Как найти объем звукозаписи

• глубина кодирования — в битах;
• частота дискретизации — количество измерений в секунду;
• время записи — в секундах.

Рассмотрим задание, в котором подробно разберем как определить информационный объем звукового файла.

Для решения подобных задач досаточно знать одну простую формулу

I = H*b*t*k

где:

I — информационный объем звукового файла (иногда обозначают Q)

H — частота дискретизации (количество измерений в секунду времени)

b — глубина кодирования информации (количество уровней громкости в измерениях)

k — количество каналов по которым производится запись (моно — 1 канал, стерео — 2 канала, квадро — 4 канала)

При решении подобных задач, как и многих других нужно помнить, что чаще всего все расчеты удобнее производить в степенях двойки.

Частота дискретизации 44,1
кГц, 22,05 кГц, 11,025 кГц

Кодирование звуковой информации

Временная дискретизация 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.

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

Частота дискретизации.
Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую форму
используется
микрофон, подключенный к звуковой плате. Качество полученного цифрового
звука
зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу
времени, т.е.
частоты дискретизации. Чем большее количество измерений производится за 1
секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее “лесенка”
цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала.

Частота дискретизации звука – это количество измерений громкости звука за одну
секунду, измеряется
в герцах (Гц). Обозначим частоту дискретизации буквой f.

Частота дискретизации звука может лежать в диапазоне от
8000 до 48 000 измерений громкости звука за одну секунду. Для кодировки выбирают одну из трех частот: 44,1 КГц, 22,05 КГц, 11,025 КГц.

Глубина кодирования звука. Каждой “ступеньке” присваивается определенное
значение уровня громкости звука. Уровни громкости звука можно рассматривать как
набор возможных состояний N, для кодирования которых необходимо определенное
количество информации b, которое называется глубиной
кодирования звука

Глубина кодирования звука – это количество информации, которое необходимо для кодирования
дискретных уровней громкости цифрового звука.

Если известна глубина кодирования, то количество уровней
громкости цифрового звука можно рассчитать по формуле N = 2^b. Пусть глубина кодирования звука составляет 16 битов,
тогда количество уровней громкости звука равно:

N = 2^b = 2¹⁶
= 65 536.

В процессе кодирования каждому уровню громкости звука
присваивается свой 16-битовый двоичный код, наименьшему уровню звука будет
соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему – 1111111111111111.

Качество оцифрованного звука. Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем
более качественным будет звучание оцифрованного звука. Самое низкое качество
оцифрованного звука, соответствующее качеству телефонной связи, получается при
частоте дискретизации 8000 раз в секунду, глубине дискретизации 8 битов и
записи одной звуковой дорожки (режим “моно”). Самое высокое качество
оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте
дискретизации 48 000 раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов и записи
двух звуковых дорожек (режим “стерео”).

Необходимо помнить, что чем выше качество цифрового звука,
тем больше информационный объем звукового файла.

Задачи для
самостоятельной подготовки.

1. Рассчитайте  объём 
монофонического  аудиофайла  длительностью 
10 с  при  16-битном 
кодировании  и  частоте 
дискретизации 44,1 к Гц. 
(861  Кбайт)

2. Производится двухканальная (стерео) звукозапись с
частотой дискретизации 48 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)0,3   2) 4   3) 16   4) 132

3.
Производится одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 11 кГц и
глубиной кодирования 24 бита. Запись длится 7 минут, ее результаты записываются
в файл, сжатие данных не производится. Какое из приведенных ниже чисел наиболее
близко к размеру полученного файла, выраженному в мегабайтах?

 1) 11     2)
13    3) 
15              4)  22

4.
Производится двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 11 кГц
и глубиной кодирования 16 бит. Запись длится 6 минут, ее результаты
записываются в файл, сжатие данных не производится. Какое из приведенных ниже
чисел наиболее близко к размеру полученного файла, выраженному в мегабайтах?

1)
11                2) 12           3) 
13         4)  15

5. При 
16-битном  кодировании,  частоте 
дискретизации  32 кГц  и 
объёме моноаудиофайла 700 Кбайт время 
звучания  равно:

                          1)
20 с             2) 10 с             3) 1,5 мин                  4) 1,5 с

6. Одна минута
записи цифрового аудиофайла занимает на диске 1,3 Мб, разрядность звуковой
платы – 8. С какой частотой дискретизации записан звук?

7. Аналоговый звуковой сигнал  был 
дискретизирован  сначала  с 
использованием  256 уровней  интенсивности 
сигнала  (качество  звучания 
радиотрансляции),  а  затем 
65 536 уровней (качество звучания аудио-CD). 
Во  сколько  раз 
различаются  информационные  объёмы 
оцифрованного  звука?

                          1)
16                2)
24               3) 4                 4) 2

Литература.

1. http://wiki.iteach.ru/images/f/fe/Лазарева_примеры_реш_задач.pdf
2. http://kpolyakov.narod.ru/school/ege.htm
3. http://fipi.ru/view/sections/217/docs/514.html
4. Диагностические
   и тренировочные работы МИОО 2011-2012 http://www.alleng.ru/d/comp/com_ege-tr.htm
5. http://festival.1september.ru/articles/103548/
6. http://www.5byte.ru/9/0009.php
7. Информатика. Задачник-практикум в 2 т. /Под ред. И.Г. Семакина,
   Е.К. Хеннера: Том 1. – Лаборатория Базовых Знаний, 2008 г. – 304 с.: ил. 
8. Практикум по информатике и информационным
   технологиям. Учебное пособие для общеобразовательных учреждений / Н.Д.
   Угринович, Л.Л. Босова, Н.И. Михайлова. – М.: Бином. Лаборатория Знаний, 2002.
   400 с.: ил.

