Giải Tin Học 10 trang 28

Bài 6: Dữ liệu âm thanh và hình ảnh

🔍 Kiến thức cần nhớ

1. Biểu diễn âm thanh

Âm thanh trong tự nhiên là sóng âm, có đồ thị liên tục dạng hình sin, gọi là tín hiệu âm thanh tương tự (analog).

Để máy tính xử lí được, âm thanh phải được số hóa thành âm thanh số bằng phương pháp PCM (Pulse Code Modulation) gồm 3 bước:

• 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 gồm một số mức đều nhau (ví dụ 256 mức). Biên độ tín hiệu được quy đổi theo tỉ lệ và làm tròn về mức gần nhất.
• Bước 3 — Biểu diễn âm thanh: Dãy giá trị biên độ đã quy đổi tại các điểm lấy mẫu chính là biểu diễn số của âm thanh.

Chu kì lấy mẫu càng nhỏ (thang lấy mẫu càng chi tiết) thì âm thanh số càng trung thực nhưng cần nhiều không gian lưu trữ.

• Mạch chuyển tín hiệu tương tự → số: ADC (Analog to Digital Converter).
• Mạch chuyển tín hiệu số → tương tự (để phát ra loa, tai nghe): DAC (Digital to Analog Converter).
• Tốc độ bit (bit-rate): số bit cần thiết để biểu diễn một giây âm thanh.

Các định dạng lưu trữ âm thanh:

• Không mất mát (lossless): nén dữ liệu nhưng không làm giảm chất lượng.
• Có mất mát (lossy): bỏ bớt một phần thông tin, ví dụ MP3 (nhỏ hơn khoảng 10 lần so với WAV của PCM mà chất lượng giảm không đáng kể).

💡 Mẹo nhớ: PCM = Lấy mẫu → Biểu diễn mẫu → Biểu diễn âm thanh. "ADC vào máy, DAC ra loa".

2. Biểu diễn hình ảnh

Màn hình LCD/OLED dùng ba diode cạnh nhau phát ba màu theo hệ RGB để tạo một điểm ảnh.

• Điểm ảnh (pixel): phần tử nhỏ nhất của ảnh. Ảnh lưu thông tin theo từng điểm ảnh gọi là ảnh bitmap.
• Độ sâu màu (bit depth): số bit dùng để mã hóa thông tin màu của một điểm ảnh. Độ sâu màu càng lớn, màu sắc càng tinh tế.

Hệ màu RGB:

• Ảnh màu thông dụng có độ sâu màu 24 bit, mỗi màu cơ bản (Red, Green, Blue) được mã hóa 8 bit → 256 sắc độ mỗi màu.
• Tổng cộng 256 × 256 × 256 ≈ 16,7 triệu màu.
• Mã (0, 0, 0) là đen; (255, 255, 255) là trắng.

Ảnh xám (grayscale) phổ biến có độ sâu màu 8 bit (256 mức). Ảnh đen trắng chỉ có 2 sắc độ → độ sâu màu 1 bit.

Một số định dạng ảnh:

• bmp: ảnh bitmap nguyên gốc, tốn bộ nhớ.
• jpeg: nén có mất mát, dung lượng nhỏ.
• png: nén không mất mát, có thể có nền trong suốt.

💡 Mẹo nhớ: RGB = Red, Green, Blue. Ảnh màu chuẩn = 24 bit = 3 × 8 bit.

---

⚙️ Bài tập

Câu hỏi trang 30

Câu 1

Đề bài: Khi số hóa âm thanh, chu kì lấy mẫu tăng thì lượng thông tin lưu trữ tăng hay giảm?

Trả lời:

Chu kì lấy mẫu là khoảng thời gian giữa hai lần lấy mẫu liên tiếp.

• Khi chu kì lấy mẫu tăng, nghĩa là khoảng cách giữa các lần lấy mẫu dài ra.
• Trong cùng một đơn vị thời gian (ví dụ 1 giây), số lần lấy mẫu sẽ ít đi.
• Số mẫu ít hơn → số giá trị biên độ phải lưu ít hơn.

➡️ Kết luận: Lượng thông tin lưu trữ giảm. (Đổi lại, âm thanh số sẽ kém trung thực hơn.)

⚠️ Lưu ý thi: Cần phân biệt rõ — chu kì lấy mẫu tăng thì dữ liệu giảm nhưng chất lượng giảm; chu kì lấy mẫu giảm (lấy mẫu dày hơn) thì dữ liệu tăng và chất lượng tăng.

