РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА КОДИРОВАНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА КОДИРОВАНИЕ
ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
Содержание
 Основные понятия
 Задачи . Размер цифрового файла
Уровень «3»
Уровень «4» задачи 1,2
Уровень «4» задачи 3,4
Уровень «4» задачи 5,6
Уровень «5» задачи 1,2
Уровень «5» задачи 3
 Задачи. Двоичное кодирование звука
Задачи 1,2
Основные понятия
 Временная дискретизация – процесс, при котором
во время кодирования непрерывного звукового
сигнала звуковая волна разбивается на отдельные
маленькие временные участки, причем для каждого
такого участка устанавливается определенная
величина амплитуды. Чем громче амплитуда
сигнала, тем громче звук.
 Глубина звука(глубина кодирования) –количество
бит на кодирование звука.
 Уровни громкости (уровни сигнала) – звук
может иметь различные уровни громкости.
Количество различных уровней громкости
рассчитываем по формуле: N= 2I , где I – глубина
звука
Качество двоичного кодирования - величина, которая
определяется глубиной кодирования и частотой
дискретизации.
Частота дискретизации – количество измерений уровня входного
сигнала в единицу времени ( за 1 секунду). Чем больше частота
дискретизации, чем точнее процедура двоичного кодирования.
Частота измеряется в Герцах (Гц).
1 измерение за 1 секунду – 1Гц
1000 измерений за 1 секунду – 1 кГц.
Частота дискретизации обозначается буквой
D.
Диапазон частот, которые слышит человек, составляет от
20 Гц до 20 кГц
 Размер цифрового моноаудиофайла (
байтах) измеряется по формуле:
А = D*T*I/8
D – частота дискретизации (Гц)
I – разрядность регистра (разрешение)
T -время звучания или записи звука
А)
(в
 Размер цифрового стереоаудиофайла (А)
измеряется по формуле:
А = 2*D*T*I/8
Размер цифрового файла
 Уровень «3»
Задача1.
Определите размер (в байтах) цифрового аудиофайла, время
звучания которого составляет 20 секунд при частоте
дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит.
Помощь
Задача2.
Определите объем памяти для хранения цифрового
аудиофайла, время звучания которого составляет 2 минуты
при частоте дискретизации 44,1 кГц и разрешении 16 бит.
Помощь
Уровень «4»
Задача1.
В распоряжении пользователя имеется память объемом 2,6 Мб.
Необходимо записать цифровой аудиофайл с длительностью
звучания 1 минута. Каковы должны быть частота
дискретизации и разрядность.
Помощь
Задача2.
Объем свободной памяти на диске- 5,25 Мбайт, разрядность
звуковой платы 16. Какова длительность звучания
цифрового аудиофайла, записанного с частотой
дискретизации 22,05 кГц?
Помощь
Задача3.
Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на дсике 1,3 Мб,
разрядность звуковой платы -8. С какой частотой дискретизации
записан звук?
Помощь
Задача4.
Две минуты записи цифрового аудиофайла занимают на диске 5 Мб,
частота дискретизации -22050 Гц. Какова разрядность
аудиоадаптера?
Помощь
Задача5.
 Объем свободной памяти на дсике – 0,01 Гб, разрядность
звуковой платы – 16. Какова длительность звучания цифрового
аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 44100 Гц?
Помощь
Задача6.
 Оцените информационный объем моноаудиофайла
длительностью звучания 1 мин., если глубина кодирования и
частота дискретизации звукового сигнала равны
соответственно:
 А) 16 бит и 8 кгц
 Б) 16 бит и 24 кГц
Помощь
Уровень «5»
Задача1.
 Какой объем памяти требуется для хранения цифрового
аудиофайла с записью звука высокого качества при условии,
что время звучания составляет 2 минуты?
Помощь
Задача2.
 Цифровой аудиофайл содержит запись звука низкого
качества(звук мрачный и приглушенный). Какова
длительность звучания файла, если его объем составляет
650 Кб? Для мрачного и приглушенного звука характерны
следующие параметры: частота дискретизации – 11,025 кгц,
разрядность аудиоадаптера – 8 бит.
Помощь
Задача3.
 Рассчитайте время звучания моноаудиофайла,
если при 16-битном кодировании и частоте
дискретизации 32 кГц его объем равен 700 Кб.
