Как найти скорость передачи изображения

При построении сети для систем IP-видеонаблюдения одним из важных показателей сети является величина максимального потока, создаваемого всеми видеокамерами системы.

Величина потока каждой камеры зависит от ее разрешающей способности, от используемых кодеков сжатия, выбранной частоты кадров, интенсивности движения в поле зрения камеры. Данные параметры зависят от назначения системы видеонаблюдения, в соответствии с которым производится выбор камер.

Для лучшего понимания рассмотрим чуть подробнее кодеки сжатия.

Кодеки сжатия

Кодеки можно поделить на два типа:

• Покадровые — выполняющие сжатие каждого кадра (MJPEG, JPEG2000) ;
• Межкадровые — выполняющие сжатие последовательности изображений – кадров (H.264, MPEG4, Motion Wavelet, MxPEG)

В IP камерах в настоящий момент преимущественно используются два типа кодека H.264 и MJPEG.

MJPEG – это формат покадрового типа для цифровой фотосъемки, где каждый кадр сжимается индивидуально (внутрикадровое сжатие) и обеспечивает хорошее качество изображения. Для формата сжатия MJPEG не требуется высокой производительности процессора, поэтому он с успехом используется для видеонаблюдения. Но такой формат имеет значимый минус – поток с камеры будет существенным, использование такого формата для записи может привести к значительной нагрузке на сеть, а также глубина архива от IP камер будет не большой и для его расширения придется использовать огромные дисковые хранилища. Тем не менее, использование кодека MJPEG актуально в тех случаях, где есть необходимость на рабочих станциях просматривать полные кадры без сжатия в лучшем качестве. К примеру, это могут быть такие объекты как общественных места, метрополитен, торговые комплексы и места с массовым скоплением людей. В общем, там, где стоит задача просматривать видео в лучшем качестве и высокой детализации объектов.

Недостатками покадровых кодеков являются более низкий коэффициент сжатия по сравнению с кодеками, выполняющими сжатие последовательности изображений и блочная структура данных у MJPEG (дробление изображения на квадраты 8х8 пикселей)

В кодеке H.264 (межкадрового типа) в кадре выделяются только движущиеся объекты, и информация о них и кодируется. Полное изображение передается только через заданные промежутки в качестве опорного кадра. H.264 позволяет формировать высококачественный видеосигнал со значительно меньшим цифровым потоком, чем MJPEG, но при этом требования к производительности процессора весьма высоки. Из-за ресурсоемкого процесса обработки кодека H.264 на отображение, его рекомендуется использовать для записи архива. При этом нагрузка на процессор минимальна, а глубина архива может быть увеличена в разы. Тем не менее для отображения данный кодек можно применять на объектах где не стоит задачи по слежению и нет необходимости рассматривать детальную картинку от камер. Из-за низкого цифрового потока с IP камер кодек H.264 не нагружает сеть между рабочими станциями мониторинга и сервером, что тоже немаловажно для объектов с существенным количеством камер.

Недостаток заключается в том, что за счет использования предсказательной логики, собственно и позволяющей так уменьшить средний размер кадра, не все кадры могут быть пригодными, например, для идентификации

СОВЕТ:
Каждый тип сжатия и каждый кодек служит своим целям. Выбирая камеру нужно определиться с теми задачами, которые камера будет обеспечивать. Исходя из тактики охраны, формируются требования на передачу данных. При этом не все камеры способны передавать полные данные одновременно и в H.264 и в MJPEG. Стоит заранее уточнить о возможности камер передавать требуемые Вам потоки.

Определение размера несжатого кадра

Размер несжатого кадра это произведение ширины и высоты изображения в пикселях умноженное на глубину цвета. Размер кадра не зависит от того, что изображено в кадре, т.е. размер файла без сжатия будет одинаков для любого изображения

С произведением ширины и высоты изображения сложностей не должно возникнуть, для видеокамер с разрешением 704 х 576 получим 405 504 пикселей.

Глубина цвета задаётся количеством битов, используемым для кодирования цвета точки

Для кодирования черно-белого изображения используется 1 бит (2^1 = 2 цвета), для 16 цветов — 4 бит (2^4 = 16 цветов), для 256 цветов – 8 бит (2^8 = 256 цветов), для 16 миллионов цветов — 24 бита (2^8 = 256 различных вариантов представления цвета для каждого канала (256×256×256=16 777 216 цветов).

