Digitaliseren

OPDRACHTKAART
Thema: Multimedia/IT
Audio 4
MM-02-10-01
Digitaliseren
Voorkennis:
Je hebt Multimedia-opdrachten 1 tot en met 3 en audio-opdracht 1 t/m 3 (MM-02-03 t/m MM-02-09) afgerond.
Intro:
Geluid dat wij horen is een analoog signaal. Computers werken met bits en bytes. Voordat je geluid kunt bewerken
op een computer, zul je het analoge signaal dus eerst om moeten zetten naar bits en bytes. Dit wordt digitaliseren
genoemd. In deze opdracht worden onder anderen deze drie basisbegrippen (analoog, digitaal en digitaliseren)
beschreven.
Deze audio-opdracht 4 is zeker geen makkelijke opdracht. Maar als je in de toekomst meer wilt gaan doen met
geluid, dan kan deze basiskennis je erg goed van pas komen.
Doelen:
Als je deze opdracht hebt uitgevoerd dan heb je de volgende doelen bereikt:
– Je weet wat digitaal betekent.
– Je weet wat analoog betekent.
– Je weet wat digitaliseren is.
– Je kent de begrippen kwantiteit, kwantificeren, Bits en Hertz in relatie tot geluid.
Activiteiten:
– Lees de theorie ’Digitaliseren’ en beantwoord alle vragen die daarin voorkomen. Vul de antwoorden van de
genummerde vragen in, op de daarvoor bestemde antwoordbladen.
– Maak de praktijkopdracht.
– Vul de evaluatie in.
Tijd:
Voor deze opdracht krijg je 3 lesuren.
– 2 lesuren voor het lezen van de lesstof en het beantwoorden van de vragen.
– 1 lesuur voor het maken van de praktijkopdracht.
Beoordeling:
Je wordt beoordeeld op zelfstandigheid, volledigheid en zorgvuldigheid, met betrekking tot:
– Het beantwoorden van de vragen die in deze opdracht staan.
– De praktijkopdracht.
Theorie
Thema: Multimedia/IT
Audio 4
Digitaliseren
Geluid dat wij horen is een analoog signaal.
Computers werken met bits en bytes. Voordat je geluid
kunt bewerken op een computer, zul je het analoge
signaal dus eerst om moeten zetten naar bits en bytes.
Dit wordt digitaliseren genoemd. In deze opdracht
worden onder anderen deze drie basisbegrippen (analoog, digitaal en digitaliseren) beschreven.
Deze audio-opdracht 4 is zeker geen makkelijke
opdracht. Maar als je in de toekomst meer wilt gaan
doen met geluid, dan kan deze basiskennis je erg goed
van pas komen.
Wat is digitaal en wat is analoog?
Als je iemand de vraag stelt: ’Wat betekent digitaal?’,
dan krijg je meestal het antwoord: ’Dat zijn nullen en
enen’. Dat dit niet helemaal klopt, wordt hieronder
uitgelegd.
Als voorbeeld nemen we een ‘ouderwetse’ analoge
weegschaal met wijzertje. Als je op deze weegschaal
gaat staan, dan geeft deze precies aan hoeveel je weegt.
Het is alleen een beetje moeilijk om dit af te lezen. Het
wijzertje geeft in dit geval ongeveer 84 kilo aan:
MM-02-10-02
Het klinkt misschien raar, maar de ‘ouderwetse’ analoge weegschaal met wijzertje meet véél nauwkeuriger
dan de weegschaal met numerieke display. Het is
alleen veel moeilijker af te lezen.
De digitale weegschaal met de numerieke display, is
veel nauwkeuriger af te lezen, maar rondt de weging af
en is dus minder exact. Zelfs als hij 10 getallen achter
de komma kan zetten, dan nóg wordt de weging afgerond!
Als er niet wordt afgerond, dan spreek je van ’analoog’.
Als er wel wordt afgerond, dan spreek je van ’digitaal’.
Een analoge meting heeft altijd oneindig veel mogelijke resultaten/waarden, terwijl een digitale meting een
beperkt aantal vaste waarden kent.
’Een analoog signaal is een regelmatig en ononderbroken signaal dat niet in kleine stukjes is verdeeld. Een analoog apparaat kan binnen de grenzen van wat het apparaat aankan, een oneindig
aantal waarden weergeven.’
www.computerwoorden.nl
Een ander voorbeeld van een apparaat dat op een
anloge manier meet, is de kwik-thermometer.
