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Rappresentazione dei suoni

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Last updated 2 years ago

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Suono. Energia e Onde

Fisicamente un suono è rappresentato come un’onda che descrive la variazione della pressione dell’aria nel tempo (onda sonora):

L’ onda sonora è campionata, cioè si misura l’ampiezza ad intervalli di tempo regolari:

  • Ampiezza misurata in un dato istante di tempo = campione

  • Il numero di misure effettuate in un secondo definisce la frequenza di campionamento (Hertz, Hz)

  • L’accuratezza della ricostruzione dipende

    • dalla frequenza di campionamento

    • dal numero di bit usati per rappresentare ogni campione

  • Maggiore accuratezza significa maggior quantitĂ  di memoria occupata

  • Tecniche di compressione

    • Algoritmi lossy: sfruttano il fatto che suoni a basso volume sovrapposti a suoni ad alto volume sono poco udibili dall’orecchio umano e possono essere eliminati

    • MPEG-1 Layer 3, detto anche MP3

Il BITRATE è la quantità di bit per memorizzare 1 secondo di audio. Si calcola in bps (bit per secondo).

La formula per calcolare il bitrate:

Bitrate = Freq. di Campionamento * Risoluzione *
    N° di Canali

Domanda: Quanto spazio occupa un suono della durata di 10 secondi campionato a 100 Hz, in cui ogni campione occupa 4 byte?

Risposta: la frequenza di campionamento ci dice quanti campioni di suono vengono memorizzati in un secondo, 100 in questo caso. Avendo 10 secondi di suono avremo 10 × 100 = 1.000 campioni. Poiché ogni campione richiede 4 byte, il suono occuperà 1000 × 4 = 4000 byte

Domanda: Un secondo di suono campionato a 512 Hz occupa 1KB. Quanti valori distinti si possono avere per i campioni?

Risposta: poiché vengono memorizzati 512 campioni al secondo, avremo in tutto 512 campioni. Il file sonoro occupa 1 KB, cioè 1024 byte e quindi ogni singolo campione occuperà 1024/512 = 2 byte, ovvero 16 bit. Si potranno quindi avere 2^16 = 65.536 valori distinti.

Domanda: Calcolare lo spazio che occupa un file wave stereo di un minuto con frequenza di campionamento di 44,1 KHz e risoluzione di 16 bit. (Trovare il risultato in MByte)

Risposta: Calcoliamo prima il bitrate cioè il numero di bit da memorizzare per un secondo di audio. Tenendo conto che parliamo di un segnale stereo allora il numero di canali è 2.

Bitrate = 44.1000 Hz * 16 * 2 bps
Bitrate = 1.411.200 bps

Trasformiamo il Bitrate in byte al secondo dividendolo per 8 (dimensione di un byte) :

Bitrate/8 = byte al secondo
1.411.200 bps/8 = 176.400 byte al secondo

Quindi semplicemente moltiplicando per 60 abbiamo i byte per un minuto di audio. Dovendo calcolarli in MByte dividiamo per 10^6:

176.400 byte al secondo  * 60 = 
10.584.000 byte al minuto

10.584.000 byte al minuto/10^6 = 10,584 MByte al minuto

Quindi la registrazione di un minuto di audio occupa 10,584 MByte.

Onda sonora
Onda sonora, campionamento