Представление звуковой информации

Развитие аппаратной базы современных компьюте­ров параллельно с развитием программного обеспече­ния позволяет сегодня записывать и воспроизводить на компьютерах музыку и человеческую речь. Существует два способа звукозаписи:

• Цифровая запись, когда реальные звуковые вол­ны преобразуются в цифровую информацию пу­тем измерения звука тысячи раз в секунду. Этот процесс называется дискретизацией, и, напри­мер, "частота дискретизации 44 кГц" означает, что измерения производятся 44 тысячи раз в секунду;

•_MIDI-запись, которая, вообще говоря, является не реальным звуком, а записью определенных команд-указаний (какие клавиши надо нажимать, например, на синтезаторе). MIDI-запись является электронным эквивалентом нотной записи.

Первый из указанных способов можно реализовать, если в компьютере есть звуковая плата.

Звук представляет собой вибрации, которые фор­мируют волну с соответствующими амплитудой и пе­риодом.

Звуковая плата преобразует звук на входе в цифро­вую информацию путем измерения его характеристик (период, амплитуда) несколько тысяч раз в секунду. Получившиеся значения записываются в виде нулей и единиц в память компьютера (в файлы с расширением JWAVJ. При воспроизведении звука специальное уст­ройство звуковой карты преобразует цифры обратно в аналоговый сигнал, подающийся на самые обычные зву­ковые усилители, а оттуда на колонки. Хранение звука в виде цифровой записи занимает достаточно много места в памяти компьютера.

Реальные звуковые волны имеют весьма сложную форму, и для получения их высококачественного цифрового представления требуется высокая частота квантования

Число разрядов, используемое для создания цифрового звука, определяет качество звучания

MIDI-запись была разработана в начале 80-х годов (MIDI — Musical Instrument Digital Interface — интер­фейс цифровых музыкальных инструментов). MIDI-ин-формация представляет собой команды — инструкции синтезатору, а не параметры звуковых волн. MIDI-команды гораздо удобнее для хранения музыкальной информации, чем цифровая запись. Однако для записи MIDI-команд требуется устройство, выполняющее роль клавишного синтезатора, которое воспринимает MIDI-команды и при их получении может генерировать со­ответствующие звуки.

Вопросы и задания

1. Какой объем памяти в байтах будет занимать текст этого вопроса в компьютере?

2. Выпишите первую половину (128 символов) таб­лицы ASCII.

3. В графическом режиме на экране дисплея пик­сель можно отображать одним из 1024 цветов. Сколько бит требуется для описания цвета каж­дого пикселя, если разрешение экрана составля­ет 800х600 пикселей?

4. Как вы понимаете термин оцифровывание звука?

Компьютерное представление целых чисел

Целые числа являются простейшими числовыми дан­ными, с которыми оперируют ЭВМ. Для целых чисел существуют два представления: беззнаковое (только для неотрицательных целых чисел) и со знаком. Очевидно, что отрицательные числа можно представлять только в знаковом виде.

Целые числа в машине хранятся в формате с фик­сированной запятой. Для беззнакового представле­ния все разряды ячейки отводятся под представление самого числа.

Для представления со знаком самый старший (ле­вый) разряд отводится под знак числа, остальные раз­ряды — под само число. Если число положительное, то в знаковый разряд помещается 0, если число отрица­тельное — 1.

Различие в представлении целых чисел со знаком и без знака вызвано тем, что в ячейках одного и того же размера в беззнаковом типе можно представить больше различных положительных чисел, чем в зна­ковом. ,

Например, в байте (8 разрядов) можно предста­вить беззнаковые числа от 0 до 255, а знаковые — только до 127. Поэтому если известно заранее, что не­которая числовая величина является неотрицательной, то выгоднее оперировать с ней как с беззнаковой.