Vraag 1:
Leg eens uit waarom de kwik-thermometer
een analoog apparaat is.
Vraag 2:
Noem nog minimaal 2 andere apparaten
die op een analoge manier meten en leg uit
waarom.
Analoge weegschaal
Vervolgens ga je op een digitale weegschaal staan met
een numeriek display. Deze weegschaal geeft in de display, op 2 decimalen nauwkeurig, aan hoeveel je
weegt. In de display verschijnt bijvoorbeeld 84,45 kilo:
Het numerieke display van een digitale weegschaal
Zoals je hoort te weten, wordt de informatie in een
computer vastgelegd en verwerkt in bits en bytes. Een
bit kan de vaste waarde ’0’ of ’1’ hebben en niets daar
tussenin. Dit zijn vaste waarden en een computer
werkt dus digitaal. ’Nullen’ en ’enen’ zijn digitale
waarden, maar digitale waarden zijn niet altijd ’nullen’
en ’enen’. Vergelijk het met de volgende stelling: ’een
koe is een dier, maar niet ieder dier is een koe’.
Hiermee is hopelijk de vraag ’Wat is digitaal?’ beantwoord.
Theorie
Thema: Multimedia/IT
Audio 4
Vraag 3:
Omschrijf nu in je eigen woorden wat
’digitaal’ betekent.
Voordat een computer gebruik kan maken van analoge gegevens moeten deze worden omgezet naar vaste
waarden, zoals nullen en enen. De oneindige waarden
van een analoog signaal, moeten worden afgerond. Dit
noemen we digitaliseren. Hieronder wordt aan de
hand van een theoretisch voorbeeld, uitgelegd hoe dat
gebeurt:
De theorie van het digitaliseren
Zoals bekend, bestaat geluid uit een aantal vloeiende
drukgolven. Ook geluid is daarom een analoog signaal.
Vraag 4:
MM-02-10-03
Nu ga je de lijntjes nummeren:
In bovenstaand voorbeeld is maar een klein deel van
de grafiek verdeeld in vakjes. In werkelijkheid hoort
de gehele grafiek verdeeld te zijn.
Tijdens het digitaliseren worden er horizontaal, op de
x-as, op vaste tijdstippen, een aantal metingen genomen:
Probeer eens duidelijk uit te leggen waarom geluid een analoog signaal is?
Stel je hebt een analoge geluidsgolf en je wilt deze
digitaliseren.
Je kijkt vervolgens, bij de betreffende meting, waar de
geluidsgolf zich in de grafiek bevindt:
De makkelijkste manier om dit te doen, is om deze
golf te plaatsen in een grafiek. Je plaatst er eerst een xas en een y-as omheen:
Als je de waarde noteert, die bij de betreffende meting
hoort, ontstaat er een tabel; bijvoorbeeld:
Daarna ga je horizontale en verticale lijnen trekken,
waardoor kleine vakjes ontstaan. Deze vakjes worden
’kwantiteiten’ genoemd:
Meting
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Waarde
0
0
2
6
10
7
4
2
6
Theorie
Thema: Multimedia/IT
Audio 4
Op deze manier wordt een analoog signaal vertaald
naar een verzameling getallen met een vaste waarde.
Daarom noemen we dit proces ’digitaliseren’.
Zoals je ziet zijn de vakjes in het voorbeeld te grof om
nauwkeurig te kunnen meten.
Hoe kleiner de vakjes (kwantiteiten) zijn, hoe nauwkeuriger de meting zal zijn. Vergelijk het maar met de
resolutie van een afbeelding. Hoe meer pixels per inch
(ppi), hoe beter de kwaliteit zal zijn. Het verdelen van
de grafiek in kwantiteiten wordt ’kwantificeren’
genoemd.
Kwantificeren in horizontale richting (x-as)
Op de x-as wordt aangegeven hoeveel metingen er per
seconde worden genomen. Voorbeeld: het geluid op
een standaard audio-cd is gedigitaliseerd met 44100
metingen per seconde.
Het aantal metingen per seconde worden uitgedrukt
in Hz (Hertz). 1 meting per seconde is 1 Hz. 44100
metingen per seconde is 44,1 kHz.
