“Гусляр” Игоря Лученка

Министерство культуры Республики Беларусь

Учреждение образования «Белорусская государственная академия музыки»

 

 

 

 

 

Аналоговый и цифровой звук.

Опыт создания мультимедийной презентации

по теме «“Гусляр” Игоря Лученка».

 

 

 

 

Реферат по курсу «Основы

информационных технологий»

студентки магистратуры

кафедры хорового дирижирования

Гаврусёнок Е.В.

 

Научный руководитель –

старший преподаватель

Сушкевич Н. С.

 

 

 

 

 

МИНСК, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ	3
ГЛАВА 1. Аналоговый и цифровой звук.
1.1. Аналоговый и цифровой звук: история, характеристика.	5
1.2. Аналого-цифровое (АЦП) и цифро-аналоговое (ЦАП) преобразование звука. 1.3. Хранение и обработка звука. Аппаратура и программное обеспечение.	8   14
ГЛАВА 2. Опыт создания мультимедийной презентации. 2.1. Создание мультимедийной презентации. 2.2. Назначение и структура  презентации.	26 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	31
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ РЕЗЮМЕ	33 34
Приложение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

XXI век – время компьютера и компьютерных технологий. В последнее пятилетие компьютер стал неотъемлемой частью жизни человека независимо от рода его деятельности. Люди творческих профессий не стали исключением из правила, поскольку средства мультимедиа развиваются с колоссальной скоростью и значительно помогают в творческой деятельности.

Деятельность музыканта напрямую связана с возможностями компьютера и развитием мультимедийного оборудования. Нельзя переоценить значение компьютерных технологий для студентов музыкальных специальностей и для педагога-музыканта. В процессе обучения студенту по роду деятельности приходится сталкиваться как со стандартными программами, например, входящими в пакет Microsoft Office, такими как Microsoft Office Word, так и со специальными программами, такими как, например, Finale.

Поскольку речь в данной работе пойдет об аналоговом и цифровом звуке, необходимо кратко остановиться на обосновании выбора данной темы.

Тема реферата косвенно соприкасается с темой магистерской диссертации, по которой сделана мультимедийная презентация. Интерес к аналоговому, цифровому звуку и их преобразованию связан с вопросами звукозаписи, работы с электроинструментами и микрофоном, а также личным интересом к изучению программ, связанных с записью звука, его обработкой, мастерингом и сведением.

Для композитора и музыканта-исполнителя вопрос работы со звуком в настоящее время может иметь большое значение, поскольку современное искусство, в основном, массово ориентировано, а одним из наиболее быстрых средств распространения информации, в том числе, и музыкальной является интернет. Знания о записи, обработке, хранении музыкальной информации в этом случае просто необходимы.

Итак, цель данной работы – характеристика аналогового и цифрового звука; создание мультимедийной презентации.

Задачи:

- кратко рассмотреть историю и дать характеристику аналоговому и цифровому звуку;

- охарактеризовать аналого-цифровое (АЦП) и цифро-аналоговое (ЦАП) преобразования  звука;

- рассмотреть способы хранения  и обработки звука,  а также  дать обзор программного обеспечения  и аппаратуры.

Практическая значимость: возможность последующего использования презентации при защите магистерской диссертации, а также в учебном процессе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1.

1. Аналоговый и цифровой звук: история, характеристика.

Создание компьютерного звука - это современный этап истории развития звуковой техники. Кратко познакомимся с этой историей.

С конца XIX века бурно развивались технические средства хранения и передачи информации. Так, в конце XIX века знаменитым американским изобретателем Томасом Эдисоном был изготовлен фонограф.

Принцип работы фонографа состоит в следующем. Речь, музыка или пение создают звуковые колебания, которые передаются на записывающую иглу фонографа. Игла, воздействуя на поверхность вращающегося воскового валика, оставляет на ней бороздку с изменяющейся глубиной - звуковую дорожку. При воспроизведении звука происходит обратный процесс: движение считывающей иглы по звуковой дорожке сопровождается ее колебаниями с той же частотой. Эти колебания превращаются фонографом в слышимый звук. Фонограф Эдисона - первое в истории устройство для записи звука.

На этой же идее было основано производство целлулоидных грампластинок и механизмов, воспроизводящих записанный на них звук: граммофона и патефона.

В середине XX века появился электрофон - электрический аналог патефона.

Звуковая дорожка грампластинки - это пример непрерывной формы записи звука.

Такую форму называют аналоговой. В электрофоне колебания движущейся по звуковой дорожке иглы превращаются в непрерывный электрический сигнал. Электрический сигнал передается на динамик электрофона и превращается в звук.

В XX веке был изобретен магнитофон - устройство для записи звука на магнитную ленту. Здесь также используется аналоговая форма хранения звука. Только теперь звуковая дорожка - это не механическая "бороздка с ямками", а линия с непрерывно изменяющейся намагниченностью. С помощью считывающей магнитной головки создается переменный электрический сигнал, который озвучивается акустической системой.

До недавнего времени вся техника передачи звука была аналоговой. Это и телефонная связь, и радиосвязь. При телефонном разговоре звуковые колебания мембраны микрофона превращаются в переменный электрический сигнал, который передается по электрическим проводам. В принимающем телефоне они превращаются в звук.

Развитие вычислительной математики и радиотехники привело к тому, что звуки, используемые человечеством для повседневной жизни, стали переводиться из аналоговой в цифровую форму.

Цифровая звукозапись — представление звука в виде набора бит, который последовательно описывает значение уровня амплитуды звуковой волны в каждый момент времени звучания звукозаписи, для обработки этого значения устройством воспроизведения. При преобразовании звука в цифровую звукозапись применяется импульсно-кодовая модуляция.