Câu 2

Đề bài: Tốc độ bit Kb/s còn được viết là Kbps, nghĩa là gì?

Trả lời:

Kbps là viết tắt của Kilobit per second = Kilobit trên giây.

• "Kb" = Kilobit (1 Kilobit = 1024 bit, hoặc 1000 bit theo cách tính thập phân).
• "p" = per (trên).
• "s" = second (giây).

Vậy Kb/s và Kbps là hai cách viết khác nhau của cùng một đơn vị: số kilobit dữ liệu được dùng để biểu diễn trong một giây âm thanh. Tốc độ bit càng cao thì chất lượng âm thanh càng tốt và tệp càng lớn.

---

Câu hỏi trang 31 – 32

Câu 1

Đề bài: 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 (CMY)
D. Xanh lơ – Hồng sẫm – Vàng – Đen (CMYK)

Trả lời: Đáp án B (RGB).

Giải thích:

• Màn hình máy tính, tivi dùng ba diode phát ba màu cơ bản Đỏ (Red) – Lục/Xanh lá (Green) – Lam/Xanh dương (Blue), phối hợp theo "liều lượng" khác nhau để tạo ra mọi màu. Đây là hệ màu RGB.
• Đáp án A sai vì hệ màu phát quang dùng Lục chứ không phải Vàng.
• C, D là các hệ màu CMY và CMYK — dùng trong in ấn (màu pha trừ), không phải màn hình.

💡 Mẹo nhớ: Màn hình "phát sáng" → cộng màu → RGB. Máy in "phủ mực" → trừ màu → CMYK.

Câu 2

Đề bài: 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 (đây là phát biểu SAI).

Giải thích:

• A, B, C đều đúng: jpeg là ảnh nén có mất mát, dung lượng nhỏ → tiết kiệm lưu trữ, tải nhanh, mà chất lượng vẫn đủ tốt cho nhu cầu thông thường.
• D sai vì công nghệ web còn dùng nhiều định dạng khác ngoài jpeg, ví dụ png (nén không mất mát, có nền trong suốt), gif, bmp...

⚠️ Lưu ý thi: Dạng câu "điều nào SAI" rất dễ chọn nhầm. Hãy đọc kĩ từ "sai" trong đề và loại dần các đáp án đúng.

---

⚙️ LUYỆN TẬP

Câu 1

Đề bài: Có một bảng quảng cáo LED như Hình 6.9. Nếu coi mỗi vị trí đặt bóng LED tương ứng với một điểm ảnh thì độ sâu màu của ảnh này là bao nhiêu?

Trả lời:

Bảng quảng cáo LED loại đơn sắc (chỉ một màu): mỗi bóng LED tại một vị trí chỉ có thể ở hai trạng thái: sáng hoặc tắt.

• Mỗi điểm ảnh chỉ cần phân biệt 2 trạng thái.
• Số bit cần để biểu diễn 2 trạng thái: 2 = 2^1.

➡️ Độ sâu màu = 1 bit.

💡 Mẹo nhớ: Số trạng thái = 2^(độ sâu màu). Ngược lại, độ sâu màu = log₂(số màu). 2 màu → 1 bit; 256 màu → 8 bit; 16,7 triệu màu → 24 bit.

Lưu ý: nếu bảng LED là loại nhiều màu (full color theo RGB) thì độ sâu màu sẽ là 24 bit. Với bảng quảng cáo đèn LED một màu thông thường, đáp án là 1 bit.

Câu 2

Đề bài: Nhạc CD có tốc độ bit là 1411 Kb/s. Hãy ước tính một đĩa nhạc CD có dung lượng 700 MB có thể nghe được bao lâu?

Cách 1 — Đổi tất cả về bit rồi chia

Bước 1. Đổi dung lượng đĩa ra bit:

700 MB = 700 × 1024 KB = 716 800 KB
716 800 KB × 8 = 5 734 400 Kb (kilobit)

(vì 1 byte = 8 bit, nên 1 KB = 8 Kb)

Bước 2. Lấy tổng số kilobit chia cho tốc độ bit (số kilobit mỗi giây):

Thời gian = 5 734 400 Kb ÷ 1411 Kb/s ≈ 4064 giây

Bước 3. Đổi ra phút:

4064 ÷ 60 ≈ 67,7 phút ≈ khoảng 68 phút (gần 1 giờ 8 phút).

