Кодирование звуковой информации Кравчук С.В. ГОУ 444 Источник информации курсы повышения квалификации при СПБ ГУИТМО 2011г. "Теоретические основы информационных техногий. (Методика подготовки школьников к олимпиадам по информатике)

СОДЕРЖАНИЕ Оцифровка звука Характеристики оцифрованного звука Решение задач – Задача 1 – Задача 2 – Задача 3 – Задача из демоверсии Егэ-2012 ( А8)

ОЦИФРОВКА ЗВУКА

Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации.

Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука (величина амплитуды).

Таким образом, непрерывная зависимость громкости звука от времени А(t) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность «ступенек».

Квантование в информатике – разбиение диапазона значений непрерывной или дискретной величины на конечное число интервалов. Квантованный сигналНеквантованный сигнал с дискретным временем Цифровой сигнал

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОЦИФРОВАННОГО ЗВУКА

Глубина кодирования звука = уровень квантования - Это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука Измеряется в битах i

N = 2 i N – количество уровней громкости звука i - глубина кодирования

Частота дискретизации звука - Это количество измерений громкости звука за одну секунду. Измеряется в Герцах (Гц) Одно измерение за 1 секунду соответствует частоте 1 Гц, 1000 измерений за 1 секунду – 1 Килогерц (кГц) m

I = i * m * s * t I – информационный объём звукового файла i – глубина кодирования m – частота дискретизации s – стереозвук (= 2) или монозвук (= 1) t – время звучания файла (сек.)

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

Задача 1 Определите, сколько места в памяти компьютера займёт 1 минута стереофонического звука при частоте дискретизации 44,1 Килогерц и уровне квантования 16 бит. Сколько песен при таком кодировании можно записать на компакт- диск ёмкостью 700 Мегабайт, если 1 песня звучит в среднем 3 минуты.

I = i * m * s * t Определите, сколько места в памяти компьютера займёт 1 минута стереофонического звука при частоте дискретизации 44,1 Килогерц и уровне квантования 16 бит. Сколько песен при таком кодировании можно записать на компакт- диск ёмкостью 700 Мегабайт, если 1 песня звучит в среднем 3 минуты.

I = i * m * s * t Определите, сколько места в памяти компьютера займёт 1 минута стереофонического звука при частоте дискретизации 44,1 Килогерц и уровне квантования 16 бит. Сколько песен при таком кодировании можно записать на компакт- диск ёмкостью 700 Мегабайт, если 1 песня звучит в среднем 3 минуты.

I = i * m * s * t Определите, сколько места в памяти компьютера займёт 1 минута стереофонического звука при частоте дискретизации 44,1 Килогерц и уровне квантования 16 бит. Сколько песен при таком кодировании можно записать на компакт- диск ёмкостью 700 Мегабайт, если 1 песня звучит в среднем 3 минуты.

I = i * m * s * t Определите, сколько места в памяти компьютера займёт 1 минута стереофонического звука при частоте дискретизации 44,1 Килогерц и уровне квантования 16 бит. Сколько песен при таком кодировании можно записать на компакт- диск ёмкостью 700 Мегабайт, если 1 песня звучит в среднем 3 минуты.

I = i * m * s * t Определите, сколько места в памяти компьютера займёт 1 минута стереофонического звука при частоте дискретизации 44,1 Килогерц и уровне квантования 16 бит. Сколько песен при таком кодировании можно записать на компакт-диск ёмкостью 700 Мегабайт, если 1 песня звучит в среднем 3 минуты.

I = i * m * s * t Определите, сколько места в памяти компьютера займёт 1 минута стереофонического звука при частоте дискретизации 44,1 Килогерц и уровне квантования 16 бит. Сколько песен при таком кодировании можно записать на компакт-диск ёмкостью 700 Мегабайт, если 1 песня звучит в среднем 3 минуты ,1 Килогерц = герц

t = 60 s = 2 m = 44,1 Кгерц = герц i = 16 бит I - ? I = 16 * * * 2 * 60 I = i * m * s * t I 10 Мбайт

I = 16 * * 2 * 60 I 10 Мбайт

Определите, сколько места в памяти компьютера займёт 1 минута стереофонического звука при частоте дискретизации 44,1 Килогерц и уровне квантования 16 бит. Сколько песен при таком кодировании можно записать на компакт-диск ёмкостью 700 Мегабайт, если 1 песня звучит в среднем 3 минуты. I 10 Мбайт 700 Мегабайт, 700/10/ 3 минуты 3 23 песни

Задача 2 При записи речи на компьютере использовалась частота дискретизации 16 Килогерц и уровень квантования 8 бит. Симфоническая музыка записывалась с частотой 44,1 Килогерц и уровнем квантования 16 бит. Что больше займёт места в памяти компьютера: 1 час речи или 10 минут музыки?

m р = 16 Кгерц = герц i р = 8 бит m м = 44,1 Кгерц = герц i м = 16 бит t р = 1 час = 60 мин = 3600 сек t м = 10 мин = 600 сек Что больше I р или I м ? I р = 8 * * 3600 = = 54,9 Мбайт I = i * m * s * t I р > I м При записи речи на компьютере использовалась частота дискретизации 16 Килогерц и уровень квантования 8 бит. Симфоническая музыка записывалась с частотой 44,1 Килогерц и уровнем квантования 16 бит. Что больше займёт места в памяти компьютера: 1 час речи или 10 минут музыки? I м = 16 * * 600 = = 50,5 Мбайт

Файл содержал несжатую монофоническую музыкальную композицию продолжительностью 8 минут 32 секунды, оцифрованную с частотой дискретизации Гц и уровнями квантования. На какое количество килобайт изменился информационный объём после преобразования файла за счёт уменьшения количества уровней квантования до 2048 и при увеличении частоты дискретизации до Гц? В ответе укажите целое число килобайт. Если объём увеличился, то указанное число должно быть положительным, если объем уменьшился – отрицательным. Задача 3

S = 1 t 1 = 8 мин 32 сек = 512 сек m 1 = герц N 1 = N 2 = 2048 m м = герц I 2 – I 1 = ? Кбайт I 1 = 16 * * 512 = Кбайт I = i * m * s * t I 2 – I 1 = –11000 = 4124 Файл содержал несжатую монофоническую музыкальную композицию продолжительностью 8 минут 32 секунды, оцифрованную с частотой дискретизации Гц и уровнями квантования. На какое количество килобайт изменился информационный объём после преобразования файла за счёт уменьшения количества уровней квантования до 2048 и при увеличении частоты дискретизации до Гц? В ответе укажите целое число килобайт. Если объём увеличился, то указанное число должно быть положительным, если объем уменьшился – отрицательным. I 2 = 11 * * 512 = Кбайт N = 2 i = 2 i i 1 = 16 бит 2048 = 2 i i 2 = 11 бит

ЗАДАЧА ИЗ ДЕМОВЕРСИИ ЕГЭ-2012

А 8 Производится одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и 24-битным разрешением. Запись длится 1 минуту, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Какое из приведенных ниже чисел наиболее близко к размеру полученного файла, выраженному в мегабайтах ? 1) 0,2 2) 2 3) 3 4) 4

s = 1 m = 16 Кгерц = герц i = 24 бит t = 1 мин = 60 сек I – ? (в Мбайтах) I р = 24 * * 1 * 60 = = 2,75 Мбайт I = i * m * s * t Производится одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и 24-битным разрешением. Запись длится 1 минуту, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Какое из приведенных ниже чисел наиболее близко к размеру полученного файла, выраженному в мегабайтах ? 1) 0,2 2) 2 3) 3 4) 4 3) 3