Определение объема звукового файла

Размер цифрового аудиофайла измеряется по формуле: A = k*t*i*ch,

где k – частота дискретизации (Гц),

t – время звучания или записи звука,

i – разрядность регистра (разрешение),

ch – число дорожек.

Задача 1. Оценить информационный объем (в Кбайт) цифрового стерео звукового файла длительностью звучания 1 секунда при высоком качестве звука (16 бит, 48кГц).

Решение: 48 000 × 16 бит × 1 с × 2 = 1 536 000 бит / 8 / 1024 =

Ответ: 187,5

Задача 2. Оценить информационный объем (в Мбайтах) цифрового стерео звукового файла длительностью звучания 1 минута при среднем качестве звука (16 битов, 24 кГц).

Решение: 24 000 × 16 бит × 60 × 2 = 46 080 000 бит / 8 / 1024 = 5 760 000 байт = 5 625 Кбайт ≈

Ответ: 5,5

Задача 3. Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на диске 1,3 Мб, разрядность звуковой платы — 8. С какой частотой дискретизации (в кГц) записан звук?

Решение:

k = A / (t * i * ch) = 1,3 Мб : 60 : 8 бит

Ответ: 22,05

Задача 4. Объем свободной памяти на диске — 5,25 Мб, разрядность звуковой платы — 16. Какова длительность звучания (в секундах) цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц?

Решение:

t = A / (k * i * ch) = 5,25 Мбайт : 22050 Гц : 16 бит

Ответ: 124,8

Задача 5. Две минуты записи цифрового аудиофайла занимают на диске 5 Мб. Частота дискретизации — 22050 Гц. Какова разрядность аудиоадаптера (в битах)?

Решение:

k =A / (t * i * ch) = 5 Мбайт : 120 сек : 22050 Гц

Ответ: 16

Задача 6*. Аналоговый звуковой сигнал был дискретизирован сначала с использованием 256 уровней интенсивности сигнала (качество звучания радиотрансляции), а затем с использованием 65536 уровней интенсивности сигнала (качество звучания аудио-CD). Во сколько раз различаются информационные объемы оцифрованного звука?

Домашнее задание – Решить задании:

1. Определить количество уровней сигнала 24-битной звуковой карты.

2. Уместиться ли песня на дискету размером 1,44 Мбайта, если она имеет следующие параметры: стерео длительностью звучания 3 минуты при качестве звука – 16 битов, 16 кГц.

Расчёт иформационного объема аудио-файла

Расчёт
информационного объёма аудио-файла
можно производить по следующей формуле
(4):

V_audio
=
D * T
* n_{каналов}
*
i / k_сжатия
, (4)

где
V
–
это информационный объём аудио-файла,
измеряющийся в байтах, килобайтах,
мегабайтах; D
–
частота дискретизации (количество точек
в секунду для описания аудио-записи); T
–
время аудио-файла; n_{каналов}
–
число каналов аудио-файла (стерео — 2
канала, система 5.1 — 6 каналов); i
–
глубина звука, которая измеряется в
битах, k_сжатия
– коэффициент сжатия данных, без сжатия
он равен 1.

Расчёт иформационного объема анимации

Расчёт
информационного объёма анимации можно
производить по следующей формуле (5):

V_anim
=
K * T
* v
* i / k_сжатия
, (5)

где
V_anim
–
это информационный объём растрового
графического изображения, измеряющийся
в байтах, килобайтах, мегабайтах; K
–
количество пикселей (точек) в изображении,
определяющееся разрешающей способностью
носителя информации (экрана монитора,
сканера, принтера); T
–
время анимации; v

–
частота смены кадров в секунду; i
–
глубина цвета, которая измеряется в
битах на один пиксель, k_сжатия
– коэффициент сжатия данных, без сжатия
он равен 1.

Расчёт иформационного объема видео-файла

Расчёт
информационного объёма видео-файла
можно производить по следующей формуле
(5):

V_video
=
V_anim
+ V_audio
+ V_sub

, (5)

где
V_video
–
это информационный объём видео-файла,
измеряющийся в байтах, килобайтах,
мегабайтах; V_anim
– это информационный объём анимации
(видео-ряда), измеряющийся в байтах,
килобайтах, мегабайтах; V_audio
– это информационный объём аудео-файла,
измеряющийся в байтах, килобайтах,
мегабайтах (в видео-ролике могут
содержатся файлы аудио-дорожек для
нескольких языков, тогда умножаем объем
аудио-файла на количество языковых
дорожек); V_sub
– это информационный объём файла
субтитров, измеряющийся в байтах,
килобайтах, мегабайтах (если несколько
файлов субтитров, то надо сложить размеры
каждого файла).

Практическая часть

1.
Рассчитать каков будет минимальный
размер сообщения «Гой ты Русь моя
Родная!»?

2.
Рассчитать размер видео-файла с указанными
параметрами (по вариантам).

9

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

  06.03.20161.42 Mб33ОТИ практическая 5.docx

• #