Giáo án Tin học 10 Kết nối tri thức Bài 6: Dữ liệu âm thanh và hình ảnh

1. BIỂU DIỄN ÂM THANH

Hoạt động 1:

Sóng âm thanh là tín hiệu có dạng hình sin, biên độ có thể nhận giá trị bất kì, nhưng lưu trữ trong máy tính thì phải số hóa dưới dạng nhị phân.

a) Số hóa âm thanh

- Phương pháp cơ bản số hóa âm thanh là điều chế mã xung (Pulse Code Moderation, gọi tắt là PCM) được thực hiện theo các bước như sau:

Bước 1: Lấy mẫu. Lấy giá trị biên độ tín hiệu ở những thời điểm rời rạc, cách đều nhau. Khoảng thời gian giữa hai lần lấy mẫu gọi là chu kì lấy mẫu.

Bước 2: Biểu diễn giá trị mẫu. Chọn một thang biểu diễn giá trị mẫu, gồm một số mức đều nhau, ví dụ 256 mức. Biên độ tín hiệu được quy đổi theo tỉ lệ trên thang lấy mẫu và làm tròn.

Bước 3: Biểu diễn âm thanh. Dãy giá trị biên độ đã quy đổi tại các điểm lấy mẫu được ghi lại làm biểu diễn âm thanh, ví dụ 128, 192, 242, 255, 235, 210,… (Hình 6.2)

Như vậy, đồ thị liên tục dạng hình sin của sóng âm (Hình 6.2) được xấp xỉ bằng đồ thị hình bậc thang (đường màu đỏ trên hình 6.3). Trong đó, giá trị biên độ tín hiệu được coi là không thay đổi trong chu kì lấy mẫu.

- Muốn chất lượng âm thanh tốt thì cần lấy mẫu đủ dày (nghĩa là chu kì lấy mẫu cần phải nhỏ) và tăng mức độ chi tiết của thang mẫu

- Số bit cần thiết để biểu diễn được một giây âm thanh gọi là tốc độ bit (bit-rate).

- Các thiết bị âm thanh số cần có mạch điện tử gọi là DAC (Digital to Analog Converter) có chức năng tạo lại tín hiệu tương tự từ tín hiệu số để phát ra loa hoặc tai nghe.

b) Các định dạng lưu trữ âm thanh

- Cách số hóa âm thanh theo phương pháp PCM cho chất lượng âm thanh khá trung thực nhưng kích thước tệp lớn. Do đó, người ta đã tìm các phương pháp nhằm giảm kích thước tệp. Có hai phương pháp chính.

+ Phương pháp thứ nhất là nén dữ liệu nhưng không làm giảm chất lượng âm thanh, tạo nên định dạng âm thanh không mất mát (lossless)

+ Phương pháp thứ hai là bỏ bớt một phần thông tin âm thanh, nhưng vẫn đảm bảo chất lượng chấp nhận được.

*‌ ‌Bước‌ ‌1:‌ ‌Chuyển‌ ‌giao‌ ‌nhiệm‌ ‌vụ:‌ ‌

- GV yêu cầu HS quan sát hình 6.1 SGK tr.28 và trả lời câu hỏi:

Âm thanh được truyền đi bằng sóng âm.

Trên thực tế, sóng âm có dạng hình sin như hình 6.1, trục hoành là trục thời gian, trục tung thể hiện biên độ của tín hiệu. Tín hiệu âm thanh có đồ thị liên tục như vậy được gọi là tín hiệu âm thanh tương tự (âm thanh analog).

Để có thể xử lí một cách hiệu quả âm thanh trong máy tính cần được lưu trữ dưới dạng số hóa (âm thanh số). Vậy âm thanh số được tạo ra như thế nào?

- GV yêu HS đọc thông tin SGK và thực hiện nhiệm vụ:

• Trình bày các bước mô tả quá trình số hóa âm thanh bằng phương pháp điều chế mã xung?

• Nêu hai khái niệm chu kì lấy mẫu và tốc độ bit (bit rate)?

• Muốn có chất lượng âm thanh tốt, chu kì lấy mẫu và thang lấy mẫu phải có đặc điểm gì?

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi trả lời câu hỏi: Trình bày các phương pháp để kích thước tệp âm thanh?

- GV giới thiệu một số định dạng lưu trữ âm thanh cùng với đặc điểm.

- GV gọi 1 HS đọc kiến thức Ghi nhớ SGK tr.29.

- GV yêu cầu HS trả lời các câu hỏi củng cố:

Câu 1. Khi số hóa âm thanh, chu kì lấy mẫu tăng thì lượng thông tin lữu trữ tăng hay giảm?

Câu 2. Tốc độ bit 128 Kb/s (còn được viết là Kbps) nghĩa là gì?

*‌ ‌Bước‌ ‌2:‌ ‌Thực‌ ‌hiện‌ ‌nhiệm‌ ‌vụ:‌ ‌

‌+‌ ‌HS:‌ ‌Suy‌ ‌nghĩ,‌ ‌tham‌ ‌khảo‌ ‌sgk‌, thảo luận và ‌trả‌ ‌lời‌ ‌câu‌ ‌hỏi‌.

+‌ ‌GV: quan sát và hỗ trợ nếu cần thiết.‌ ‌

*‌ ‌Bước‌ ‌3:‌ ‌Báo‌ ‌cáo,‌ ‌thảo‌ ‌luận:‌ ‌

+ GV gọi đại diện HS trả lời câu hỏi.

+‌ ‌HS:‌ ‌Lắng‌ ‌nghe,‌ ‌nhận‌ ‌xét,‌ ‌bổ‌ ‌sung‌ ‌cho‌ ‌nhau.‌ ‌

*‌ ‌Bước‌ ‌4:‌ ‌Kết‌ ‌luận,‌ ‌nhận‌ ‌định:‌ ‌

GV‌ nhận xét, ‌chính‌ ‌xác‌ ‌hóa‌ ‌và‌ ‌gọi‌ ‌1‌ ‌học‌ ‌sinh‌ ‌nhắc‌ ‌lại‌ ‌kiến‌ ‌thức‌.