Помощь
Двоичное кодирование звука
 Чтобы кодировать аналоговый сигнал,
изображенный на рисунке, плоскость
разбивается на вертикальные и
горизонтальные линии. Вертикальное
разбиение – это дискретизация аналогового
сигнала, горизонтальное разбиение –
квантование по уровню. Чем мельче сетка, тем
качественнее приближен аналоговый звук с
помощью цифр. 8-битное квантование
применяется для оцифровки обычной речи и
радиопередач на коротких волнах, 16-битное –
для оцифровки музыки и УКВ радиопередач.
Задача1.
 Аналоговый звуковой сигнал был дискретизирован сначала
с использованием 256 уровней интенсивности сигнала, а
затем с использованием 65536 уровней интенсивности. Во
сколько раз различаются информационные объемы
оцифрованного звука?
Помощь
Задача2.
 Объясните почему уровень квантования относится, наряду с
частотой дискретизации, к основным характеристикам
представления звука в компьютере
Помощь
Решение задач
 Уровень «3»
Задача 1
Решение:
22,05 кгц= 22,05*1000 = 22050 Гц
А=D*T*I/8= 22050 Гц *20 с * 8бит/8 = 44100 байт
 Уровень «3»
Задача 2
Решение:
44,1 кГц = 44,1 *1000 = 44100 Гц
2 мин = 120 сек
А=D*T*I/8= 44100 * 120* 16/8=
10584000мбфйт=10335,9375 Кб = 10,094 Мб
 Уровень «4»
Задача 1
Решение:
Формула для расчета частоты дискретизации и
разрядности: D*I=A/T
2,6 Мб = 2,6*1024*1024 = 2726297,6 байт
D*I=A/T = 2726297,6 : 60 = 45438,3 байт
D= 45438,3 : I
Разрядность адаптера может быть 8 или 16 бит.
Поэтому частота дискретизации может быть
45438,3 Гц ͌ 44,1 кГц или 22719,15 Гц ͌ 22,05 кГц .
Ответ:
вариант1- частота дискретизации -22,05 кГц,
разрядность – 16 бит
вариант2 - частота дискретизации -44,1 кГц,
разрядность – 8 бит
 Уровень «4»
Задача 2
Решение:
Формула для расчета длительности звучания:
T=A/ D/I
5,25 Мб = 5,25*1024*1024 = 5505024 байт
22,05 кГц= 22050 Гц
T= 5505024: 22050:2 ͌ 124,8 с
 Уровень «4»
Задача 3
Решение:
Формула для расчета частоты дискретизации:
D= A/ T/I
1,3 Мб = 1,3*1024*1024 = 1363148,8 байт
D = 1363148,8 : 60:1 = 22719,1 Гц
 Уровень «4»
Задача 4
Решение:
Формула для расчета разрядности:
I= A/ T/D
5,1 Мб =5, 1*1024*1024 =5347737,6 байт
I = 5347737,6: 120: 22050 = 2,02 байт
 Уровень «4»
Задача 5
Решение:
0,01 Гб= 0,01*1024*1024*1024 = 10737418,24 байт
Т = 10737418,24 : 44100: 2 ͌ 121,74 с ͌ 2,03 мин
 Уровень «4»
Задача 6
Решение:
А) 16* 8000 = 128000 бит = 16000байт = 15,62 КБ –
информационный объем файла длительностью
1 сек
15,62 * 60= 937,5 Кб - информационный объем
файла длительностью 1 мин
Б) 16* 24000 = 384000 бит = 48000 байт = 46,875
Кб - информационный объем файла
длительностью 1 сек
46,875* 60 = 2812,5 Кб =2,8 Мб
 Уровень «5»
Задача 1
Решение:
Высокое качество звучания достигается при
частоте дискретизации 44,1 кГц и разрядности
аудиоадаптера – 16.
А = 120 *2 * 44100 = 10584000 байт = 10335,93
Кбайт = 10,093 Мбайт
 Уровень «5»
Задача 2
Решение:
650 Кбайт = 665600 байт
Т = 665600: 11025: 1 ͌ 60,4 сек
 Уровень «5»
Задача 3
Решение:
16*32000= 512000 бит = 64000 байт = 62,5 Кб –
информационный объем файла длительностью
1 сек
700 : 62,5 = 11,2 с
Двоичное кодирование звука
Задача 1
Решение:
Длина кода аналогового сигнала с
использованием 256 уровней интенсивности
сигнала равна 8 битам, с использованием 65536
уровней интенсивности сигнала – 16 битам. Так
как длина кода одного сигнала увеличилась
вдвое, то информационные объемы
оцифрованного звука различаются – 16: 8 = 2
раза