Современные IP видеокамеры отображают изображение с глубиной 24 бита.

Таким образом, получаем следующий размер несжатого изображения 405 504 х 24 = 9 732 096 бита

1 байт = 8 бит, тогда получаем 9 732 096 / 8 = 1 216 512 байт

1 килобайт = 2^10 или = 1024 байта

В итоге получаем, что наше изображение в разрешении 704х576 пикселей в несжатом виде весит 1 216 512 / 1024 = 1 188 (тысяча сто восемьдесят восемь) кбайт

СОВЕТ:
При определении размера кадра не забывайте учитывать глубину цвета

Определение размера сжатого кадра

Для определения размера сжатого кадра удобно воспользоваться программами-калькуляторами, которые обычно можно взять на сайтах производителей камер. Для примера воспользуемся программой IP Camera CCTV Calculator Скриншот данной программы Вы видите в заголовке статьи

Для разрешения 1280х720 запишем полученные значения в таблицу:

Кодек	Разрешение	Исходный размер, Кбайт	Размер после сжатия (max качество), Кбайт	Степень сжатия
MJPEG	1280х720	2700	154,9	17,43060039
H.264	1280х720	2700	27,9	96,77419355

Здесь видим, что степень сжатия H.264 на много превышает таковую в MJPEG.

Определение скорости потока от камеры видеонаблюдения

Исходные данные которые понадобятся чтобы выполнить расчет это:

1. Размер 1-го кадра изображения в разрешении — 1280х720
2. Частота кадров в потоке
3. Кодек сжатия (коэффициент сжатия)

Требуемый объем информации для передачи по каналу определяется путем перемножения перечисленных выше параметров, после чего КБайт/c необходимо перевести в Кбит/с (умножив на 8), а затем и в МБит/c (разделив на 1024). Расчеты легко проделать в таблице Exel

Размер 1 кадра изображения в разрешении — 1280х720	2700	Кбайт
Частота кадров в потоке	12	к/с
Кодек сжатия (коэффициент сжатия)	96,774	H.264
Скорость потока (2700*12/96,774)	334,8007	Кбайт/с
Первод в Кбит/с *8	2678,405	Кбит/с
Первод в Мбит/с :1024	2,61563	Мбит/с

По данной методике мы узнали скорость одного потока от камеры 2,61 Мбит/с. Для того чтобы узнать весь поток информации от камеры необходимо аналогичным образом определить и сложить скорости всех потоков от камеры, например, потоки на «запись», на «тревожную запись» на «наблюдение»

СОВЕТ:
Самостоятельно Вы можете попробовать рассчитать скорость потока при использовании кодека MJPEG чтобы наглядно увидеть разницу в объеме передаваемой камерой инфорамции.

В следующей статье мы подробнее остановимся на построении сети для системы IP видеонаблюдения и данный материал нам будет необходим на практике для определения потоков от камер системы видеонаблюдения и правильного подбора структуры сети и оборудования.

Скорость передачи данных

Онлайн конвертер

Чтобы перевести скорость передачи данных из одних единиц измерения в другие, введите значение и выберите единицы измерения скорости.

Онлайн калькулятор

Скорость передачи данных

Объём данных (размер файла) I =
Время передачи данных t =

Скорость передачи данных V =

0

Округление ответа:

Объём данных

Скорость передачи данных V =
Время передачи данных t =

Объём данных (размер файла) I =

0

Округление ответа:

Время передачи данных

Теория

Как найти скорость передачи данных

Как найти объём данных

Как найти время передачи данных

Таблица преобразования единиц скорости передачи данных

Ссылки

Скорость
создания информации некоторым источником определяет минимальную величину
пропускной способности канала, которая необходима для передачи сообщения с
заданным допустимым уровнем искажений в принятом сообщении относительно
переданного [45, 46]. Был предпринят ряд попыток [2, 47-50] приспособить теорию
информации к задачам передачи изображений с тем, чтобы определить предельные
возможности систем кодирования изображений. В данном разделе приведены основные
положения этой теории, сформулированные применительно к изображениям на основе
обзорной статьи Дэвиссона [50].

Рис. 7.7.1. Блок-схема системы передачи информации.

