В результате выполнения лабораторной работы студент будет понимать строение звука и научится скрывать изображение в аудиофайл.

Перед началом работы Вам необходимо скачать материал для лабораторных работ из Справочника. Скопируйте содержимое папки "Лабораторная работа 4" в удобное для Вас место.

Проект будет реализовываться с помощью следующих программных средств:
Sonic Visualiser, Стеганография: звук

Физический звук -это продольная волна растяжения - сжатия, распространяющаяся в частицах. Например, в воздухе частицы воздуха начинают колебаться вокруг своих положений, сталкиваться и передавать друг другу волны (рисунок 4.1).

Звук может быть порожден человеческими связками или вибрирующими предметами, которыми связки тоже по сути являются. Если Вы хотите записать звук на компьютере, то Вы используете микрофон. Мембрана или другой чувствительный элемент микрофона ловит вибрации воздуха и переводят их в электрический сигнал которую условно становится волной изменения напряжения. Стоит понимать, что микрофон дает аналоговый сигнал, то есть сигнал с бесконечно большим разрешением. Как бы Вы не приближали сигнал, он всегда будет гладким. Компьютер же является цифровым и с таким сигналом работать не может, поэтому звук оцифровывается. В случае с микрофоном используется АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) и в роли которого выступает звуковая карта с микрофонным входом (рисунок 4.2).

Звук - это гармонические колебания. Условно чем выше тональность звука, тем выше его частота, и синусоиды выглядит соответствующим образом то есть колеблются чаще (рисунок 4.3).

Что происходит при смешивании нескольких звуков? При соединении двух частот одна волна станет буквальной частью второй, а в результирующем звуке Вы услышите обе этих частоты и компьютер тоже услышат обе этих частоты. Посмотреть Вы можете как раз таки на спектрограмме (рисунок 4.4). Спектрограмма показывает какие конкретные частоты и на какой громкости содержатся в каждом кусочке звука. Чем ярче на спектрограмме, тем громче данная частота выделяется на общем фоне.

Берутся пиксели, а именно столбик по вертикали. У каждого пикселя анализируется яркость, также каждому пикселю ставится в соответствии своя частота. Для удобства берется диапазон от 500 герц до 16 килогерц. Для каждого пикселя генерируется синусоида, соответствующая его номеру частотой. Далее применяется яркость пикселей: чем он ярче, тем больше амплитуда и наоборот. Получается просто массив чисел, а дальше просто суммируются все эти синусоиды и получается готовый звук для этого столбика пикселей. Повторив операцию для всех столбиков получается закодированная картинка. Реализация данного алгоритма осуществляется в программе Стеганография: Звук.

1. Перейдите в папку "Лабораторная работа 4\Анализ аудиофайла".
2. Откройте аудиофайл с помощью программы Sonic Visualiser (рисунок 4.5).

3. После добавления аудиофайла в программу Вам необходимо открыть спектрограмму аудиофайла. Для этого выберите пункт меню "Слой", а затем пункт "Добавить спектрограмму" (рисунок 4.6).

Если всё выполнено правильно, то Вы увидите спектрограмму этого аудиофайла. На ней будет находится спрятаное изображение. Для лучшего отображения Вы можете изменять пункты меню, которые находятся справа от спектрограммы (рисунок 4.7)

4. Сделайте скриншот увиденного изображения и назовите его получившимся изображением на спектрограмме. Например, в лабораторной работе изображен логотип РГППУ, соответственно скриншот будет называться "Логотип РГППУ". Сохраните данный скриншот в удобное для Вас место.

1. Перейдите в папку "Лабораторная работа 4\Задание 2".
2. В папке Вы обнаружите 2 файла: аудиофайл и изображение(рисунок 4.8).

3. Запустите программу Стеганография: звук. Нажмите на кнопку "Load image" и выберите изображение из папки.
В окне программы справа сверху появится амплитудный график изображения (рисунок 4.9).

4. Затем нажмите на кнопку "Load audio" и выберите изображение из папки. Вы увидите результат работы программы: изображение появится в спектрограмме аудиофайла (рисунок 4.10).

5. Нажмите на кнопку "Encrypt and Save". Данное действие сохранит получившийся аудиофайл в папку с программой (рисунок 4.11).

Затем Вы можете проанализировать этот аудиофайл в программе Sonic Visualiser на наличие изображения в нём.
6. Сохраните получившийся аудиофайл в удобное для Вас место и переименуйте его в формат "Фамилия_Группа_Лаб4.2"
7. Ответьте на контрольные вопросы в файле Word и отправьте файл Word с ответами на вопросы и получившиеся файлы преподавателю.