Презентация по информатике на тему Кодирование звуковой информации

Урок №6

Дата проведения: _____________

Предмет: Информатика

Группа: №6

Тема урока: Кодирование звуковой информации

Цель урока:

• дать учащимся представление о звуке в природе и способах представления звука

• помочь учащимся усвоить понятие кодирования звуковой информации в компьютере

• воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.

• развитие мышления, познавательных интересов

Ход урока

1. Орг. момент.

2. Объяснение нового материала.

3. Закрепление материала.

4. Домашнее задание.

5. Итог урока

1. Организационный момент

Приветствие, проверка присутствующих.

Знакомлю учащихся с темой урока, с его целями.

Учащиеся записывают дату и тему урока в тетрадь.

2. Объяснение нового материала.

Звук в природе. Графическое представление звука

Звуковые колебания. Звук - продольные колебания слоёв воздуха.

Мысленно разделим окружающее нас пространство на тонкие концентрические слои сферической формы, в центре которых находится источник звука. В процессе звучания тело совершает продольные колебания. Представим, что колебания гортани человека или акустических динамиков возбуждают в близлежащих к ним слоях колебания такой же частоты. Те, в свою очередь, вызывают колебания соседних слоёв, и так далее. Этот процесс можно сравнить с цепной реакцией.

Частота - физическая величина, показывающая, сколько колебаний произошло за 1 секунду. Измеряется в герцах.

Запись на доске: Герц (Гц) - количество колебаний за 1 секунду. Учащиеся записывают в тетрадь.Звуковые колебания можно представить в виде графика, горизонтальная ось которого - время, а вертикальная ось - амплитуда. Демонстрирую звуковые фрагменты. Послушаем, как звучит простая волна синусоидальной формы с частотой 60 Гц. Относится к низким частотам:

Увеличиваю частоту до 1000 Гц - относится к средним частотам. А теперь послушаем 18000 Гц. Еле слышный свист. Кроме того, простейшая волна может иметь различные формы. Демонстрирую.

КВАДРАТНАЯ

ПИЛООБРАЗНАЯ

ТРЕУГОЛЬНАЯ

Так выглядит шум

Спектр частот, которые способно воспринимать человеческое ухо, лежит в пределах от 16 до 22 кГц. Частоты голоса человека расположены в средней части спектра. Человек лучше всего слышит средние частоты, по мере уменьшения или увеличения частоты чувствительность уха снижается. Демонстрирую график

В природе нет звука, который бы имел одну определённую частоту. Голоса птиц, крики животных, музыка, пение складываются из нескольких частот, звучащих одновременно. Здесь видно, что волна состоит из множества волн, сложенных в одну. Демонстрирую музыкальный фрагмент.

Давайте сделаем вывод, что же такое звук?

Под запись:

Звук - волна с непрерывно изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота, тем выше тон.

Представление звука в компьютере

Каким же образом компьютер воспринимает звук? Можно воспользоваться микрофоном. Микрофон - устройство, преобразующее звуковые колебания в переменный электрический ток с изменяющейся частотой и амплитудой - силой тока. Если представить этот ток в виде графика зависимости силы тока от времени, то форма кривой будет абсолютно идентичной графическому представлению звуковой волны.

Под запись:

В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация - непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временнЫе участки. В файл записываются значения амплитуд на каждом таком отрезке времени.

Современная звуковая карта способна измерять значение амплитуды 96000 раз в секунду, то есть вход звуковой карты работает с максимальной частотой 96 кГц. Эту частоту называют частотой дискретизации. Она определяет качество звука. Но это слишком высокое значение, такую частоту применяют при записи звука в научных целях: запись ультразвука - голоса дельфинов, китов, различных животных. Для примера: частота дискретизации записи музыки наивысшего качества = 44100 Гц.

Чем выше частота дискретизации, тем более качественной будет оцифровка. Как следует из теоремы Котельникова, частота дискретизации должна превышать наибольшую необходимую частоту сигнала в два раза.

используемые частоты дискретизации звука:

• 8 000 Гц - телефон, достаточно для речи;

• 11 025 Гц;

• 22 050 Гц - радио, кассетный магнитофон;

• 44 100 Гц - аудио компакт-диск;

• 48 000 Гц - DVD, DAT.

Помимо частоты дискретизации на качество влияет глубина кодирования. Мы уже знакомы с тем, что в 1 байт можно записать число от 0 до 255, а в 2 байта - от 0 до 65535. и так далее. Так вот, каждое значение амплитуды можно записать одним байтом, двумя, тремя, четырьмя или даже пятью. Фактически, глубина кодирования это количество уровней громкости. При этом форма волны при использовании двух байтов для одного значения амплитуды будет наиболее приближена к натуральной, чем при использовании 1 байта, в этом случае форма волны будет искажённой. Для записи звука высочайшего качества достаточно 16ти битной глубины.

Под запись:

Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.

Определения:

Частота дискретизации (или частота сэмплирования) показывает, какое количество раз звуковая карта произведёт замер амплитуды аналогового сигнала. Измеряется в Герцах, хотя обычно применяют килогерцы.

Глубина кодирования - количество байтов, отводимых для записи одного значения амплитуды звука.

3.Закрепление материала

Вопросы:

1. Что такое звук в природе?

2. Что такое частота звука?

3. Какой спектр частот мы можем слышать?

4. Какие параметры определяют качество звука?

5. Что такое временная дискретизация?

6. Что такое глубина кодирования?

   4. Домашнее задание

Выучить способы представления звука.

Выучить определения: Герц, звука, частоты дискретизации и глубины кодирования.

5.Итог урока

Сегодня на уроке мы получили представление о звуке в природе и способах представления звука. Усвоили понятие кодирования звуковой информации в компьютере.