ΠΟΛΥΜΕΣΑ – ΗΧΟΣ
ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ – ΕΠΙΠΕΔΟ 1 Α’ ΓΕΛ
Παρακαλώ πληκτρολογήστε παρακάτω τα στοιχεία που ζητούνται.
Εισαγωγικές Έννοιες Κατεβάστε (download) στον υπολογιστή σας τα παρακάτω αρχεία ήχου (download). Για το σκοπό αυτό κάντε κλικ παρακάτω στον σύνδεσμο (link) του ονόματος του κάθε αρχείου. Τα αρχεία είναι συμπιεσμένα και θα πρέπει πριν τα επεξεργαστείτε να τα αποσυμπιέσετε. Σε περίπτωση που δεν γνωρίζετε την διαδικασία (αποσυμπίεση αρχείου) μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κάποια μηχανή αναζήτησης στο διαδίκτυο προκειμένου να λάβετε σχετικές πληροφορίες. Συμπληρώστε για τα αρχεία (.wav που σας είναι πλέον διαθέσιμα) παρακάτω τα στοιχεία που ζητούνται. Ταξινομήστε για την συνέχεια τις εγγραφές του πίνακα κατά φθίνουσα τάξη μεγέθους αρχείου.
Σε τι οφείλεται κατά την γνώμη σας το διαφορετικό μέγεθος των αρχείων με όνομα “Fairy tale -*.wav”; Χρησιμοποιώντας ένα πρόγραμμα αναπαραγωγής ακούστε τα αρχεία Fairy tale -*.wav. Σχολιάστε την ποιότητα των μουσικών κομματιών. Διατυπώστε σκέψεις για το ποιος ή ποιοι παράγοντες επηρέασαν την ποιότητα τους. Ποιο από τα παραπάνω αρχεία συνδυάζει ικανοποιητική ποιότητα και μικρό μέγεθος; 1.Β Επεξεργασία αρχείου ήχου Λήψη αρχείου ήχου & Καταγραφή ιδιοχαρακτηριστικών Κάντε λήψη (Download) το παρακάτω αρχείο στον υπολογιστή σας. Ζορμπάς -Μίκης Θεοδωράκης (wav).zip Αποσυμπιέστε το αρχείο και αποθηκεύστε το στον φάκελο εργασίας σας. Συμπληρώστε παρακάτω (στο φύλλο εργασίας Άσκηση 1.Β) τα στοιχεία που ζητούνται -αφού πρώτα κάνετε λήψη το αρχείο στον υπολογιστή σας.
Για την συνέχεια θα προχωρήσετε στην επεξεργασία του αρχείου με την βοήθεια κατάλληλου λογισμικού. Εγκατάσταση λογισμικού/εφαρμογής Μια επιλογή λογισμικού που μπορείτε να κάνετε είναι το Audacity -μπορείτε να το κατεβάσετε στον υπολογιστή σας κάνοντας κλικ στον σύνδεσμο https://www.audacityteam.org/download/ Αφού ολοκληρωθεί η διαδικασία εντοπίστε το αρχείο και ανοίξτε το -θα εκτελεστεί το πρόγραμμα εγκατάστασης. Επεξεργασία αρχείου ήχου Ανοίξτε (αν δεν είναι ήδη ανοιχτό) το λογισμικό επεξεργασίας ήχου που μόλις εγκαταστήσατε και εισάγετε (Import) σε αυτό το προηγούμενο αρχείο ήχου (Audio). Παρατηρήστε την κυματομορφή. Προχωρήστε σε αναπαραγωγή του αρχείου και καθώς το ακούτε παρατηρήστε ξανά την κυματομορφή. Τι πληροφορίες (υποθέστε) μπορεί να απεικονίζονται σε αυτή; Αλλάξτε την συχνότητα δειγματοληψίας σε 22,05 KHz. Αποθηκεύστε το αρχείο αλλάζοντας το όνομά του σε Ζορμπάς-Μίκης Θεοδωράκης 1.wav. Τι αλλαγές αναμένονται