На
рис. 7.7.1 приведена упрощенная блок-схема системы передачи изображений.
Источник создает последовательность из  элементов изображения, каждый из
которых квантуется на  уровней. Эта последовательность
образует вектор  размера . В кодере
каждому из  возможных
сочетаний яркостей , где , ставится в
соответствие кодовая комбинация.

После
декодирования восстанавливается сочетание яркостей . Характеристики
системы передачи изображений можно описать с помощью условной вероятности  вектора , на выходе при
условии, что кодированию подвергался вектор . Если кодер и
декодер работают без ошибок, то входной и выходной векторы изображения (при
отсутствии ошибок в канале) будут одинаковыми.

Условная
вероятность  описывает
работу системы передачи изображений при наличии искажений. На основании этой
условной вероятности и распределения априорных вероятностей находим безусловное
распределение вероятностей восстановленных векторов

.                              (7.7.1)

Требования
к пропускной способности канала определяются количеством взаимной информации,
по определению равной

.     (7.7.2)

При
безошибочном кодировании это выражение упрощается:

,         (7.7.3)

т.
е. количество взаимной информации оказывается равным энтропии источника. Если в
процессе кодирования вносятся искажения, то восстановленная последовательность  содержит
неполную информацию о состоянии  и требования к
пропускной способности канала будут уменьшены.

Допустим,
что функция  представляет собой
некоторую меру искажений воспроизведенного изображения. Тогда для вектора из  элементов средняя
величина искажений в расчете на один элемент будет определяться равенством

.     (7.7.4)

Определим
для этого вектора скорость создания информации в расчете на один элемент как

                                                     (7.7.5)

при
. В принципе  и есть
минимальная пропускная способность канала, необходимая для передачи информации,
создаваемой источником, когда искажения в среднем не должны превышать некоторой
максимальной величины . Скорость
создания информации источником  можно найти,
увеличивая длину вектора до бесконечности:

.                                             (7.7.6)

Как
правило, отыскать минимум количества взаимной информации при условии, что
средняя величина искажений не должна превышать заданного предела , сложно как
аналитическими, так и численными методами. Получено несколько решений для
каналов связи, используемых на практике. Одно из них относится к источнику с
гауссовым распределением вероятностей при оценке искажений среднеквадратической
мерой. Такое решение нельзя непосредственно применить к задаче о кодировании
яркостей элементов, поскольку яркость — неотрицательная величина. Кроме того,
среднеквадратическая мера искажений может оказаться неподходящей. Однако
решение, полученное для гауссова источника и среднеквадратической меры
искажений, позволяет указать предельные возможности системы кодирования для
любых источников с заданными вторыми моментами. Кроме того, это решение
непосредственно переносится на задачу о кодировании с преобразованием. Поэтому
ниже будут рассмотрены свойства скорости создания информации для случая
гауссова источника и среднеквадратической меры искажений.

Рассмотрим
вектор ,
образованный  независимыми
гауссовыми случайными величинами с нулевыми средними и известной дисперсией .
Среднеквадратическая ошибка определяется формулой

.                                    (7.7.7)

Было
найдено [45], что скорость создания информации

Таким
образом, скорость создания информации равна половине логарифма отношения
мощности сигнала к мощности искажений, если это отношение превышает единицу, и
нулю в противном случае. Если элементы последовательности, создаваемой
гауссовым источником, коррелированы и ковариационная матрица  известна, то
скорость создания информации равна [50]

,                            (7.7.9)

где
 — -e собственное
значение матрицы , а  выбрано так, что

.                                                   (7.7.10)

При
обработке изображений представляет интерес частный случай двумерного
разделимого марковского источника, когда все элементы имеют одинаковые
дисперсии, равные , а коэффициенты
корреляции вдоль строк и столбцов равны соответственно  и . Если предположить,
что степень искажений невелика, то скорость создания информации для однородного
случая равна [50]

,                      (7.7.11)

а
в двумерном случае

.          (7.7.12)

Рис. 7.7.2. Зависимость скорости создания информации
от величины искажений при одно- и двумерном кодировании изображений –
реализаций марковского поля.

На
рис. 7.7.2 приведены графики зависимости скорости создания информации от
величины искажений при различных значениях коэффициентов корреляции. В гл. 24
проведено сравнение характеристик некоторых систем кодирования изображений с
предельными характеристиками.

