Giải Tin học 10 Bài 6 (Kết nối tri thức): Dữ liệu âm thanh và hình ảnh

Giải Tin học lớp 10 Bài 6: Dữ liệu âm thanh và hình ảnh

Khởi động

Khởi động trang 28 Tin học 10: Trong tin học, âm thanh và hình ảnh là hai trong các dạng thông tin quan trọng của đa phương tiện (multimedia) mà con người có thể tiếp nhận qua cá giác quan. Những thông tin này được lưu trong máy tính như thế nào?

Trả lời:

Âm thanh và hình ảnh được lưu trong máy tính dưới dạng biên độ sóng âm và điểm ảnh.

1. Biểu diễn âm thanh

Hoạt động

Hoạt động 1 trang 28 Tin học 10: Bản chất của âm thanh

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 lưu trữ dưới dạng số hoá (âm thanh số). Vậy âm thanh số được tạo ra như thế nào?

Trả lời:

Phương pháp số hóa âm thanh là điều chế mã xung. Âm thanh được số hóa bằng cách lấy mẫu biên độ tín hiệu của sóng âm theo chu kì lấy mẫu.

Câu hỏi

Câu hỏi 1 trang 29 Tin học 10: Khi số hoá âm thanh, chu kì lấy mẫu tăng thì lượng thông tin lưu trữ tăng hay giảm?

Trả lời:

Khi số hoá âm thanh, chu kì lấy mẫu tăng thì lượng thông tin lưu trữ giảm vì chu kì lấy mẫu càng lớn, thang lấy mẫu không cần chi tiết quá nên không gian lưu trữ sẽ giảm.

Câu hỏi 2 trang 29 Tin học 10: Tốc độ bit 128 Kb/s (còn được viết là Kbps) nghĩa là gì?

Trả lời:

Tốc độ bit 128 Kb/s (còn được viết là Kbps) nghĩa là cần 128 000 bit để biểu diễn được một giây âm thanh.

2. Biểu diễn hình ảnh

Hoạt động

Hoạt động 2 trang 30 Tin học 10: Tạo màu như thế nào?

Hãy đọc để biết màu trên màn hình máy tính hay ti vi được tạo như thế nào.

Hệ ba màu cơ bản đỏ, xanh lá cây – lục và xanh dương – lam (Hình 9.4.a) phối hợp theo các “liều lượng khác nhau” để tạo ra tất cả các màu (Hình 6.4.b) được gọi là hệ màu RGB (viết tắt từ Red – Green – Blue).

Trả lời:

Ảnh màu thường theo hệ RGB. Mỗi điểm ảnh được mã hoá bởi 24 bit. Mỗi màu cơ bản sử dụng 8 bit để mô tả sắc độ từ 0 (đen) đến 255 (màu đậm nhất).

Câu hỏi

Câu hỏi 1 trang 31 Tin học 10: Hình ảnh hiển thị trên màn hình máy tính sử dụng hệ màu nào?

A. Đỏ - Lam - Vàng (RBY).

B. Đỏ - Lục - Lam (RGB).

C. xanh lơ - Hồng sẫm - Vàng - Đen (CMYK).

D. Cả A, B, C.

Trả lời:

Hình ảnh hiển thị trên màn hình máy tính sử dụng hệ màu là Đỏ - Lục - Lam (RGB).

Câu hỏi 2 trang 32 Tin học 10: Điều nào sai khi nói về ảnh định dạng “jpeg”?

A. Kích thước tệp nhỏ, giảm được chi phí lưu trữ,

B. Kích thước tệp nhỏ nên khi dùng với web tải về nhanh hơn.

C. Tuy kích thước giảm đáng kể so với ảnh bitmap nhưng chất lượng ảnh đủ tốt.

D. Công nghệ web không dùng được với các định dạng ảnh khác với “.jpeg”.

Trả lời:

Đáp án: D

“jpeg” là ảnh đã được nén có mất mát chất lượng nhưng có tệp dung lượng khá nhỏ, tốn ít thời gia truyền và không gian lưu trữ, thường được dùng trong các trang web.

