. Дуже небагато чують звуки з частотами нижче 16 Гц і від 20 Гц. Частота звуку найнижчою ноти на роялі дорівнює 27 Гц, а найвищою - трохи більше кГц. Найвища звукова частота, яку можуть передати мовні ЧС-радіостанцій -15 кГц.
Гучність визначається амплітудою коливань. Амплітуда звукових коливань залежить, у свою чергу, від потужності джерела звуку. Наприклад, струна піаніно при слабкому ударі по клавіші звучить тихо, оскільки розмах її коливань невеликий. Якщо ж вдарити по клавіші сильніше, розмах коливань струни збільшиться. Гучність звуку вимірюється в децибелах (дБ). Шерех листя має гучність близько 20 дБ, звичайний вуличний шум-близько 70, а близький удар грому-до 120 дБ.
Важливими параметрами є частота квантування звукових сигналів і раз рядність квантування. Частоти квантування показують, скільки разів в секунду беруться вибірки сигналу для перетворення в цифровий код. Зазвичай вони лежать в межах від 4-5 Кгц до 45-48 Кгц. Розрядність квантування характеризує число щаблів квантування і вимірюється ступенем числа 2.
Таблиця 1
Частотний діапазон
Вид сигналу
Частота квантування
400 - 3500 Гц
Мова (ледь розбірлива)
5.5 Кгц
250 - 5500 Гц
Мова (середня якість)
11.025 Кгц
40 - 10000 Гц
Якість звучання УКХ-приймача
22.040 Кгц
20 - 20000 Гц
Звук високої якості
44.100 Кгц

4. Інформація аналогова і цифрова
У природі інформація поширюється у вигляді сигналів, а всі сигнали, як відомо, мають енергетичну природу. Вони можуть бути сильнішим чи слабшим, їм властиве явище затухання. Сигнали різної інтенсивності несуть різну інформацію. Інформацію такого роду називають аналогової. Аналогова інформація неперервна, і ми ніколи не зустрінемо два аркуші на дереві, що мають однаковий колір, або дві хмари на небі, що мають однакову форму.
У комп'ютерах інформація представляється у вигляді даних, які мають іншу природу. Аналогові сигнали замінюються числовим поданням. Чим більше яскравість зеленого кольору на фотографії, тим більшим числом в пам'яті комп'ютера представляється цей сигнал. Те ж відноситься і до червоного, і до синього, і до сірого кольору. Те ж відноситься і до звуків і до інших видів сигналів. Інформацію, представлену в такій формі, називають цифровий. Цифрова інформація дискретна, оскільки для подання нескінченного різноманіття квітів, звуків і форм використовується цілком визначене і кінцеве кількість чисел.
Подання аналогової інформації в цифровому вигляді називається аналого-цифровим перетворенням. Чим більше різних чисел використовується для такого перетворення, тим вище дискретність цифрової інформації і тим вище її точність, тобто тим ближче цифрова інформація до аналогової.
4.1 Представлення та способи передачі цифрової інформації
Представлення інформації у вигляді цифрових даних не випадково обрано в якості основного принципу роботи комп'ютера. У аналогових сигналів дуже багато що залежить від інтенсивності, а вона поступово зменшується в процесі загасання. Інша справа-цифрові дані. Тут все просто: сигнал або є, або його немає.
Цифрові дані по провіднику передаються шляхом зміни поточного напруги: немає напруги-"0", є напруга-"1". Існує два способи передачі інформації з фізично передавальної середовищі: цифровий і аналоговий.
При цифровому (вузькополосному способі передачі) дані.
Передаються у їх природному вигляді на єдиній частоті. Він дозволяє передавати лише цифрову інформацію, забезпечує в кожен даний момент часу можливість використання середовища передачi тільки двома користувачами і допускає нормальну роботу тільки на обмежені відстані. У той же час вузькосмуговій спосіб передачі забезпечує високу швидкість обміну даними - до 10 Мбіт / с і дозволяє створювати легко конфігуруються обчислювальні мережі. Переважна кількість локальних обчислювальних мереж використовує узкополосную передачу.
Аналоговий спосіб передачі цифрових даних забезпечує широкосмугову передачу за рахунок використання в одному каналі сигналів різних несучих частот.
При аналоговому способі передачі відбувається управління параметрами сигналу несучої частоти для передачі по каналу зв'язку цифрових даних. Сигнал несучої частоти є гармонійне коливання, що описується рівнянням:
X = Xmax * sin,
де Xmax-амплітуда коливань; - частота; t-час;-початкова фаза коливань.
Передати цифрові дані по аналоговому каналу можна, керуючи одним з параметрів сигналу несучої частоти: амплітудою, частотою або фазою. Так як необхідно передавати дані в двійковому вигляді, то можна запропонувати наступні способи управління: амплітудний, частотний, фазовий.
Амплітудна модуляція: "0"-відсутність сигналу, тобто відсутність коливань несучої частоти; "1"-наявність сигналу, тобто наявність коливань несучої частоти.
Частотна модуляція передбачає передачу сигналів 0 і 1 на різній частоті. При переході від 0 до 1 та від 1 до 0 відбувається зміна сигналу несучої частоти.
Фазова модуляція: при переході від 0 до 1 і від 1 до 0 змінюється фаза коливань, тобто їх напрям.