Формула расчета пропускной способности видео (Stream_Resolution_Frame Rate) (разобрал сам.)

Поток
Скорость передачи данных – это поток данных, используемый видеофайлом в единицу времени, также называемый битрейтом или битрейтом, который является наиболее важной частью контроля качества изображения при кодировании видео. , Как правило, мы используем единицы измерения Кбит / с или Мб / с. Вообще говоря, при одном и том же разрешении, чем больше поток видеофайла, тем меньше степень сжатия и выше качество изображения. Чем больше кодовый поток, тем выше частота дискретизации в единицу времени, тем выше поток данных и выше точность и тем ближе обрабатываемый файл будет к исходному файлу. Чем лучше качество изображения, тем четче качество изображения и тем выше возможности декодирования устройства воспроизведения. высокая.

Частота кадров

Кадр – это неподвижное изображение, а последовательные кадры образуют анимацию, такую ​​как телевизионное изображение. Обычно мы говорим количество кадров. Проще говоря, это количество кадров изображений, переданных за 1 секунду. Это также можно понять, поскольку графический процессор может обновлять несколько раз в секунду, обычно выражается в fps (кадрах в секунду). Каждый кадр представляет собой неподвижное изображение, и быстрое отображение кадров создает иллюзию движения. Высокая частота кадров позволяет получить более плавную и реалистичную анимацию. Чем больше кадров в секунду (fps), тем плавнее отображается движение.

разрешение

Разрешение видео относится к размеру или размерам изображения, создаваемого продуктами для обработки видеоизображений. Стандартные разрешения видео: 352 × 288, 176 × 144, 640 × 480, 1024 × 768. В двух наборах чисел изображения первый – это длина изображения, второй – ширина изображения, два умножаются для получения пикселей изображения, а соотношение сторон обычно составляет 4: 3. В настоящее время Qcif (176 × 144), CIF (352 × 288), HALF D1 (704 × 288), D1 (704 × 576) и другие разрешения.

D1 – это стандарт формата отображения системы цифрового телевидения, разделенный на следующие 5 спецификаций:

D1: формат 480i (525i): 720 × 480 (480 горизонтальных строк, чересстрочная развертка), такое же разрешение, как у аналогового телевидения NTSC, частота строки составляет 15,25 кГц, что эквивалентно тому, что мы называем 4CIF (720 × 576)

D2: Формат 480P (525p): 720 × 480 (480 строк по горизонтали, прогрессивная развертка), что намного четче, чем чересстрочная развертка D1, и имеет те же характеристики, что и DVD с прогрессивной разверткой, с частотой строки 31,5 кГц.

D3: формат 1080i (1125i): 1920 × 1080 (1080 строк по горизонтали, чересстрочная развертка), метод высокой четкости использует наибольшее разрешение, разрешение составляет 1920 × 1080i / 60 Гц, частота строк составляет 33,75 кГц

D4: формат 720p (750p): 1280 × 720 (720 строк по горизонтали, прогрессивная развертка), хотя разрешение ниже, чем у D3, но из-за прогрессивной развертки все больше людей на рынке считают, что оно относительно 1080I (фактически 540 строк подряд) Визуальный эффект более четкий. Но лично, когда максимальное разрешение достигает 1920 × 1080, D3 кажется более четким, чем D4, особенно с точки зрения текстового выражения: разрешение 1280 × 720p / 60 Гц, а частота линии – 45 кГц.

D5: формат 1080p (1125p): 1920 × 1080 (1080 строк по горизонтали, прогрессивная развертка), текущий самый высокий стандарт для гражданского видео высокой четкости, разрешение составляет 1920 × 1080P / 60 Гц, а частота линии составляет 67,5 кГц.

Среди них стандарты D1 и D2 являются высшими стандартами для наших аналоговых телевизоров общего назначения, которые нельзя назвать HD-стандартом. Стандарт D3 1080i является базовым стандартом для телевизоров высокой четкости. Он совместим с форматом 720p, тогда как 1080P D5 является только профессиональным стандартом.