Một số định dạng ảnh phổ biến thường được dùng trong các ứng dụng trên web như .jpeg, .png, …

Luyện tập

Luyện tập 1 trang 32 Tin học 10: Có một bảng quảng cáo LED như trong Hình 6.9. Nếu coi mỗi vị trị đặt bóng LED tương tứng với điểm ảnh thì độ sâu màu của ảnh này là bao nhiêu?

Trả lời:

Nếu coi mỗi vị trị đặt bóng LED tương tứng với điểm ảnh thì độ sâu màu của ảnh này là 1 vì ảnh đen trắng chỉ có hai sắc độ màu là đen và trắng.

Câu hỏi 2 trang 32 Tin học 10: Nhạc CD có tốc độ bit là 1411 Kb/s. Hãy ước tính một đĩa nhạc CD có dung lượng 650 MB có thể nghe được bao lâu?

Trả lời:

Đổi 650 MB= $\frac{{650.2}^{10}.8}{1411}$ = 3773,77 (giây) = 63 phút

Vận dụng

Vận dụng 1 trang 32 Tin học 10: Có nhiều website cung cấp dịch vụ nhạc số. Một số trang cho phép tải nhạc về máy. Khi tải nhạc thường có gợi ý lựa chọn 128 Kbps, 320 Kbps hay Lossless (Hình 6.10). Em hãy giải thích ý nghĩa của những lựa chọn đó.

Trả lời:

Vì 1Kbps = 1000 bps.

- Nhạc 128 Kbps thì máy tính phải xử lý 128000 bit trên giây.

- Nhạc 320 Kbps, máy tính sẽ phải xử lý nặng hơn là 320000 bit/giây.

- Nhạc Lossless là nhạc có chất lượng tốt gần như tương đương với chất lượng nhạc từ các đĩa CD gốc được thu trực tiếp từ phòng thu. Nếu nói về chất lượng các loại nhạc trên thị trường có 2 loại nhạc chất lượng tốt nhất là Lossless. Chất lượng cao đồng nghĩa dung lượng của nhạc Lossless cũng cao hơn các chuẩn nhạc thông thường gấp 3- 4 lần. Về tốc độ bit thì nhạc Lossless đạt 1411kbps, cao hơn các định dạng khác tầm 4- 5 lần.

Vận dụng 2 trang 32 Tin học 10: Sử dụng phần mềm Paint có sẵn trong Windows mở một hình, sau đó chọn lệnh Save As. Phần mềm sẽ hỏi lưu ảnh dưới định dạng nào trong các định dạng “.png”, “.jpeg”, “.bmp” và “.gif”. Hãy lưu tệp với bốn định dạng trong cùng một thư mục và so sánh độ lớn của các tệp.

Trả lời:

Các em tự vẽ 1 hình bất kì và lưu ảnh dưới các định dạng khác nhau và so sánh độ lớn của các tệp.

Hình 1. Chọn định dạng tệp ảnh khi lưu

⇒ Định dạng ảnh có dung lượng giảm dần là: “.bmp”, “.png”, “.gif”, “.jpeg”

Lý thuyết Tin học 10 Bài 6: Dữ liệu âm thanh và hình ảnh

1. Biểu diễn âm thanh

a) Số hóa âm thanh

Phương pháp cơ bản số hóa âm thanh là điều chế xung qua các bước 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 mẫu.

Hình 1: Chu kì lấy mẫu và thang giá trị mẫu

Bước 2: Biểu diễn giá trị mẫu.

Chọn một thang biểu diễn giá tị mẫu, gồm một số mức đều nhau. Biên độ tín hiệu được quy đổi theo tỉ lệ trên thang lấy mẫu và làm tròn.

Ví dụ: Với thang 256 mức thì giá trị mẫu sẽ nhận được trong khoảng từ 0 đến 255, có thể ghi trong 1 byte.