5. Дискретизація
Процес запису і відтворення звуку в комп'ютері в найзагальніших рисах виглядає наступним чином.
До складу звуковий плати входить аналогово-цифровий перетворювач (АЦП або ADC-Analog-to-Digital Converter), який під час запису перетворює аналогові звукові коливання в зрозумілі комп'ютера комбінації бітів. Для таких цифрових сигналів комп'ютер використовується або просто в якості магнітофона, або як мікшерський пульт, або як ціла студія звукозапису. При відтворенні цифро-аналоговий перетворювач перетворює записані та оброблені «цифрові» звуки в щось чутне.
Дискретизацією називається перший етап описаного процесу - перетворення вихідних аналогових звукових сигналів у цифрові, які можна зберегти, обробити і в подальшому відтворити. При цьому, природно, сигнал не може бути перетворений цілком в цифровому вигляді зберігаються його окремі «фотознімки» (вибірки або миттєві значення сигналу в певні моменти часу). Чим вище частота вибірок, тим точніше «цифрова копія» звуку відповідає оригіналу.

6. Способи запису аудіоінформації
Тривалість звучання стандартного компакт-диска складає 74 хвилини. Структура інформації на диску наступна. На початку диска розташовується так звана вступна зона. Тут розташовується різна спеціальна інформація про формат диска, структурі і адреси звукових фрагментів. За цією областю розташовується невеликий зазор (близько двох секунд) і починається програмна зона, що містить в собі, власне, звукові дані. Вивідна зона служить кордоном диска.
6.1 Біт на біт
Інформацію на диск у даному випадку записується як є, тобто її поміщають на 74 хвилини. У цьому випадку одержуємо великий розмір файлів. На звичайному компакт-диску, наприклад, частота дискретизації аудіо складає-441 000 Гц, а значення сигналу описано 16 бітами. Таким чином, на опис однієї секунди аудіо в форматі CD-DA витрачається 176400 байт (172 Кбайт), однієї хвилини-10 Мбайт.
6.2 Стиснення
Застосування стиснення дозволяє зменшити розміри файлів. Є два типи стиснення-з втратами якості і без втрат якості. При згадці про стиснення аудіо мається на увазі стиснення з втратами якості. Будь-яке стиснення інформації призводить до погіршення її якості. Однак у процесі еволюції людський слух навчився адаптуватися до деяких видів перешкод, не помічаючи їх присутності в прийнятої аудіоінформації.