Взаимосвязь между частотой кадров, кодовым потоком и разрешением

формула:

Пропускная способность / (поток * 8) = количество людей в сети одновременно

Размер файла = время × битрейт / 8

Размер видеофайла – 5,86M, время воспроизведения – 3 минуты 7 секунд:

1. Кодовый поток, соответствующий файлу,

     5.86 * 1024 * 1024 * 8 / (3 * 60 + 7) =262872.95657754bps

2. Количество одновременных онлайн-пользователей, которых может поддерживать эксклюзивная пропускная способность 10M

    10* 1024 * 1024 / 262872.95657754 =39.889078498294

3. Минимальная пропускная способность, необходимая для системы, одновременно обслуживающей 1000 человек в сети, составляет

    262872* 1000 / (1024 * 1024) = 250.69427490234M

Исходная ссылка:https://blog.csdn.net/LUFANGBO/article/details/83793198

---

Необходимость установки битрейта видео

В приложениях для видеоконференцсвязи качество видео и использование полосы пропускания сети противоречат друг другу. Как правило, чем выше пропускная способность, занимаемая видеопотоком, тем выше качество видео; если требуются высококачественные видеоэффекты, тем больше требуется пропускная способность сети; Ключом к разрешению этого противоречия, конечно же, является технология кодирования и декодирования видео. Оценка преимуществ и недостатков технологии видеокодеков заключается в сравнении, какое качество видео лучше при одинаковых условиях пропускной способности, а какое занимает меньшую полосу пропускания сети при тех же условиях качества видео.

Чем выше скорость передачи видео, тем лучше качество? Теоретически это так, но в пределах диапазона наших невооруженных глаз, когда скорость передачи данных высока до определенного уровня, разницы нет. Таким образом, настройка скорости передачи данных имеет оптимальное значение. В документе H.264 (также называемом AVC или X.264) рекомендованная скорость передачи данных для видео выглядит следующим образом:

Размер видео Разрешение Рекомендуемая скорость передачи данных

480P    720X480    1800Kbps

720P    1280X720    3500Kbps

1080P    1920X1080    8500Kbps

Три, рекомендации по скорости кода мобильного телефона

В приведенном выше введении в сочетании с некоторыми проектами для мобильных телефонов, которые я реализовал, я обобщил набор формул для установки скорости передачи данных и поделился им с вами следующим образом:

Формула расчета проекта 192X144 320X240 480X360 640X480 1280X720 1920X1080

---

Очень низкая скорость передачи данных (ширина X высота X3) / 4 30 кбит / с 60 кбит / с 120 кбит / с 250 кбит / с 500 кбит / с 1 Мбит / с

---

Низкая скорость передачи данных (ширина X высота X3) / 2 60 кбит / с 120 кбит / с 250 кбит / с 500 кбит / с 1 Мбит / с 2 Мбит / с

---

Средняя скорость передачи данных (ширина X высота X3) 120 кбит / с250kb/s   500kbps  1mbps   2mbps     4mbps

---

Высокая скорость передачи данных (ширина X высота X3) X 2 250 кбит / с 500 кбит / с 1 Мбит / с 2 Мбит / с 4 Мбит / с 8 Мбит / с

---

Очень высокая скорость передачи данных (ширина X высота X3) X4 500 кбит / с 1 МБ / с 2 Мбит / с 4 Мбит / с 8 Мбит / с 16 Мбит / с

Совет Alibaba Cloud: указывайте скорость передачи и разрешение в соответствии с определением

Ссылка: https://www.jianshu.com/p/be38f54dafcb

---

настройки параметров:

        cameraView.addCameraListener(object : CameraListener() {

            override fun onCameraOpened(options: CameraOptions) {
                super.onCameraOpened(options)
                cameraView.setVideoSize(SizeSelectors.maxWidth(720))
                cameraView.videoBitRate = 1500 * 1000
                cameraView.audioBitRate = 64000
            }

            override fun onCameraError(exception: CameraException) {
                super.onCameraError(exception)
                ToastUtils.error("camera error: $exception")
            }

        })

Передача сжатия видео Android

1、https://github.com/Tourenathan-G5organisation/SiliCompressor

2、https://github.com/zerochl/FFMPEG-AAC-264-Android-32-64

3、https://www.cnblogs.com/wzqnxd/p/10038881.html

4、https://blog.csdn.net/qq_36421691/article/details/79113392

5、https://www.jianshu.com/p/910b5206b229

Автор материалов – Лада Борисовна Есакова.

При оцифровке звука в памяти запоминаются только отдельные значения сигнала. Чем чаще записывается сигнал, тем лучше качество записи.