Cách 2 — Tính nhanh theo đơn vị Mb/s

Tốc độ bit: 1411 Kb/s ≈ 1,411 Mb/s
Dung lượng: 700 MB × 8 = 5600 Mb

Thời gian ≈ 5600 ÷ 1,411 ≈ 3969 giây ≈ 66 phút.

(Chênh lệch nhỏ so với Cách 1 là do quy ước 1 MB = 1000 KB hay 1024 KB.)

➡️ Kết luận: Đĩa CD 700 MB có thể nghe được khoảng 66 – 68 phút (xấp xỉ hơn 1 giờ), phù hợp với thực tế đĩa CD thường nghe được khoảng 74 – 80 phút.

⚠️ Lưu ý thi: Nhớ kĩ quan hệ đổi đơn vị: 1 byte = 8 bit; 1 KB = 1024 byte; 1 MB = 1024 KB. Sai bước đổi 8 lần (byte ↔ bit) là lỗi phổ biến nhất.

---

⚙️ VẬN DỤNG

Câu 1

Đề bài: Khi tải nhạc số 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:

Đây là ba lựa chọn về chất lượng âm thanh, gắn với tốc độ bit và định dạng lưu trữ:

• 128 Kbps (Tiêu chuẩn): Định dạng nén có mất mát (như MP3) với tốc độ bit 128 kilobit/giây. Tệp nhỏ nhất, tải nhanh, tốn ít dung lượng, nhưng chất lượng âm thanh thấp nhất trong ba lựa chọn (đã bỏ bớt nhiều thông tin âm thanh).

• 320 Kbps (Chất lượng cao): Cũng là định dạng nén có mất mát nhưng tốc độ bit cao gấp 2,5 lần (320 kilobit/giây). Tệp lớn hơn 128 Kbps nhưng chất lượng âm thanh tốt hơn rõ rệt, gần với bản gốc.

• Lossless (Không mất mát): Định dạng nén không làm giảm chất lượng, giữ nguyên độ trung thực của bản thu gốc. Tệp lớn nhất, tốn nhiều dung lượng và thời gian tải nhất, nhưng chất lượng âm thanh cao nhất.

➡️ Tóm lại: Tốc độ bit càng cao (và Lossless) → âm thanh càng trung thực → tệp càng lớn. Người dùng cân nhắc giữa chất lượng và dung lượng/tốc độ tải để chọn cho phù hợp. Trong hình, các tùy chọn chất lượng cao thường dành cho tài khoản VIP.

Câu 2

Đề bài: Dùng phần mềm Paint trong Windows, mở một hình rồi chọn Save As, lưu với bốn định dạng png, jpeg, bmp và gif vào cùng một thư mục, so sánh độ lớn các tệp.

Trả lời (hướng dẫn thực hành và kết quả dự kiến):

Các bước thực hiện:

1. Mở phần mềm Paint, mở một ảnh màu bất kì.
2. Chọn File → Save As, lần lượt lưu thành 4 tệp với các định dạng: .png, .jpeg, .bmp, .gif (cùng một thư mục).
3. Mở thư mục, chuyển sang chế độ xem Details để so sánh cột kích thước (Size) của 4 tệp.

Kết quả dự kiến (sắp xếp dung lượng từ lớn đến nhỏ):

Nhận xét:

• bmp luôn lớn nhất vì không nén.
• jpeg thường nhỏ nhất với ảnh nhiều màu (ảnh chụp) nhờ nén có mất mát.
• gif nhỏ với ảnh đơn giản, ít màu (logo, biểu tượng) vì chỉ dùng tối đa 256 màu.
• png cân bằng: dung lượng vừa phải, giữ nguyên chất lượng và hỗ trợ nền trong suốt.

💡 Mẹo nhớ: Ảnh chụp nhiều màu → dùng jpeg (nhẹ). Ảnh logo, cần nền trong suốt → dùng png. Cần giữ nguyên gốc → dùng bmp (nặng).

---

🎯 Ghi nhớ: - Số hóa âm thanh theo PCM gồm 3 bước; chu kì lấy mẫu càng nhỏ → chất lượng càng cao nhưng dữ liệu càng lớn. - Tốc độ bit (Kbps) quyết định chất lượng và dung lượng âm thanh. - Màn hình dùng hệ màu RGB; ảnh màu chuẩn có độ sâu màu 24 bit (mỗi màu cơ bản 8 bit, 256 sắc độ). - Công thức then chốt: Số màu = 2^(độ sâu màu) và Dung lượng = Tốc độ bit × Thời gian (nhớ đổi đơn vị: 1 byte = 8 bit, 1 MB = 1024 KB).