Feladatok audio információk kódolásához.

Információk kódolása

A számítástechnika oktatásának egyik fő irányvonala az információ kódolása. Ez a téma megfelel az "Informatika és IKT" tudományág fő céljainak: elképzelések kialakítása az információról, elképzelések az információmennyiség méréséről, amely különböző típusú észlelésekben van.

Az észlelés módjától függően az információ kódolására szolgáló feladatok három típusra oszthatók: képek, szöveg és hang kódolása. A felsorolt ​​feladattípusok bármelyike ​​mindig jelen van a GIA-n, az egységes államvizsgán és az olimpián. Ezért a legfontosabb megérteni a számítástechnika ezen területét.

Grafika

DIV_ADBLOCK4">

Példa . Számítsa ki a tároláshoz szükséges videomemória mennyiségét bittérkép, amely egy 640x480 pixel felbontású monitor teljes képernyőjét elfoglalja, ha 65536 színből álló palettát használunk.

Megoldás. A színmélység az N = 65536 = 2I képlettel határozható meg, ami azt jelenti, hogy I = 16 bit, ezért egy képpixel tárolásához 16/8 = 2 bájt videomemória szükséges. Így a teljes kép tárolásához Vgr = W*H*I = 640*480*2 = 614400 bájt = 600 Kb szükséges.

Hang

Alphabet" href="/text/category/alfavit/" rel="bookmark">ábécé) különböző lehetséges kiegyenlíthető állapotokként (eseményekként). Ezután mindegyik szöveg karakter bármely ábécé (betű, szám, írásjel stb.) hozzárendelhető egy kódhoz - egy egész számhoz. Tehát információs kapacitásuk az ábécében lévő számuktól függ ( erőábécé), minél több a számuk, az nagy mennyiség az információt egy szimbólum hordozza. Például az orosz ábécében ("ё" betű nélkül) karakterenként 5 bit információ van (32=2I).

Példa. Határozza meg a közmondás információmennyiségét bitekben "Kicsi orsó, de drága", ha az ábécé ereje 16 bit (idézőjelek nélkül).

Megoldás: Csak meg kell számolnia a mondat karaktereinek számát, idézőjelek nélkül, de szóközökkel. (Ugyanakkor feltételezve, hogy a szavak között egy szóköz van, és az írásjelek előtt nincs szóköz). A kapott értéket megszorozzuk I = 4 bittel. Vagyis Vt \u003d 22 * ​​4 \u003d 44 bit.

Ezek a részek egymást kiegészítik, általánosítják, ezért tanításuk során figyelni kell az elméleti előadásban és a feladatok megoldásában a megfelelést.

2. feladat. Határozza meg annak a digitális audiofájlnak a méretét (bájtban), amelynek lejátszási ideje 10 másodperc 22,05 kHz mintavételi frekvenciával és 8 bites felbontással.

3. feladat. A lemezen a szabad memória mennyisége 5,25 MB, a hangkártya bitmélysége 16. Mennyi ideig szól a 22,05 kHz-es mintavételezési frekvenciával rögzített digitális hangfájl?

4. feladat. Határozza meg egy sztereó audiofájl információs hangerejét 1 másodperces hangtartam mellett jó minőség hang (16 bit, 48 kHz).

5. feladat. Határozza meg a tárhely méretét egy olyan digitális audiofájl számára, amelynek lejátszási ideje 2 perc 44,1 kHz-es mintavételezési frekvenciával és 16 bites felbontással.

6. feladat. Egy digitális hangfájl rögzítésének egy perce 1,3 MB-ot foglal el a lemezen, a hangkártya bitmélysége 8. Milyen mintavételezési frekvenciával rögzítették a hangot?

7. feladat. Mennyi tárhelyre van szükség egy kiváló minőségű, 3 perces lejátszási idővel rendelkező digitális audiofájl tárolásához?

8. feladat. A digitális hangfájl gyenge minőségű hangfelvételt tartalmaz (a hang sötét és tompa). Mennyi ideig szól egy fájl, ha a hangereje 650 KB?

9. feladat. Két percnyi digitális hangfelvétel 5,05 MB lemezterületet foglal el. Mintavételi frekvencia - 22 050 Hz. Mekkora az audioadapter bitessége?

10. feladat. A lemezen a szabad memória mennyisége 0,1 GB, a hangkártya bitmélysége 16. Mennyi ideig szól a 44 100 Hz-es mintavételezési frekvenciával rögzített digitális hangfájl?

• 11. feladat. Becsülje meg egy 1 másodperces (1 perces) hanghosszú sztereó audiofájl információs hangerejét, kiváló hangminőséggel (16 bit; 48 kHz)
• 12. feladat. Számítsa ki egy monó audiofájl lejátszási idejét, ha 16 bites kódolással és 32 kHz-es mintavételezési frekvenciával a hangereje egyenlő:
• A) 700 Kbyte;
• B) 6300 KB.