Частота дискретизации f – это количество раз в секунду, которое происходит преобразование аналогового звукового сигнала в цифровой. Измеряется в Герцах (Гц).

Глубина кодирования (а также, разрешение) – это количество бит, выделяемое на одно преобразование сигнала. Измеряется в битах (Бит).

Возможна запись нескольких каналов: одного (моно), двух (стерео), четырех (квадро).

Обозначим частоту дискретизации – f (Гц), глубину кодирования – B(бит), количество каналов – k, время записи – t(Сек).

Количество уровней дискретизации d можно рассчитать по формуле: d = 2^B.

Тогда объем записанного файла V(бит)  = f * B * k * t.

Или, если нам дано количество уровней дискретизации,

V(бит)  = f * log₂d * k * t.

Единицы измерения объемов информации:

1 б (байт) = 8 бит

1 Кб (килобайт) = 2¹⁰ б

1 Мб (мегабайт) = 2²⁰ б

1 Гб (гигабайт) = 2³⁰ б

1 Тб (терабайт) = 2⁴⁰ б

1 Пб (петабайт) = 2⁵⁰ б

При оцифровке графического изображения качество картинки зависит от количества точек и количества цветов, в которые можно раскрасить точку.

Если X – количество точек по горизонтали,

Y – количество точек по вертикали,

I – глубина цвета (количество бит, отводимых для кодирования одной точки), то количество различных цветов в палитре N = 2^I. Соответственно, I = log₂N.

Тогда объем файла, содержащего изображение, V(бит) = X * Y * I

Или, если нам дано количество цветов в палитре, V(бит) = X * Y * log₂N.

Скорость передачи информации по каналу связи (пропускная способность канала) вычисляется как количество информации в битах, переданное за 1 секунду (бит/с).

Объем переданной информации вычисляется по формуле V = q * t, где q – пропускная способность канала, а t – время передачи.

Кодирование звука

Пример 1.

Производится двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и глубиной кодирования 32 бит. Запись длится 12 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) 30               2) 45           3)  75         4)  90

Решение:

V(бит)  = f(Гц)* B(бит) * k * t(Сек),

где V – размер файла, f – частота дискретизации, B – глубина кодирования, k – количество каналов, t – время.

Значит, V(Мб) = (f * B * k * t ) / 2²³

Переведем все величины в требуемые единицы измерения:

V(Мб) = (16*1000 * 32 * 2 * 12 * 60 ) / 2²³

Представим все возможные числа, как степени двойки:

V(Мб) = (2⁴ * 2³ * 125 * 2⁵ * 2 * 2² * 3 * 15 * 2²) / 2²³ = (5625 * 2¹⁷) / 2²³ = 5625 / 2⁶ =

5625 / 64 ≈ 90.

Ответ: 4

!!! Без представления чисел через степени двойки вычисления становятся намного сложнее.

!!! Частота – это физическая величина, а потому 16 кГц = 16 * 1000 Гц, а не 16 * 2¹⁰. Иногда этой разницей можно пренебречь, но на последних диагностических работах она влияла на правильность ответа.

Пример 2.

В те­че­ние трех минут про­из­во­ди­лась четырёхка­наль­ная (квад­ро) зву­ко­за­пись с ча­сто­той дис­кре­ти­за­ции 16 КГц и 24-бит­ным раз­ре­ше­ни­ем. Сжа­тие дан­ных не про­из­во­ди­лось. Какая из при­ве­ден­ных ниже ве­ли­чин наи­бо­лее близ­ка к раз­ме­ру по­лу­чен­но­го файла?

1) 25 Мбайт

2) 35 Мбайт

3) 45 Мбайт

4) 55 Мбайт

Решение:

V(бит)  = f(Гц)* B(бит) * k * t(Сек),

где V – размер файла, f – частота дискретизации, B – глубина кодирования (или разрешение), k – количество каналов, t – время.

Значит, V(Мб) = (f * B * k * t ) / 2²³ = (16 * 1000 * 24 * 4 * 3 * 60) / 2²³ = (2⁴ * 2³ * 125 * 3 * 2³ * 2² * 3 * 15 * 2²) / 2²³ = (125 * 9 * 15 * 2¹⁴) / 2²³ = 16875 / 2⁹ = 32, 96 ≈ 35

Ответ: 2

Пример 3.