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, 255, 235, …

- Để đồ thị đường bậc thang bám sát hơn với đồ thị của tín hiệu gốc, chu kì lấy mẫu cần phải nhỏ và dùng thàng lấy mẫu chi tiết hơn. Khi đó khối lượng dữ liệu âm thanh cho một đơn vị thời gian tăng thêm nhưng âm thanh sẽ trung thực hơn.

- Để số hóa âm thanh, người ta dùng các thiết bị ghi âm cài đặt sẵn phần mềm số hóa, trong đó có các mạch điện tử chuyển tín hiệu tương tự sang tín hiệu số.

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

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

Hình 2: Xấp xỉ tín hiệu tương tự bằng tín hiệu số

b) Các định dạng lưu trữ âm thanh

Có hai phương pháp chính:

- Nén dữ liệu nhưng không làm giảm chất lượng âm thanh, tạo nên định dạng âm thanh không mất mát.

- Bỏ bớt một phần thông tin âm thanh nhưng đảm bảo chất lượng âm thanh chấp nhận được, ví dụ như Mp3.

2. Biểu diễn hình ảnh

- Màn hình LCD hay OLED của máy tính hay ti vi ngày nay dùng ba diode cạnh nhau phát ba màu theo hệ RGB để tạo thành một điểm ảnh.

Hình 3: Một số điểm ảnh trên màn hình LCD

- Biểu diễn tự nhiên nhất của hình ảnh số chính là tập hợp thông tin màu của các điểm ảnh. Ảnh lưu thông tin theo từng điểm ảnh gọi là ảnh bitmap.

- Số bit cần thiết để mã hóa thông tin màu của một điểm ảnh là độ sâu màu (bit depth).

- Ảnh màu thông dụng có độ sâu màu 24 bit, mỗi màu cơ bản được mã bởi 8 bit, tương ứng với 256 sắc độ khác nhau.

- Màu trắng có mã (255, 255, 255), màu đỏ có mã (255, 0, 0), màu xanh lá cây có mã (0, 255, 0), màu đen có mã (0, 0, 0).

Hình 4: Mẫu màu ảnh màu

- Ảnh xám và ảnh đen trắng:

+ Ảnh xám có nhiều mức độ đậm nhạt khác nhau, phổ biến 256 mức.

Hình 5: Số mức xám phụ thuộc vào độ sâu màu

+ Ảnh đen trắng chỉ có hai sắc độ màu là đen và trắng, tương đương với độ sâu màu là 1.

Hình 6: Ảnh màu và ảnh xám tương ứng

* Biểu diễn ảnh bitmap

- Ảnh bitmap nguyên gốc được lưu vào các tệp có phần mở rộng là .bmp

- Lưu ảnh theo thông tin của từng điểm ảnh rất tốn bộ nhớ.

- Có hai cách giải quyết: nén tệp hoặc giảm bớt một phần thông tin.

- Một số định dạng ảnh phổ biến thường dùng cho các ứng dụng web:

+ “.jpeg”: ảnh đã được nén có mất mát chất lượng nhưng có tệp dung lượng khá nhỏ, tốn ít thời gian truyền và không gian lưu trữ.

+ “.png”: có độ nén tốt, không mất mát chất lượng, có thể có nền trong suốt để chồng ảnh mà không che ảnh dưới nền.

- Việc số hóa hình ảnh có thể thực hiện bằng các thiết bị số như máy ảnh số, máy quét, điện thoại thông minh, …

Xem thêm lời giải bài tập Tin học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 7: Thực hành sử dụng thiết bị số thông dụng

Bài 8: Mạng máy tính trong cuộc sống hiện đại

Bài 9: An toàn trên không gian mạng

Bài 10: Thực hành khai thác tài nguyên trên internet

Bài 11: Ứng xử trên môi trường số. Nghĩa vụ tôn trọng bản quyền

Xem thêm tài liệu Tin học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 6: Dữ liệu âm thanh và hình ảnh