Урок 6

ЕГЭ
Урок 6
Кодирование
звуковой информации
Двоичное кодирование звуковой информации в компьютере
Звук представляет собой распространяющуюся в воздухе, воде
или другой среде волну с непрерывно меняющейся
интенсивностью и частотой.
Человек воспринимает звуковые волны (колебания воздуха) с
помощью слуха в форме звуков различной громкости и тона,
чем больше интенсивность звуковой волны, тем громче, звук,
чем больше частота волны, тем выше тон звука.
Для того чтобы компьютер мог обрабатывать реальный
(записанный) звук, непрерывный звуковой сигнал
(аналоговый) должен быть преобразован в цифровую
дискретную форму с помощью временной дискретизации.
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные
маленькие временные участки, причем для каждого такого
участка устанавливается определенная величина
интенсивности звука.
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.
Частота дискретизации звука может лежать в диапазоне
от 8000 до 50 000
измерений громкости звука за одну секунду.
Каждому уровню дискретизации присваивается определенное
значение уровня громкости звука.
Уровни громкости звука можно рассматривать как набор
возможных состояний N, для кодирования которых
необходимо определенное количество информации I, 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 = 2I.
N – количество уровней громкости цифрового звука
I – глубина кодирования звука
Пусть глубина кодирования звука составляет 16 битов, тогда
количество уровней громкости звука равно
N = 2I = 216 = 65 536.
Чем больше частота дискретизации и глубина кодирования
звука, тем более качественным будет звучание
оцифрованного звука.
Самое низкое качество оцифрованного звука, соответствующее
качеству телефонной связи, будет при частоте дискретизации
8000 раз в секунду, глубине кодирования 8 битов и записи
одной звуковой дорожки (режим моно).
Высокое качество оцифрованного звука, соответствующее
качеству аудио-CD, обеспечивается при частоте
дискретизации 48 000 раз в секунду, глубине кодирования
16 битов и записи двух звуковых дорожек (режим стерео).
Задачи
1. Аналоговый звуковой сигнал был дискретизирован сначала с
использованием 65 536 уровней интенсивности сигнала
(качество звучания аудио-CD), а затем – с использованием 256
уровней интенсивности сигнала (качество звучания
радиотрансляции).
Во сколько раз различаются информационные объемы
оцифрованных звуковых сигналов?
1) в 256 раз
2) в 16 раз
3) в 8 раз
4) в 2 раза
Решение:
N = 2I, 65 536 = 2I, 216 = 2I, I=16
N = 2I, 256 = 2I, 28 = 2I, I=8
Информационные объемы оцифрованных звуковых сигналов
различаются в 2 раза.
2. Звуковая плата реализует 16-битовое двоичное кодирование
аналогового звукового сигнала. Это позволяет
воспроизводить звук с:
1) 8 уровнями интенсивности
2) 16 уровнями интенсивности
3) 256 уровнями интенсивности
4) 65 536 уровнями интенсивности
Решение:
Если глубина кодирования звука составляет 16 битов,
тогда количество уровней громкости звука равно:
N = 2I = 216 = 65 536.
3. Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16битном кодировании и частоте дискретизации 32 кГц его
объем равен 700 Кбайт.
1) 11,2 сек
2) 14 сек
3) 7 сек
4) 35 сек
Решение:
Объем звучания 1 сек: (глубина кодирования * частоту дискретизации)
1 Гц = 1/с, 1 кГц = 103 Гц
16 бит х 32 000 1/с = 512 000 бит/c
Перевод в байты: (1 байт = 8 бит, 1 Кбайт = 1024 байта)
512 000 бит : 8 = 64 000 байт
64 000 байт : 1024 = 62,5 Кбайт
Время звучания: (объем файла / объем звучания 1 сек)
700 Кбайт :62,5 Кбайт = 11,2 сек
Домашняя работа №6 (ЕГЭ!)
Кодирование звуковой информации (5 задач)
1. Звуковая плата производит двоичное кодирование
аналогового звукового сигнала. Какое количество информации
необходимо для кодирования каждого из 65 536 возможных
уровней интенсивности сигнала?
1) 256 битов
2) 16 битов
3) 8 битов
4) 1 бит
2. Звуковая плата реализует 8-битовое двоичное кодирование
аналогового звукового сигнала. Это позволяет воспроизводить
звук с:
1) 8 уровнями интенсивности
2) 16 уровнями интенсивности
3) 256 уровнями интенсивности
4) 65 536 уровнями интенсивности
3. Вычислите в килобайтах информационный объем
стереоаудиофайла длительностью звучания 1 секунда при
высоком качестве звука (глубина кодирования 16 битов,
частота дискретизации 48 кГц).
4. Определите длительность звукового файла, который
уместится на гибкой дискете объемом 1 457 664 байтов (3,5")
при низком качестве звука: моно, 8 битов, 8 кГц.
5. Определите длительность звукового файла, который
уместится на гибкой дискете объемом 1 457 664 байтов (3,5")
при высоком качестве звука: стерео, 16 битов, 48 кГц.