Ана­ло­го­вый зву­ко­вой сиг­нал был записан сна­ча­ла с ис­поль­зо­ва­ни­ем 64 уров­ней дис­кре­ти­за­ции сиг­на­ла, а затем с ис­поль­зо­ва­ни­ем 4096 уров­ней дис­кре­ти­за­ции сиг­на­ла. Во сколь­ко раз уве­ли­чил­ся ин­фор­ма­ци­он­ный объем оциф­ро­ван­но­го звука?

            1) 64

2) 8

3) 2

4) 12

Решение:

V(бит)  = f * log₂d * k * t, где V – размер файла, f – частота дискретизации, d – количество уровней дискретизации, k – количество каналов, t – время.

V₁ = f * log₂64 * k * t = f * 6 * k * t

V₂ = f * log₂4096 * k * t = f * 12 * k * t

V₂ / V₁ = 2

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

Ответ: 3

Кодирование изображения

Пример 4.

Какой минимальный объём памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать, чтобы можно было сохранить любое растровое изображение размером 64×64 пикселей при условии, что в изображении могут использоваться 256 различных цветов? В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.

Решение:

V(бит) = X * Y * log₂N, где V – объем памяти, X,Y – количество пикселей по горизонтали и вертикали, N – количество цветов.

V (Кб) = (64 * 64 * log₂256) / 2¹³ = 2¹² * 8 / 2¹³ = 4

Ответ: 4

Пример 5.

Для хранения растрового изображения размером 64×32 пикселя отвели
1 килобайт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

Решение:

V(бит) = X * Y * log₂N, где V – объем памяти, X,Y – количество пикселей по горизонтали и вертикали, N – количество цветов.

log₂N = V /( X*Y) = 2¹³ / (2⁶ * 2⁵) = 4

N = 16

Ответ:16

Сравнение двух способов передачи данных

Пример 6.

До­ку­мент объ­е­мом 5 Мбайт можно пе­ре­дать с од­но­го ком­пью­те­ра на дру­гой двумя спо­со­ба­ми:

А) Сжать ар­хи­ва­то­ром, пе­ре­дать архив по ка­на­лу связи, рас­па­ко­вать.

Б) Пе­ре­дать по ка­на­лу связи без ис­поль­зо­ва­ния ар­хи­ва­то­ра.

Какой спо­соб быст­рее и на­сколь­ко, если

– сред­няя ско­рость пе­ре­да­чи дан­ных по ка­на­лу связи со­став­ля­ет 2¹⁸ бит в се­кун­ду,

– объем сжа­то­го ар­хи­ва­то­ром до­ку­мен­та равен 80% от ис­ход­но­го,

– время, тре­бу­е­мое на сжа­тие до­ку­мен­та – 35 се­кунд, на рас­па­ков­ку – 3 се­кун­ды?

В от­ве­те на­пи­ши­те букву А, если спо­соб А быст­рее или Б, если быст­рее спо­соб Б. Сразу после буквы на­пи­ши­те ко­ли­че­ство се­кунд, на­сколь­ко один спо­соб быст­рее дру­го­го. Так, на­при­мер, если спо­соб Б быст­рее спо­со­ба А на 23 се­кун­ды, в от­ве­те нужно на­пи­сать Б23. Слов «се­кунд», «сек.», «с.» к от­ве­ту до­бав­лять не нужно.

Решение:

Спо­соб А. Общее время скла­ды­ва­ет­ся из вре­ме­ни сжа­тия, рас­па­ков­ки и пе­ре­да­чи. Время пе­ре­да­чи t рас­счи­ты­ва­ет­ся по фор­му­ле t = V / q, где V — объём ин­фор­ма­ции, q — скорость пе­ре­да­чи дан­ных.

Объем сжатого документа: 5 * 0,8 = 4 Мб =4 * 2²³ бит.

Найдём общее время: t = 35 с + 3 с + 4 * 2²³ бит / 2¹⁸ бит/с = 38 + 2⁷ с = 166 с.

Спо­соб Б. Общее время сов­па­да­ет с вре­ме­нем пе­ре­да­чи: t = 5 * 2²³ бит / 2¹⁸ бит/с = 5 * 2⁵ с = 160 с.

Спо­соб Б быст­рее на 166 – 160 = 6 с.