6.3 Структура болванки CD-R
Перш ніж почати опис форматів запису, необхідно окреслити саму структуру записуваного диска, щоб зрозуміти, які процеси відбуваються при його записи. Отже, у структурі CD-R диску можна виділити чотири основних шару (п'ятий - зображення, нанесене на поверхню диска), що наносяться поетапно. Спочатку виготовляється пластмасова основа диска - полікарбонат (Е), яка складає основну частину CD-R і надає йому необхідну міцність і форму. Далі, на готову пластмасову форму наноситься активний шар (D) / dye /. Саме цей шар дозволяє здійснювати запис на диск і визначає його надійність і якість зчитування інформації в подальшому. На сьогоднішній день широко використовується два типи активного шару: цианинов і фталоцианин. Ціанінові барвники має синьо-зеленим (колір "морської хвилі") або насичено синім відтінком робочої поверхні, фталоцианин, в більшості випадків, практично безбарвний, з блідим відтінком салатового або золотистого кольору. Ціанінові барвники більш терпимо до граничних сполученням потужності читання / запису, ніж "золотий" фталоціанінових, тому часто диски на основі ціанінових шару простіше зчитувати на деяких дисководах. Фталоцианин - кілька більш сучасна розробка. Диски на основі цього активного шару менш чутливі до сонячного світла та ультрафіолетового випромінювання, що сприяє збільшенню довговічності записаної інформації і декілька більш надійному зберіганню в несприятливих умовах. Після того, як на полікарбонатовим заготівлю було завдано dye, диск покривається спеціальним шаром світлоповертального матеріалу (C). У звичайних CD-ROM для цієї мети застосовується алюміній, в CD-R дисках ж застосовується чисте срібло, що дозволяє домогтися 65-80%-го коефіцієнта відображення. Завершальним етапом виготовлення диска є нанесення захисного шару (В), на який надалі можливе нанесення зображень (А). Найбільш поширеним і простим у виготовленні захисним шаром є спеціальний лак.
У програвачі є електродвигун зі яка стежить систе, мій, які забезпечують точне зчитування доріжки лазерним променем і незмінну лінійну швидкість зчитування. Тому швидкість обертання диска непостійна і змінюється від 500 об. / Хв. для внутрішньої частини диска, з якою починається зчитування, до 200 об. / Хв. для зовнішньої. Спеціальний оптико-електронний блок має пристрої для стабілізації випромінювання лазера, автоматичної фокусування, спостереження за доріжкою при плині диска і вибору треків диска для зчитування.
Для зчитування інформації з CD-ROM використовується напівпровідниковий діод з фокусує і стежить оптичної системою. Внутрішня поверхня диска, на яку кладуть диск на підставку (в касету) дисководу, перебуває не у фокусі оптичної системи лазерного випромінювача. Діаметр світлового плями від лазера, що створює сходитися конус світла, близько 1 мм. Тому помірні забруднення неробочій поверхні, наприклад, порошинки на ній, відбитки пальців і навіть невеликі подряпини практично не впливають на відтворення.
6.4 Запис CD-R
На СD-R інформація записується за допомогою CD рекодера. Енергія променя лазера поглинається органічним барвником болванки, внаслідок чого він змінює свою відбивну здатність. Іноді цей процес називають "пропаленням", що насправді не зовсім точно відображає процес формування "пітів" - ділянок шару з погіршеної прозорістю. Зчитуються такі болванки трохи гірше, ніж звичайні CD-ROM диски, через наявність додаткового шару, що зменшує коефіцієнт відбиття. Велике значення має і якість формування "пітів" на диску, що залежить як від властивостей органічного барвника, так і від самого CD рекордера. Коли лазерний промінь високої інтенсивності фокусується на цьому шарі, колір барвника змінюється, що, у свою чергу, веде до зміни здатності, що відображає даної точки. Під впливом променя стандартного лазера CD-ROM - з меншою потужністю, ніж записуючий промінь CD-R, - змінили колір точки відображають менше світла, і це дозволяє накопичувачу розпізнавати записані дані. Процес зміни кольору шару барвника незворотній, тому диски CD-R допускають тільки однократний запис. (Строго кажучи, писати на CD-R можна і в кілька сеансів, але всякий раз починати запис потрібно на новій ділянці диска).
6.5 Запис CD-RW
CD-RW, стандарт перезаписуваних CD-дисків, - це скорочення від CD-Rewritable, тобто перезаписуваний CD. Різниця між CD-RW і CD-R полягає в тому, що диски CD-RW можуть бути стерті і повторно записані, в той час як на дисках CD-R можлива тільки одноразова запис. В іншому, вони використовуються так само, як і диски CD-R. Технологія запису інформації на CD-RW диски трохи відрізняється від CD-R. Приводи CD-RW використовують технологію зміни фази. Замість створення "бульбашок" і деформацій записуваного шару барвника використовується тонкого шару матеріалу, що відображає здатність якого змінюється при зовнішніх впливах. Під впливом лазерного променя помірної потужності, яка називається потужністю запису (write power), цей шар нагрівається, а при охолодженні його матеріал кристалізується. При нагріванні променем більшої потужності (потужність стирання, або erase power) відбувається перехід матеріалу в аморфний стан. У кристалічному стані шар краще відбиває світло, і накопичувач отримує можливість зчитувати дані. Для зчитування даних в накопичувачах CD-RW використовується лазерний промінь, потужність якого (потужність читання, або read power) менше, ніж у записуючих і стираючих променів.

Список використаних джерел
1. Новітній самовчитель роботи на комп'ютері під редакцією С. Симоновича, Москва, 1999, 656 с.
2. Новітня енциклопедія персонального комп'ютера 2000 Москва, «Олма-Пресс», 2000, 848 с.
3. Скотт Мюллер "Модернізація та ремонт персонального комп'ютера» - Москва, Біном, 1997, 886 с.
4. Популярна медична енциклопедія головний редактор Б.В. Петровський-Москва, "Радянська енциклопедія", 1984, 704 с.
5. Енциклопедичний словник юного фізика-Москва, 1984, 352 с.
6. Н.Є. Ковальов, Л.Д. Шевчук, О.І. Щуренко Біологія для підготовчих відділень медичних інститутів-Москва, "Вища школа", 1986, 384 с.
7. Кінтуель Т. "Керівництво програміста по роботі зі звуком": Переклад з англ. - Москва: ДМК, 2000.
8. Секунь Н.Ю. "Обробка звуку на РС: Найбільш повне керівництво в оригіналі". - Санкт-Петербург, 2001.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Програмування, комп'ютери, інформатика і кібернетика | Реферат
43.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Система обробки аудіоінформації Підсистема фільтрації і обробки сигналу
Схема бібліографічного запису
Пристрої запису інформації
Тактика контролю і запису переговорів
Відтворення та стирання магнітного запису
Особливості запису сигналів зображення
Захист файлів від запису
Пристрої та системи запису і відтворення інформації
Принцип подвійного запису на рахунках бухгалтерського обліку.
© Усі права захищені
написати до нас