στα χαρακτηριστικά του αρχείου; Ακούστε το μουσικό κομμάτι που αντιστοιχεί στο νέο αρχείο. Καταγράψτε παρακάτω τις παρατηρήσεις σας όσον αφορά τυχόν αλλαγές (που παρατηρήσατε) στην ποιότητά του. Συμπληρώστε στο φύλλο εργασίας που σας έχει δοθεί τα ιδιοχαρακτηριστικά του νέου αρχείου. Επαναλάβετε την διαδικασία μειώνοντας κάθε φορά την συχνότητα δειγματοληψίας (του πρωτότυπου αρχείου) σε 16 KHz, 11,025 KHz και 8 KHz. Σχολιάστε παρακάτω. 1.Γ Επεξεργασία αρχείου ήχου Άνοιγμα αρχείου ήχου Ανοίξτε το αρχείο Silent Night στην γνώριμή σας εφαρμογή επεξεργασίας ήχου (Audacity). Ακούστε το μουσικό κομμάτι. Προσθέστε στο βιβλίο εργασίας της εφαρμογής υπολογιστικών φύλλων νέο φύλλο εργασίας με όνομα Άσκηση 1.Γ (προϋπόθεση να έχετε δημιουργήσει τα φύλλα εργασίας που αντιστοιχούν στις προηγούμενες ασκήσεις).
Επεξεργασία αρχείου ήχου Αλλάξτε το εύρος δείγματος (sample rate -στην εφαρμογή θα το βρείτε ως Format) ορίζοντας με την σειρά τιμές 24 και 16 bit. Αποθηκεύστε (κάντε εξαγωγή/export) σε κάθε περίπτωση το νέο μουσικό κομμάτι που προκύπτει αλλάζοντας το όνομά του κατά την κρίση σας. Τι αλλαγές πρέπει να παρατηρήσετε και ποια χαρακτηριστικά του αρχείου αφορούν; Συμπληρώστε στο φύλλο εργασίας που σας έχει δοθεί τα χαρακτηριστικά του κάθε αρχείου και υπολογίστε το μέγεθός του. Ακούστε το κάθε μουσικό κομμάτι που προέκυψε από την μετατροπή. Παρατηρείτε αλλαγές στην ποιότητα του ήχου; Αν ναι περιγράψτε αναλυτικά, αν όχι δικαιολογήστε το γιατί. Από το θεώρημα του Nyquist, προκύπτει ότι, προκειμένου να αποδοθεί χωρίς αλλοίωση ένα αναλογικό σήμα, η συχνότητα δειγματοληψίας fs θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση, του διπλάσιου της μέγιστης συχνότητας f του αρχικού αναλογικού σήματος, δηλ. fs>=2f. Υποθέτοντας ότι η συχνότητα της οξύτερης γυναικείας φωνής δεν ξεπερνά τα 10000 Hz, υπολογίστε την συχνότητα δειγματοληψίας που απαιτείται προκειμένου να κατορθώσουμε ικανοποιητική ψηφιοποίηση της ανθρώπινης φωνής. Απάντηση Για την συχνότητα δειγματοληψίας θα πρέπει να ισχύει: και άρα (Σημειώνεται ότι η τιμή αφορά την ελάχιστη συχνότητα δειγματοληψίας που απαιτείται για την ψηφιοποίηση). Με δεδομένο το γεγονός ότι κατά την τηλεφωνική επικοινωνία, η μέγιστη συχνότητα που επιτρέπει το τηλεφωνικό δίκτυο, δεν ξεπερνά τα 3400 Ηz, ποια τιμή της συχνότητας δειγματοληψίας (μεταξύ 4, 8, 11 και 22 ΚΗz) πιστεύεται ότι θα ήταν ικανοποιητική, προκειμένου να ψηφιοποιηθεί, η επικοινωνία ανθρώπων μέσω τηλεφώνου; Απάντηση Σύμφωνα με το θεώρημα του η ελάχιστην συχνότητα δειγματοληψίας πρέπει