Учреждение образования ” Гомельский Государственный университет имени Франциска Скорины”
Кафедра вычислительной математики и информатики
Реферат на тему:
«Способы записи аудиоинформации»
Выполнила: студентка группы М-52
Комендантова Е.В.
Принял: Орлов В.В.
Гомель 2002
Содержание
1. Природа звука
2. Восприятие звуковых раздражений
3. Частота, амплитуда, фаза - характеристики звука
4. Информация аналоговая, цифровая
4.1 Представление и способы передачи цифровой информации
5. Дискретизация звука
6. Способы записи информации
6.1 Бит в бит
6.2 Сжатие
6.3 Структура болванки CD-R
6.4 Запись CD-R
6.5 Запись CD-RW
Список используемых источников
Введение
Среди средств мультимедиа звук - явление особое. Вроде кошки, которая ухитряется существовать сама по себе наперекор всему. Текст и графика вроде бы неплохо сдружились друг с другом и постоянно идут рука об руку. Но при этом и часть своей самобытности потеряли - текст и графика сегодня редко встречаются по отдельности. В связке - другое дело, а вот порознь.
Звук, напротив, постоянно пребывает в одиночном плавании. А всё потому, что слишком жаден до внимания этот вид информации - всё на себя перетягивает. Звучит, к примеру, на странице Internet какая-нибудь мелодия - и вот уже и текст в голову не лезет, и картинки уже не так радуют глаз.
А с другой стороны, по этой же самой причине звук не прощает дилетантского подхода. Огрехи текста или картинки далеко не всякий разглядит. А вот фальшь, низкое качество созданной или обработанной нами композиции любой слушатель с не отдавленным русским медведем ухом в момент почувствует.
1. Природа звука
Мир наполнен самыми разнообразными звуками: тиканье часов и гул моторов, шелест листьев и завывание ветра, пение птиц и голоса людей. О том, как рождаются звуки и что они собой представляют, люди начали догадываться очень давно. Замечали, к примеру, что звук создают вибрирующие в воздухе тела. Ещё древнегреческий философ и учёный - энциклопедист Аристотель, исходя из наб- людений, верно объяснил природу звука, полагая, что звучащее тело создаёт попеременное сжатие и разрежение воздуха. Так, колеблющаяся струна то уплотняет, то разрежает воздух, а, благодаря упругости воздуха, эти чередующиеся воздействия передаются дальше в пространство - от слоя к слою, возникают упругие волны, достигая нашего уха, они воздействуют на барабанные перепонки и вызывают ощущение звука.
Звук-это волны сжатия и расширения, распространяющиеся в воздухе или иной среде. Они распространяются во всех направлениях от источника звуковых колебаний. Когда волны достигают вашего уха, расположенные в нём чувствительные «элементы» воспринимают эти вибрации, и мы слышим звук.
2. Восприятие звуковых раздражений
3. Частота, амплитуда - характеристики звука
Каждый звук характеризуется частотой (высотой звука), интенсивностью (громкостью). Частота-это количество звуковых колебаний в секунду; измеряется она в герцах (Гц). Чем больше частота, тем выше звук.
Человеческое ухо воспринимает не все частоты. Очень немногие слышат звуки с частотами ниже 16 Гц и выше 20 Гц. Частота звука самой низкой ноты на рояле равна 27 Гц, а самой высокой - чуть больше кГц. Наивысшая звуковая частота, которую могут передать вещательные ЧМ-радиостанций –15 кГц.
Громкость определяется амплитудой колебаний. Амплитуда звуковых колебаний зависит, в свою очередь, от мощности источника звука. Например, струна пианино при слабом ударе по клавише звучит тихо, поскольку размах её колебаний невелик. Если же ударить по клавише посильнее, размах колебаний струны увеличится. Громкость звука измеряется в децибелах (дБ). Шорох листьев имеет громкость около 20 дБ, обычный уличный шум-около 70, а близкий удар грома-до 120 дБ.
Важными параметрами являются частота квантования звуковых сигналов и раз рядность квантования. Частоты квантования показывают, сколько раз в секунду берутся выборки сигнала для преобразования в цифровой код. Обычно они лежат в пределах от 4–5 Кгц до 45–48 Кгц. Разрядность квантования характеризует число ступеней квантования и измеряется степенью числа 2.