Звуковые данные для использования на компьютере и в цифровых проигрывателях, «упаковываются» и (часто) «сжимаются», при помощи различных алгоритмов кодирования — кодеков, после чего — записываются в файл-медиаконтейнер (например WAV). Размер файла звукозаписи может сильно варьироваться в зависимости от степени сжатия — от нескольких килобайт до нескольких мегабайт на 1 секунду оцифрованного звука.

Существуют также форматы хранения звукозаписи в виде набора команд, записанных для их последующего чтения при помощи программного или аппаратного «синтезатора», хранящего «банк данных» образцов звучания инструментов. Синтезатор «играет» мелодию готовой по партии, извлекая её звучание согласно записанным значениям «партитуры» для каждого инструмента, «стыкуя» звучание извлечённых из банка данных образцов.

Одним из таких форматов является «MIDI». MIDI-файл — это «нотная партия», т.е. набор команд для имитаторов различных инструментов синтезатора (секвенсора). Она не несёт в себе готовых для воспроизведения данных о звуке (значений амплитуды волны). В отличие от файла хранения звукозаписи в таком файле хранятся только «дорожки партий» различных инструментов. Файл «партитуры» занимает несколько десятков килобайт (для сравнения: файл, хранящий оцифрованный звук той же длительности звучания, что и файл MIDI, будет занимать несколько мегабайт).

Файлы звукозаписи можно изменять при помощи программы-редактора, который позволят не только редактировать существующие, но также создавать новые файлы звукозаписи: отдельные звуки, аранжировки, мелодии, заниматься композиторской деятельностью.

Создавать и печатать партитуры на компьютере позволяют нотные редакторы, нередко включающие в себя функции редактора «партитуры звукозаписи» для «синтезатора» MIDI, позволяющие проверить звучание созданного материала. Для прослушивания будущего произведения задействуется программный или встроенный аппаратный синтезатор звуковой карты, что позволяет оценить произведение ещё на этапе создания или записи нотной партии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Аналого-цифровое (АЦП) и цифро-аналоговое (ЦАП) преобразование звука.

 

Что такое АЦП и ЦАП?

Запись звука происходит через микрофон, который создает непрерывный электрический сигнал, а воспроизведение - через динамики, которые звучат также под действием непрерывного электрического сигнала. Как же работа этих устройств совмещается с дискретными данными в памяти компьютера? Происходит преобразование аналоговой формы представления звука в дискретную и обратное преобразование. Первый процесс называется аналого-цифровым преобразованием (АЦП), второй - цифро-аналоговым преобразованием (ЦАП).

«Обычный» аналоговый звук представляется в аналоговой аппаратуре непрерывным электрическим сигналом. Компьютер оперирует с данными в цифровом виде. Это означает, что и звук в компьютере представляется в цифровом виде. Как же происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой?

Цифровой звук – это способ представления электрического сигнала посредством дискретных численных значений его амплитуды. Допустим, мы имеем аналоговую звуковую дорожку хорошего качества и хотим «ввести» ее в компьютер без потери качества, т.е. оцифровать. Звуковая волна – это некая сложная функция, зависимость амплитуды звуковой волны от времени. В каждой точке времени можно измерить значение амплитуды сигнала и записать в виде чисел.

Оцифровка сигнала включает в себя два процесса - процесс дискретизации (осуществление выборки) и процесс квантования. Процесс дискретизации - это процесс получения значений величин преобразуемого сигнала в определенные промежутки времени. Квантование - процесс замены реальных значений сигнала приближенными с определенной точностью.

Таким образом, оцифровка – это фиксация амплитуды сигнала через определенные промежутки времени и регистрация полученных значений амплитуды в виде округленных цифровых значений.  Записанные значения амплитуды сигнала называются отсчетами. Очевидно, что чем чаще мы будем делать замеры амплитуды (чем выше частота дискретизации) и чем меньше мы будем округлять полученные значения (чем больше уровней квантования), тем более точное представление сигнала в цифровой форме мы получим.

Существуют некоторые проблемы и нюансы, связанные с оцифровкой звука. Во-первых, надо иметь в виду, что память компьютера не бесконечна, так что каждый раз при оцифровке необходимо находить какой-то компромисс между качеством (напрямую зависящим от использованных при оцифровке параметров) и занимаемым оцифрованным сигналом объемом.

Также в «цифровом звуке» появляются различные шумы и искажения, т.е. когда этот звук будет преобразован обратно из цифрового вида в аналоговый, в его звучании будут присутствовать упомянутые частоты и шумы.

На практике, процесс оцифровки (дискретизация и квантование сигнала) остается невидимым для пользователя - всю черновую работу делают разнообразные программы, которые дают соответствующие команды драйверу (управляющая подпрограмма операционной системы) звуковой карты. Любая программа (будь то встроенный в Windows Recorder или мощный звуковой редактор), способная осуществлять запись аналогового сигнала в компьютер, так или иначе оцифровывает сигнал с определенными параметрами, которые могут оказаться важными в последующей работе с записанным звуком, и именно по этой причине важно понять как происходит процесс оцифровки и какие факторы влияют на ее результаты.

Как после оцифровки прослушивать звук? То есть, как преобразовывать его обратно из цифрового вида в аналоговый?

Для преобразования дискретизованного сигнала в аналоговый вид, пригодный для обработки аналоговыми устройствами (усилителями и фильтрами) и последующего воспроизведения через акустические системы, служит цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Процесс преобразования представляет собой обратный процесс дискретизации: имея информацию о величине отсчетов (амплитуды сигнала) и беря определенное количество отсчетов в единицу времени, путем интерполирования происходит восстановление исходного сигнала.