να είναι Κατά την ψηφιοποίηση μονοφωνικού ήχου διάρκειας 120 sec, να υπολογιστεί, το μέγεθος του αρχείου που θα προκύψει, όταν χρησιμοποιείται συχνότητα δειγματοληψίας 22,05 KHz και το εύρος δείγματος είναι 16 bit. Απάντηση Συχνότητα δειγματοληψίας σημαίνει ότι η κάρτα ήχου παίρνει 22.050 δείγματα/sec. Εύρος δείγματος 16 bit σημαίνει ότι κάθε δείγμα αποθηκεύεται καταλαμβάνοντας χώρο ίσο με 16 bit = 2 bytes. Άρα, Μέγεθος αρχείου = Συχνότητα δειγματοληψίας (Hz) * Εύρος δείγματος * διάρκεια (sec) Είναι για διάρκεια 1 sec: = 22.050 * 2 (bytes) = 44.100 bytes = 44.100 / 1024 (KB) = 43,07 (KB) Για 120 sec έχουμε: 43,07 * 120 (KB) = 5.168,4 (ΚΒ) = 5.168,4 / 1024 (ΜΒ) = 5,05 (ΜΒ). Απάντηση Το μέγεθος του αρχείου που θα ψηφιοποιηθεί είναι 5,05 ΜΒ. Θέλετε να αποθηκεύσετε στον υπολογιστή σας στερεοφωνική μουσική. Η συχνότητα δειγματοληψίας ορίζετε στα 44,1 KΗz και το εύρος δείγματος στα 2 bytes(μουσικά CD). Αν το κάθε δείγμα αποθηκεύεται ως έχει (PCM Pulse Code Modulation-παλμοκωδική κωδικοποίηση) πόσα ΜΒ απαιτούνται για την αποθήκευση ενός μουσικού κομματιού διάρκειας 3 min; Ποιος ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων (bitrate) από και προς την κάρτα ήχου; Απάντηση Επιχειρείτε να ηχογραφήσετε την φωνή σας χρησιμοποιώντας για τον σκοπό αυτό μικρόφωνο, το οποίο συνδέεται στο PC σας. Με την βοήθεια κατάλληλου λογισμικού προχωρείτε σε ρυθμίσεις τέτοιες ώστε ο μετατροπέας ADC της κάρτας ήχου του υπολογιστή σας να λαμβάνει 8000 δείγματα/sec της έντασης της φωνή σας. Κάθε δείγμα επιλέγετε, να αποθηκεύεται με μορφή δυαδικού αριθμού χρησιμοποιώντας 8 δυαδικά ψηφία. Αν η ηχογράφησή σας διαρκεί 2 min, ποιο το μέγεθος του αρχείου; Απάντηση Το μέγεθος του αρχείου προκύπτει ως το αποτέλεσμα των παρακάτω υπολογισμών Μουσικό κομμάτι έχει ψηφιοποιηθεί και το αρχείο που δημιουργήθηκε είναι τύπου .cda καταλαμβάνοντας χώρο ίσο με 30 ΜΒ. Επιτυγχάνετε συμπίεση με λόγο 12:1 χωρίς ουσιαστική απώλεια πληροφορίας. Ο τύπος του αρχείου τώρα είναι .mp3. Ποιο το νέο μέγεθος του αρχείου; Υπολογίστε την % μείωση του όγκου του αρχείου. Απάντηση Λόγος συμπίεσης = σημαίνει ότι αν αρχικά το αρχείο είχε μέγεθος μετά την διαδικασία της συμπίεσης θα έχει μέγεθος . Εφ’ όσον το αρχείο είχε μέγεθος πριν την συμπίεση μετά την συμπίεση το μέγεθός του θα είναι . Η ποσοστιαία μεταβολή δίνεται από την σχέση Αναλαμβάνετε να ψηφιοποιήσετε μια σειρά από δίσκους βινυλίου, όπου ο ήχος είναι αποθηκευμένος σε αναλογική μορφή. Ρυθμίζετε τις παραμέτρους της ψηφιοποίησης, με αποτέλεσμα να μπορούν να αποθηκευθούν, μέχρι, 