1. A hang egy folyamatosan változó amplitúdójú és frekvenciájú hanghullám. Egy személy számára a hang hangosabb, minél nagyobb a jel amplitúdója, és minél magasabb a hang, annál nagyobb a jel frekvenciája. A folyamatos jel nem hordoz információt, ezért bináris nullák és egyesek sorozatává kell alakítani - bináris (digitális) kóddal.

2. A hangot egy speciális eszköz digitalizálja a hangkártyán. Analóg-digitális konverternek (ADC) hívják. A fordított folyamat - a kódolt hang reprodukálása digitális-analóg konverter (DAC) segítségével történik. Nézzük meg közelebbről ezeket a folyamatokat.

A folyamatos hangjel kódolása során időben mintavételezésre kerül sor, vagy ahogy mondani szokás, "időbeli mintavételezés". A hanghullám külön kis időszakaszokra van felosztva, és mindegyik szakaszhoz be van állítva egy bizonyos amplitúdóérték. Ez a módszer PCM impulzus-amplitúdó modulációnak ( Impulzus kódmoduláció ). Így a sima görbét "lépések" sorozata váltja fel. Minden „lépéshez” hozzá van rendelve egy hangerőérték (1, 2, 3 stb.). Minél több „lépés”, annál több hangerőszint kerül kiosztásra a kódolási folyamat során, és minél több információt hordoz az egyes szintek értéke, és a hang minősége is jobb lesz.

2. A digitalizált hang jellemzői.

A hangminőség két jellemzőtől függ – a hangkódolási mélységtől és a mintavételi frekvenciától. Tekintsük ezeket a jellemzőket.

Hangkódolási mélység ( én ) a különböző jelszintek vagy jelállapotok kódolásához használt bitek száma. Ezután az ilyen állapotok vagy szintek teljes száma ( N ) a következő képlettel számítható ki:

N=2ÉN.

Modern hangkártyák 16 bites hangkódolási mélységet biztosítanak, majd a különböző szintek teljes száma a következő lesz:

N = 216 = 65536.

A mintavételezési frekvencia (M) az audiojel szintjének időegységenkénti méréseinek száma. Ez a jellemző a hang minőségét és az eljárás pontosságát jelzi. bináris kódolás. Hertzben (Hz) mérik. Egy másodpercen belüli mérés 1 Hz-es frekvenciának felel meg, 1000 mérés egy másodperc alatt - 1 kilohertz (kHz). Az audiojel mintavételi frekvenciája 8 és 48 kHz között lehet. 8 kHz-es frekvencián a mintavételezett audiojel minősége megfelel a rádióadás minőségének, 48 kHz-es frekvencián pedig az audiojel hangminőségének. CD.

Kiváló hangminőség érhető el 44,1 kHz-es mintavételi frekvenciával és 16 bites hangkódolási mélységgel. A sötét, tompa hangot a következő paraméterek jellemzik: mintavételi frekvencia - 11 kHz, kódolási mélység - 8 bit.

A kötet megtalálásához hangos információk, a következő képletet kell használnia: V =M*ÉN*t , ahol M a mintavételezési frekvencia (Hz-ben), én - kódolási mélység (bitekben), t — játékidő (másodpercben).

Példa

A hangot 10 másodpercig játssza le 22,05 kHz-es mintavételezési frekvenciával és 8 bites hangmélységgel. Határozza meg a méretét (byte-ban). Megoldás:

M = 22,05 * 1000 \u003d 220500 Hz; I = 8/8 = 1 bájt;

T = 10 másodperc; V = 220500*10*1=220500 bájt.

№1

Határozza meg a memória mennyiségét egy olyan monó audiofájl tárolására, amelynek lejátszási ideje 5 perc, 44 kHz-es mintavételezési frekvenciával és 16 bites kódolási mélységgel.

Megoldás:

V=MIt = 44000 Hz * 16 * 5 = 3520000 bit = 430 KB.

Válasz: 430 KB.

№2

Mekkora legyen a mintavételezési frekvencia és a kódolási mélység "2 percig tartó hanginformáció rögzítéséhez, ha a felhasználó memóriája 5,1 MB.

Megoldás:

M*I=V/t;

M*I = 5,1 *1024*1024*8/2/60 = 356515 ( Hz * bit).

1.opció

356515 (Hz * bit) = 22,05 kHz * 16 bit.

Válasz: 22,05 kHz és 16 bit.

2. lehetőség

356515 (Hz * bit) = 44,1 kHz * 8 bit.

Válasz: 44,1 kHz és 8 bit.

№3

A szabad lemezterület mérete 5,25 MB, a kódolási mélység 8. A hanginformációk rögzítése 44,1 kHz-es mintavételezési frekvenciával történik. Mennyi az ilyen információ időtartama?