Запись изображений и звука

Запись изображений и звука

Код ОГЭ по информатике: 2.2.1. Запись изображений и звука с использованием различных устройств

Графическая и звуковая информация может быть представлена в аналоговой или дискретной форме. При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, непрерывно изменяющихся во времени. При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, и значения ее изменяются скачкообразно.

Для компьютерной обработки звука и изображений они должны быть представлены в цифровой, дискретной форме. Преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных закодированных значений называется дискретизацией.

Запись звука

Звук — это звуковая волна с непрерывно меняющимися амплитудой и частотой. Частота сигнала определяет тон звука: чем она больше, тем тон звука выше. Амплитуда определяет громкость звука: чем она больше, тем звук громче.

Для оцифровки (дискретизации) звука он разбивается на составляющие, каждой из которых присваивается числовой код. Дискретизацию звукового сигнала осуществляет звуковая карта компьютера (или видеоадаптер), а именно — ее аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

Звуковая карта представляет собой небольшую плату с набором микросхем со специальными разъемами для подключения микрофона, динамиков, клавиатуры и других устройств. Звуковые карты предоставляют широкий спектр возможностей работы со звуком, например, запись звука с микрофона или конструирование сложных полифонических мелодий.

Запись звука происходит через микрофон, который создает непрерывный электрический сигнал, а воспроизведение — через динамики (акустические колонки) или наушники, которые звучат также под действием непрерывного электрического сигнала. В результате происходит преобразование аналоговой формы представления звука в дискретную и обратное преобразование из дискретной формы в аналоговую. Первый процесс называется аналого-цифровым преобразованием (АЦП), второй — цифро-аналоговым преобразованием (ЦАП). Звуковая карта совмещает функции АЦП и ЦАП.

Преобразователь АЦП через определенные интервалы времени (с определенной частотой) измеряет уровень звукового сигнала на входе и сохраняет эту числовую величину на диске. Последовательность этих чисел и составляет звуковой файл.

Чем чаще измеряется уровень звукового сигнала, тем точнее цифровой сигнал воспроизводит форму аналогового. Этот параметр называется частотой дискретизации, или частотой сэмплирования. Она может принимать значения от 8 до 48 кГц.

Напряжение на входе звуковой карты измеряется с некоторой точностью, зависящей от разрядности сохраняемого числа. Этот параметр называется глубиной, или разрядностью звука (битрейтом, англ. bit rate). Современные 16–битные звуковые карты обеспечивают 16–битную глубину кодирования звука, что дает возможность кодирования 65 536 (= 2¹⁶) различных уровней громкости.

На аудиодисках звуковая информация представлена с частотой дискретизации 44,1 кГц (вдвое выше того, что может слышать человеческое ухо) и глубиной звука 16 бит. Современные профессиональные звуковые карты могут записывать звук с частотой 96 кГц и 4–байтной глубиной звука (и даже выше), что обеспечивает высокое качество кодирования.

После оцифровки звука используют специальные программы редактирования звуковых файлов (редакторы звукозаписей) для монтажа музыки, ее реставрации, добавления спецэффектов и т. п.

Оцифрованный звук представляется в звуковых редакторах в наглядной форме, поэтому операции копирования, перемещения и удаления частей звуковой дорожки легко осуществить с помощью мыши. Кроме того, можно накладывать звуковые дорожки друг на друга (микшировать звуки) и применять различные акустические эффекты (эхо, воспроизведение в обратном направлении и др.).

Звуковые редакторы позволяют также изменять качество цифрового звука и объем звукового файла, изменяя частоту дискретизации и глубину кодирования. Оцифрованный звук можно сохранять в звуковых файлах в универсальном формате без сжатия WAV или в формате со сжатием МР3.

Непосредственная запись звуковой волны приводит к большим размерам файлов. Поэтому было разработано множество форматов звуковых файлов, позволяющих сохранять звук более компактно. Файлы, сжатые с потерей качества, называются lossy (например, MP3, OGG, WMA), файлы без потери качества — loseless (например, WAV, FLAC). В lossy–форматах применяется не только сжатие, но и специальное кодирование звука, выбрасывается часть информации, недоступная человеческому слуху, которую нельзя будет восстановить. В некоторых loseless–форматах также происходит сжатие, но обратимое. Наиболее часто используемые форматы звуковых файлов:

• WAVE (.wav) — широко распространенный формат для хранения звуковых файлов. Файлы в этом формате имеют большой размер, зависящий от частоты дискретизации, глубины звука, его продолжительности, моно– или стереозвука.
• MPEG-3 (.mp3) — наиболее популярный формат звуковых файлов. При кодировании из мелодии удаляются звуки, не воспринимаемые человеческим ухом (обычно человек воспринимает диапазон от 20 Гц до 20 кГц).
• MIDI (.mid) — эти файлы содержат не сам звук, а команды для его воспроизведения (звук синтезируется). Если звуковая карта не содержит синтезатора, то такой звук воспроизводиться не будет.
• Real Audio (.ra, .ram) — разработан для воспроизведения звука в Интернете в режиме реального времени. Имеет не очень высокое качество записи, но небольшой размер, который достигается методами сжатия.
• MOD (.mod) — музыкальный формат, сохраняющий образцы оцифрованного звука. Эти образцы можно использовать как шаблоны для собственных звуковых произведений. Файлы в этом формате содержат набор образцов звука, ноты и информацию о длительности. Каждая нота воспроизводится с помощью одного из имеющихся в начале файла звуковых шаблонов. Такой файл, в отличие от MIDI–файла, полностью задает звук, что позволяет воспроизводить его на любой компьютерной платформе.

◊ Пример. Звук воспроизводится в течение 5 секунд при частоте 44,1 кГц и глубине звука 8 бит. Определить его размер (в Мб).
Решение. 44 100 Гц • 5 с • 8 бит =1 764 000 бит = 220 500 байт = 215 Кб = 0,2 Мб.
Ответ: 0,2 Мб.

Запись изображений

К компьютеру могут быть подключены цифровые фотокамеры, видеокамеры (веб-камеры) и ТВ–тюнеры, что позволяет получать фотоснимки и видеоизображение непосредственно в цифровом (компьютерном) формате.

Для получения высококачественных фотографий применяются цифровые фотоаппараты. Для сохранения фотографий они используют модули флеш-памяти или жесткие диски маленького размера. Запись изображений на жесткий диск компьютера может осуществляться путем подключения камеры к компьютеру.

Если установить в компьютер специальную плату (ТВ–тюнер) и подключить к ее входу телевизионную антенну, то появляется возможность просматривать телевизионные передачи непосредственно на компьютере.

Для трансляции видео по компьютерным сетям используются веб–камеры.

Существуют программы, предназначенные для просмотра и организации изображений (так называемые графические просмотрщики). Они осуществляют просмотр, упорядочение и публикацию цифровых фотографий, конвертирование графических файлов из одного формата в другой и др. Наиболее развитые программы этого класса содержат ряд инструментов для обработки изображений, в том числе и пакетной. Примерами таких программ являются ACDSee, XnView, IrfanView, Picasa.

Конспект урока по информатике «Запись изображений и звука».

Вернуться к Списку конспектов по информатике.