256 διαφορετικές τιμές (στάθμες) της έντασης, του αρχικού αναλογικού σήματος. Σχολιάστε την ποιότητα του ήχου λαμβάνοντας υπόψιν μόνο το εύρος δείγματος και στην συνέχεια προτείνεται (αν το θεωρείται απαραίτητο) τιμές του, που θα βελτιώσουν την ποιότητα του ήχου. Απάντηση Η προσπάθεια ψηφιοποίησης των δίσκων βινυλίου συνεχίζεται! Αυτή την φορά ορίζεται για την δειγματοληψία του σήματος συχνότητα 8000 Ηz. Κάντε μια εκτίμηση της ποιότητας της μουσικής που θα ακούσετε αφού ολοκληρωθεί η ψηφιοποίηση. Χρειάζεται να οριστεί η συχνότητα δειγματοληψίας, σε νέα τιμή και αν ναι ποια είναι αυτή ; Μην ξεχνάτε ότι το ανθρώπινο αυτί αντιλαμβάνεται ήχους από 20 Hz μέχρι 20KHz. Απάντηση Η ποιότητα με 8000 δείγματα ανά δευτερόλεπτο δεν μπορεί σε καμμία περίπτωση να είναι ικανοποιητική. Η συχνότητα δειγματοληψίας πρέπει να οριστεί σε τιμή τουλάχιστο διπλάσια (σύμφωνα με το θεώρημα του ) των 20 KHz δηλ. Πρέπει να είναι δηλ. συχνότητα δειγματοληψίας Στην συλλογή σας ανακαλύπτεται ότι υπάρχει ηχητικό υλικό από πρωτότυπες ηχογραφήσεις πολλών περασμένων δεκαετιών. Τα εύρος συχνοτήτων που περιλαμβάνεται είναι αρκετά μεγάλο και προκειμένου να δημιουργήσετε ένα όσο το δυνατόν πιο πιστό ψηφιακό αντίγραφο ορίζεται ο ADC μετατροπέας να λαμβάνει 96000 δείγματα το δευτερόλεπτο. Κατά την αποθήκευση δεσμεύονται 16 bit για κάθε τιμή που δειγματοληπτεί ο ADC. Δεδομένου ότι το υλικό σας είναι διάρκειας 45 min, υπολογίστε τις απαιτήσεις σε αποθηκευτικό χώρο της όλης διαδικασίας. Απάντηση Για την αποθήκευση ψηφιοποιημένου ήχου διάρκειας 1’ και 40’’ έχει χρησιμοποιηθεί κωδικοποίηση όπου αποθηκεύεται η διαφορά διαδοχικών δειγμάτων(DPCM-Differential Pulse Code Modulation- διαφορική παλμοκωδική κωδικοποίηση). Ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων είναι 1.4 Μbps. Συμπίεση του αρχείου είχε ως αποτέλεσμα ρυθμό μετάδοσης δεδομένων της τάξης των 256 Κbps. Υπολογίστε το μέγεθος του συμπιεσμένου αρχείου και τον λόγο συμπίεσης. Απάντηση
Στις περισσότερες των περιπτώσεων ένα οποιοδήποτε αρχείο που επιλέγετε να κάνετε λήψη από μια τοποθεσία ιστού, αποθηκεύεται στον φάκελο Λήψεις (Downloads) του συστήματος. Κάποιες άλλες φορές, ζητείται από τον χρήστη να επιλέξει τον φάκελο που θα αποθηκευθεί το αρχείο -σ’ αυτή την περίπτωση επιλέξτε επίσης τον φάκελο.
Σε κάθε περίπτωση για να μπορείτε να επεξεργαστείτε το αρχείο είναι απαραίτητο να έχετε εγκατεστημένο το αντίστοιχο λογισμικό.
Όνομα αρχείου
Fairy tale -32K32b(wav).zip
Fairy tale -32K24b(wav).zip
Fairy tale -32K16b(wav).zip
Fairy tale -32K8b(wav).zip