Таблица 1
| Частотный диапазон | Вид сигнала | Частота квантования |
| 400 – 3500 Гц | Речь (едва разборчива) | 5.5 Кгц |
| 250 – 5500 Гц | Речь (среднее качество) | 11.025 Кгц |
| 40 – 10000 Гц | Качество звучания УКВ–приемника | 22.040 Кгц |
| 20 – 20000 Гц | Звук высокого качества | 44.100 Кгц |
4. Информация аналоговая и цифровая
В природе информация распространяется в виде сигналов, а все сигналы, как известно, имеют энергетическую природу. Они могут быть сильнее или слабее, им свойственно явление затухания. Сигналы разной интенсивности несут разную информацию. Информацию такого рода называют аналоговой. Аналоговая информация непрерывна, и мы никогда не встретим два листа на дереве, имеющих одинаковый цвет, или два облака на небе, имеющих одинаковую форму.
В компьютерах информация представляется в виде данных, которые имеют другую природу. Аналоговые сигналы заменяются числовым представлением. Чем больше яркость зелёного цвета на фотографии, тем большим числом в памяти компьютера представляется этот сигнал. То же относится и к красному, и к синему, и к серому цвету. То же относится и к звукам и к другим видам сигналов. Информацию, представленную в такой форме, называют цифровой. Цифровая информация дискретна, поскольку для представления бесконечного многообразия цветов, звуков и форм используется вполне определённое и конечное количество чисел.
Представление аналоговой информации в цифровом виде называется аналого-цифровым преобразованием. Чем больше разных чисел используется для такого преобразования, тем выше дискретность цифровой информации и тем выше её точность, то есть тем ближе цифровая информация к аналоговой.
4.1 Представление и способы передачи цифровой информации
Представление информации в виде цифровых данных не случайно выбрано в качестве основополагающего принципа работы компьютера. У аналоговых сигналов слишком многое зависит от интенсивности, а она постепенно уменьшается в процессе затухания. Другое дело-цифровые данные. Здесь всё просто: сигнал либо есть, либо его нет.
Цифровые данные по проводнику передаются путём смены текущего напряжения: нет напряжения-"0",есть напряжение-"1". Существует два способа передачи информации по физически передающей среде: цифровой и аналоговый.
При цифровом (узкополосном способе передачи) данные.
Передаются в их естественном виде на единой частоте. Он позволяет передавать только цифровую информацию, обеспечивает в каждый данный момент времени возможность использования передающей среды только двумя пользователями и допускает нормальную работу только на ограниченные расстояния. В то же время узкополосной способ передачи обеспечивает высокую скорость обмена данными - до 10 Мбит/с и позволяет создавать легко конфигурируемые вычислительные сети. Подавляющее число локальных вычислительных сетей использует узкополосную передачу.
Аналоговый способ передачи цифровых данных обеспечивает широкополосную передачу за счёт использования в одном канале сигналов различных несущих частот.
При аналоговом способе передачи происходит управление параметрами сигнала несущей частоты для передачи по каналу связи цифровых данных. Сигнал несущей частоты представляет собой гармоническое колебание, описываемое уравнением:
X=Xmax*sin,
где Xmax -амплитуда колебаний; - частота; t -время; -начальная фаза колебаний.
Передать цифровые данные по аналоговому каналу можно, управляя одним из параметров сигнала несущей частоты: амплитудой, частотой или фазой. Так как необходимо передавать данные в двоичном виде, то можно предложить следующие способы управления: амплитудный, частотный, фазовый.
Амплитудная модуляция:"0"-отсутствие сигнала, то есть отсутствие колебаний несущей частоты;"1"-наличие сигнала, то есть наличие колебаний несущей частоты.
Частотная модуляция предусматривает передачу сигналов 0 и 1 на разной частоте. При переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 происходит изменение сигнала несущей частоты.
Фазовая модуляция: при переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 меняется фаза колебаний, то есть их направление.
5. Дискретизация
Процесс записи и воспроизводства звука в компьютере в самых общих чертах выглядит следующим образом.
В состав звуковой платы входит аналогово-цифровой преобразователь (АЦП или ADC-Analog-to-DigitalConverter), который при записи преобразует аналоговые звуковые колебания в понятные компьютеру комбинации битов. Для таких цифровых сигналов компьютер используется либо просто в качестве магнитофона, либо как микшерский пульт, либо как целая студия звукозаписи. При воспроизведении цифро-аналоговый преобразователь превращает записанные и обработанные «цифровые» звуки в нечто слышимое.