Кодирование звуковой информации Кравчук С.В. ГОУ 444 Источник информации курсы повышения квалификации при СПБ ГУИТМО 2011г. "Теоретические основы информационных. - презентация

1 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)

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

3 ОЦИФРОВКА ЗВУКА

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

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

6 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».

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

8 ХАРАКТЕРИСТИКИ ОЦИФРОВАННОГО ЗВУКА

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

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

11 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

12 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.)

13 РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

14 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.

15

16

17 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.

18 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.

19 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.

20 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.

21 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.

22 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

23 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

24 I = 16 * * 2 * 60 I 10 Мбайт

25 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

26 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?

27 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

28 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

29 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

30 ЗАДАЧА ИЗ ДЕМОВЕРСИИ ЕГЭ-2012

31 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

32 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