Stel: het onderstaande analoge signaal duurt 1 seconde
en het moet gedigitaliseerd worden met audio-cd
kwaliteit. Dan zou de x-as in 44100 delen verdeeld
moeten worden!
Kwantificeren in verticale richting (y-as)
Op de y-as wordt aangegeven hoe hoog de waarde van
iedere meting kan zijn. De verdeling van de y-as is ook
erg belangrijk voor de kwaliteit van het digitale
bestand.
Voorbeeld: bij een standaard audio-cd is de y-as verdeeld in ongeveer 65000 delen. Per meting kan er dus
een waarde tussen de 0 en 65000 gemeten worden.
De waarde die gemeten wordt, wordt uitgedrukt in
Bits. Tijdens de technologielessen heb je geleerd dat je
MM-02-10-04
met 1 bit, 2 waarden of variaties kunt maken, namelijk
0 en 1. Met 2 bits kun je 4 waarden maken, namelijk
00, 01, 10 en 11. Met 8 bits kun je 256 waarden maken
en met 16 bits kun je ongeveer 65000 waarden maken.
Een standaard audio-cd gebruikt dus 16 bits per
meting.
Vraag 5:
Hoeveel waarden of variaties kun je maken
met 6 bits?
Digitale geluidskwaliteit wordt uitgedrukt in ’kHz x
bits’. De standaard audio-cd kwaliteit is 44.1 kHz x 16
bits.
Vraag 6:
Stel je wilt 1 seconde geluid digitaliseren
met audio-cd kwaliteit. Er worden dan dus
44100 metingen genomen die per meting
16 bits bevatten. Hoe groot wordt het
bestand, na opslag op een harde schijf in
Mb’s? Laat je berekening zien.
Tips: Houd rekening met het omrekenen van bits naar
Mb’s. Houd er ook rekening mee dat een audiocd altijd in stereo wordt opgenomen. Er zijn
daarom 2 sporen van 44.1 kHz x 16 bits.
PRAKTIJKOPDRACHT
Thema: Multimedia/IT
Audio 4
MM-02-10-05
Je gaat een analoge geluidsgolf digitaliseren. Deze opdracht heeft betrekking op onderstaande afbeelding van een
geluidsgolf, van een zuivere toon, die precies 2 seconden duurt.
Wat ga je doen.
1. Kwantificeer deze geluidsgolf en gebruik de volgende waarden:
2. De digitale geluidskwaliteit moet 18 Hz x 3 bits worden.
3. Doe dit op papier in bovenstaande afbeelding.
4. In hoeveel metingen heb je de x-as verdeeld? Waarom?
5. In hoeveel waarden heb de y-as verdeeld? Waarom?
De geluidsgolf wordt gedigitaliseerd met bovenstaande waarden (18 Hz x 3 bits).
6. Maak een tabel waarin de waarden van alle metingen staan genoteerd.
Het bestand wordt opgeslagen op disk.
7. Hoe groot wordt het bestand? Laat de berekening zien.
■
■
Aantekeningen
Evaluatie
Thema: Multimedia/IT
Audio 4
MM-02-10-06
1. Vond je het theorie-gedeelte duidelijk?
Ja, omdat: ________________________________________________________________________________
Nee, omdat: ______________________________________________________________________________
2. Staan er woorden of begrippen in die niet duidelijk zijn?
Zo ja, welke? ______________________________________________________________________________
3. Wat vond je leuk aan deze opdracht?
4. Ben je tegen problemen aangelopen tijdens het uitvoeren van deze opdracht?
Ja, want: _________________________________________________________________________________
5. Wat vond je moeilijk aan deze opdracht?
6. Wat zou je de volgende keer anders doen?
7. Had je voldoende tijd voor de opdracht? _______________________________________________________
8. Geef jezelf een beoordeling voor de opdracht.
O Zeer onvoldoende, omdat: _________________________________________________________________
O Onvoldoende, omdat: _____________________________________________________________________
O Matig, omdat: __________________________________________________________________________
O Voldoende, omdat: _______________________________________________________________________
O Goed, omdat: ___________________________________________________________________________
O Zeer goed, omdat: _______________________________________________________________________
9. Heb je nog andere op-/ of aanmerkingen?
Antwoordblad
Audio 4
Vraag 1:
Vraag 2:
Vraag 3:
Vraag 4:
Vraag 5:
Vraag 6:
Thema: Multimedia/IT
MM-02-10-07