Информационно-коммуникационные технологии

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого»

(ФГБОУ ВПО «ТГПУ им. Л. Н. Толстого»)

Лабораторная работа №8

По дисциплине

Информационно-коммуникационные технологии

(Information and Communication Technologies)

Выполнила:

Студентка 2 курса

Группы 1-2011

Борисова В.Э.

Тула, 2013

1.Что называется цифровой записью звука?

Цифровая запись звука – способ записи, при котором непрерывный аналоговый звуковой сигнал преобразуется и записывается на носитель информации в цифровой форме.

2.Что такое аналого-цифровое преобразование? Как оно осуществляется.

Преобразование звукового сигнала в цифровую форму заключается в измерении мгновенных значений его амплитуды через равные промежутки времени и представлении полученных значений, называемых отсчетами, в виде последовательности чисел в двоичной системе исчисления, т.е. в виде комбинации двух цифр – 0 и 1. Эта процедура называется аналого-цифровым преобразованием, а устройство для ее реализации – аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Процесс преобразования непрерывного аналогового сигнала в последовательность его мгновенных значений называется дискретизацией.

3.От чего зависит точность аналого-цифрового преобразования?

Определение численного значения величины отсчета называется квантованием. Для этого весь диапазон возможных изменений амплитуды преобразуемого сигнала делится на множество уровней квантования, количество которых определяется разрядностью используемого при этом двоичного кода. Чем больше число разрядов квантования, тем меньше шаг квантования и выше точность преобразования.

В большинстве существующих цифровых звуковых форматов используется 16-разрядное квантование. Это позволяет получить точность преобразования 1/2¹⁶ = 1/65536.

4.От какого параметра цифровой записи звука зависит динамический диапазон. Каким образом он определяется?

С числом разрядов квантования – N, физически связан динамический диапазон звукового сигнала – D:

Следовательно, для цифровых систем звукозаписи с 16 разрядным квантованием динамический диапазон составит:

5.Как происходит выбор частоты дискретизации? Каким соотношением пользуются на практике.

Скорость следования отсчетов в секунду называется частотой дискретизации, а расстояние между двумя соседними отсчетами – периодом дискретизации.

Выбор частоты дискретизации в общем случае определяется теоремой Котельникова (теоремой отсчетов):

«Если наивысшая частота в спектре функции S(t) меньше, чем f_m, то функция S(t) полностью определяется последовательностью своих значений в моменты, отстоящие друг от друга не более чем на 1/2×f_m секунд».

Под функцией S(t), понимаем непрерывный аналоговый звуковой сигнал, а под частотой f_m – наивысшую частоту требуемого звукового диапазона.

На практике частота дискретизации выбирается из соотношения:

F_Д = (2,1–2,4)×f_m.

Верхняя граница диапазона звуковых частот ограничивается 20 кГц, а соответствующая частота дискретизации выбирается равной 44,1 кГц.

6.Что такое цифро-аналоговое преобразование? Как оно осуществляется.

Воспроизведение цифровой фонограммы – процесс обратный записи. Процесс преобразования последовательности отсчетов в аналоговый звуковой сигнал называется цифро-аналоговым преобразованием, а устройство – цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП).

Для широкого внедрения цифрового способа записи-воспроизведения звука необходимо было разработать носитель цифровой информации.

7.Какие фирмы вели разработку, когда и кем был принят стандарт на систему «Компакт-диск»?

В процессе исследований были предложены различные конструкции аппаратуры для цифровой записи звука. Наиболее совершенной оказалась система с оптическим диском, разработанная совместно фирмами SONY и PHILIPS. Небольшие размеры диска и использование полупроводникового лазера позволили создавать малогабаритную высококачественную аппаратуру с невысокой стоимостью. К маю 1982 года был подготовлен проект международного стандарта на систему оптической звукозаписи «Компакт-диск». К сентябрю того же года контракты на производство проигрывателей компакт-дисков и самих компакт-дисков подписали уже 44 фирмы производители. В октябре 1982 года стандарт на систему «Компакт-диск» был принят на конференции Международной Электротехнической Комиссии. В это же время были завершены работы по созданию необходимых полупроводниковых лазеров и специализированных больших интегральных схем цифровой обработки сигнала.

8.Каким образом организовано управление скоростью вращения компакт-диска? Для чего это необходимо?

От начала до конца воспроизведения компакт диска скорость его вращения снижается от 500 до 200 мин^-1 это необходимо для обеспечения постоянной линейной скорости движения дорожки относительно лазерной головки (1,25 м/с что обеспечивает скорость цифрового потока – 4,3218 Мбит/с) и максимально использовать информационную емкость диска.

9. Каковы продолжительность звучания стандартного компакт-диска и скорость цифрового потока?

Скорость цифрового потока – 4,3218 Мбит/с. Длительность звучания компакт диска около 74 мин.

10. Из каких элементов состоит дорожка цифровой записи компакт-диска? Дайте характеристики этих элементов.

Информация записана на дорожке, расположенной на компакт-диске в виде спирали. Дорожка записи представляет собой цепочку продолговатых углублений, называемых питами (от англ. pits – углубления, ямки), и интервалов между ними образующие дорожку записи. Все питы имеют глубину 0,1 мкм, ширину 0,5–0,8 мкм, длина питов изменяется в соответствии с записанным сигналом от 0,87 мкм до 3,18 мкм. Расстояние между питами 0,5 мкм, шаг записи – 1,5 мкм.

11. Какая структура организации данных реализована в системе компакт-диска?

Зона записи звука на компакт-диске заключена в кольце с внутренним диаметром 50 мм и наружным – 116 мм. Вне ее находится зона, содержащая вспомогательную информацию, которая позволяет автоматизировать процесс воспроизведения. Информация записана на дорожке, расположенной на компакт-диске в виде спирали. Шаг витков спирали 1,6 мкм. Всего дорожка образует на компакт-диске около 20000 витков общей протяженностью около 5 км и начинается у внутренней границы зоны записи. От начала до конца воспроизведения компакт диска скорость его вращения снижается от 500 до 200 мин^-1 это необходимо для обеспечения постоянной линейной скорости движения дорожки относительно лазерной головки (1,25 м/с что обеспечивает скорость цифрового потока – 4,3218 Мбит/с) и максимально использовать информационную емкость диска. Длительность звучания компакт диска около 74 мин. Дорожка записи представляет собой цепочку продолговатых углублений, называемых питами (от англ. pits – углубления, ямки), и интервалов между ними образующие дорожку записи. Все питы имеют глубину 0,1 мкм, ширину 0,5–0,8 мкм, длина питов изменяется в соответствии с записанным сигналом от 0,87 мкм до 3,18 мкм. Расстояние между питами 0,5 мкм, шаг записи – 1,5 мкм. Информационная емкость компакт-диска составляет около 5 миллиардов бит. Параметры кодирования информации компакт-диска соответствуют международному стандарту цифровой звукозаписи: частота дискретизации – 44,1 кГц, число разрядов квантования – 16.

12. Какую информацию содержат области вводной, выводной и программной записи компакт-диска?

На диске имеется три области записи: вводная, выводная и программной записи. В области вводной дорожки записываются управляющие сигналы, сигналы коррекции ошибок и другая служебная информация. При считывании «оглавления» диска выдается номер и время начала записанного музыкального произведения и обеспечивается непосредственный доступ к выбранному музыкальному произведению. В программной области помимо самой фонограммы, в промежутках, записываются справочные данные, номера музыкальных произведений, время звучания (в минутах и секундах). В области выводной дорожки записываются управляющие сигналы на окончание цикла воспроизведения.

Дата добавления: 2015-07-11