Ответ: Б6

Определение времени передачи данных

Пример 7.

Ско­рость пе­ре­да­чи дан­ных через ADSL─со­еди­не­ние равна 128000 бит/c. Через дан­ное со­еди­не­ние пе­ре­да­ют файл раз­ме­ром 625 Кбайт. Опре­де­ли­те время пе­ре­да­чи файла в се­кун­дах.

Решение:

Время t = V / q, где V — объем файла, q — скорость пе­ре­да­чи дан­ных.

t = 625 * 2¹⁰ байт / (2 ⁷ * 1000) бит/c = 625 * 2¹³ бит / (125 * 2¹⁰) бит/c = 5 * 2³ с = 40 с.

Ответ: 40

Пример 8.

У Васи есть до­ступ к Ин­тер­нет по вы­со­ко­ско­рост­но­му од­но­сто­рон­не­му ра­дио­ка­на­лу, обес­пе­чи­ва­ю­ще­му ско­рость по­лу­че­ния им ин­фор­ма­ции 2¹⁷ бит в се­кун­ду. У Пети нет ско­рост­но­го до­сту­па в Ин­тер­нет, но есть воз­мож­ность по­лу­чать ин­фор­ма­цию от Васи по низ­ко­ско­рост­но­му те­ле­фон­но­му ка­на­лу со сред­ней ско­ро­стью 2¹⁵ бит в се­кун­ду. Петя до­го­во­рил­ся с Васей, что тот будет ска­чи­вать для него дан­ные объ­е­мом 4 Мбай­та по вы­со­ко­ско­рост­но­му ка­на­лу и ре­транс­ли­ро­вать их Пете по низ­ко­ско­рост­но­му ка­на­лу. Ком­пью­тер Васи может на­чать ре­транс­ля­цию дан­ных не рань­ше, чем им будут по­лу­че­ны пер­вые 512 Кбайт этих дан­ных. Каков ми­ни­маль­но воз­мож­ный про­ме­жу­ток вре­ме­ни (в се­кун­дах), с мо­мен­та на­ча­ла ска­чи­ва­ния Васей дан­ных, до пол­но­го их по­лу­че­ния Петей? В от­ве­те ука­жи­те толь­ко число, слово «се­кунд» или букву «с» до­бав­лять не нужно.

Решение:

Нужно опре­де­лить, сколь­ко вре­ме­ни будет пе­ре­да­вать­ся файл объ­е­мом 4 Мбай­та по ка­на­лу со ско­ро­стью пе­ре­да­чи дан­ных 2¹⁵ бит/с; к этому вре­ме­ни нужно до­ба­вить за­держ­ку файла у Васи (пока он не по­лу­чит 512 Кбайт дан­ных по ка­на­лу со ско­ро­стью 2¹⁷ бит/с).

Время скачивания дан­ных Петей: t₁= 4*2²³ бит / 2¹⁵ бит/с = 2¹⁰ c.

Время за­держ­ки: t₂ = 512 кб / 2¹⁷ бит/с = 2^{(9 + 10 + 3) – 17} c = 2⁵ c.

Пол­ное время: t₁ + t₂ = 2¹⁰ c + 2⁵ c = (1024 + 32) c = 1056 c.

Ответ: 1056

Пример 9.

Данные объемом 60 Мбайт передаются из пункта А в пункт Б по каналу связи, обеспечивающему скорость передачи данных 2¹⁹ бит в секунду, а затем из пункта Б в пункт В по каналу связи, обеспечивающему скорость передачи данных 2²⁰ бит в секунду. Задержка в пункте Б (время между окончанием приема данных из пункта А и началом передачи в пункт В) составляет 25 секунд. Сколько времени (в секундах) прошло с момента начала передачи данных из пункта А до их полного получения в пункте В? В ответе укажите только число, слово «секунд» или букву «с» добавлять не нужно.

Решение:

Полное время складывается из времени передачи из пункта А в пункт Б (t₁), задержки в пункте Б (t2) и времени передачи из пункта Б в пункт В (t₃).

t₁ = (60 * 2²³) / 2¹⁹ =60 * 16 = 960 c

t₂ = 25 c

t₃ = (60 * 2²³) / 2²⁰ =60 * 8 = 480 c

Полное время t₁ + t₂ +t₃ = 960 + 25 + 480 = 1465 c

Ответ: 1465