Bir dijital ses dosyasının bilgi hacmini hesaplamak için formül. Ses bilgilerinin kodlanması ve işlenmesi

Ders, bilgisayar bilimleri sınavının 9. görevinin analizine ayrılmıştır.

Konu 9 - "Bilgilerin kodlanması, bilgilerin hacmi ve iletimi" - görevler olarak karakterize edilir temel Seviye karmaşıklık, yürütme süresi - yaklaşık 5 dakika, maksimum puan - 1

Metin bilgilerinin kodlanması

N- Karakterler

Ben- 1 karakter başına bit sayısı (kodlama)

Grafik bilgi kodlaması

Bu konunun bilgisayar bilimlerinde sınavı çözmek için gerekli bazı kavramları ve formülleri ele alalım.

• piksel belirli bir renge sahip bir bitmap'in en küçük öğesidir.
• İzin görüntü boyutunun inç başına düşen piksel sayısıdır.
• Renk derinliği bir pikselin rengini kodlamak için gereken bit sayısıdır.
• Kodlama derinliği ise Ben piksel başına bit, her piksel kodu arasından seçilir 2 ben olası seçenekler, böylece birden fazla kullanamazsınız 2 ben farklı renkler.

Kullanılan paletteki renk sayısını bulmak için formül:

• N- renk sayısı
• Ben- renk derinliği
• İÇİNDE renk modeli RGB(kırmızı (R), yeşil (G), mavi (B)): R (0..255) G (0..255) B (0..255) -> al 2 8 üç rengin her biri için seçenekler.
• R G B: 24 bit = 3 bayt - gerçek renk modu(doğru renk)

Bulalım bir bit eşlemi depolamak için bellek miktarının formülü:

• BEN- görüntüyü saklamak için gereken bellek miktarı
• M- piksel cinsinden görüntü genişliği
• N- piksel cinsinden görüntü yüksekliği
• Ben- renk kodlama derinliği veya çözünürlüğü

Veya formülü şu şekilde yazabilirsiniz:

ben = N * i bit

• Nerede N piksel sayısıdır (M * N) ve Ben– renk kodlama derinliği (kodlama bit derinliği)

* ayrılan bellek miktarını belirtmek için farklı tanımlamalar vardır ( v veya BEN).

• Dönüşüm formüllerini de hatırlamanız gerekir:

1 MB = 2 20 bayt = 2 23 bit,
1 KB = 2 10 bayt = 2 13 bit

Ses kodlaması

Bilgisayar bilimlerinde Birleşik Devlet Sınavının 9. görevini çözmek için gerekli kavram ve formülleri tanıyalım.

Örnek:ƒ=8 kHz'de, kodlama derinliği 16bit sesin geri sayımı ve süresi hakkında 128 sn. gerekli:

✍ Çözüm:

ben = 8000*16*128 = 16384000 bit
ben = 8000*16*128/8 = 2 3 * 1000 * 2 4 * 2 7 / 2 3 = 2 14 / 2 3 = 2 11 =
= 2048000 bayt

Bilgi aktarım hızının belirlenmesi

• İletişim kanalının her zaman sınırlı bir verim ekipmanın özelliklerine ve iletişim hattının (kablonun) kendisine bağlı olan (bilgi aktarım hızı)

İletilen bilgi miktarı I aşağıdaki formülle hesaplanır:

• BEN- Bilgi miktarı
• v — verim iletişim kanalı (bit/saniye veya benzer birimlerle ölçülür)
• T- Iletim süresi

* Hız tanımı yerine v bazen kullanılır Q
* Mesajın uzunluğunu belirtmek yerine BEN bazen kullanılır Q

Veri aktarım hızı aşağıdaki formülle belirlenir:

ve ölçülen bps

Görev çözme 9 Bilişimde KULLANIM

Konu: Görüntü Kodlama

9_1: Bilişim 2017 görev 9'da KULLANIM FIPI seçenek 1 (Krylov S.S., Churkina T.E.):

Herhangi bir boyuttaki bitmap'i depolamak için ayrılması gereken minimum bellek miktarı (KB cinsinden) nedir? 160x160 piksel, görüntünün kullanılabilmesi şartıyla 256 farklı renkler?

✍ Çözüm:

• Hacmi bulmak için şu formülü kullanıyoruz:
• Sayıları ikinin kuvvetlerine getirmeye çalışarak formüldeki her faktörü hesaplıyoruz:
• MxN:

160 * 160 = 20 * 2³ * 20 * 2³ = 400 * 2 6 = = 25 * 2 4 * 2 6

Kodlama derinliğini bulma Ben:

256 = 2 8 yani Piksel başına 8 bit (renklerin formül numarasından = 2 i)

Hacmi bulmak:

BEN= 25 * 2 4 * 2 6 * 2 3 = 25 * 2 13 - tüm görüntü için toplam bit

Kbyte'a dönüştürme:

(25 * 2 13) / 2 13 = 25 KB

Sonuç: 25

Detaylı bilgisayar bilimi sınavının 9. görevinin analizi, videoyu izlemenizi öneririz:

Bilişim görevi 9.2'de KULLANIM (kaynak: seçenek 11, K. Polyakov):

Şekil büyüklüğü 128 Açık 256 bellekte kullanılan piksel sayısı 24 KB(sıkıştırma hariç). renk sayısı resim paletinde.

✍ Çözüm:

• Nerede M*N toplam piksel sayısıdır. Kolaylık olması için ikinin kuvvetlerini kullanarak bu değeri bulalım:

128 * 256 = 2 7 * 2 8 = 2 15

Yukarıdaki formülde Ben- bu, paletteki renk sayısının bağlı olduğu renk derinliğidir:

Renk sayısı = 2 ben

Bulalım Ben aynı formülden:

ben = ben / (M*N)

dikkate alıyoruz 24 KB tercüme edilmesi gerekiyor bit. Biz:

2 3 * 3 * 2 10 * 2 3: i = (2 3 * 3 * 2 10 * 2 3) / 2 15 = = 3 * 2 16 / 2 15 = 6 bit

Şimdi paletteki renk sayısını bulun:

2 6 = 64 renk paletindeki renk seçenekleri

Sonuç: 64

Görevin video incelemesini izleyin:

Konu: Görüntü Kodlama:

Bilişim görevi 9.3'te KULLANIM (kaynak: 9.1 seçenek 24, K. Polyakov):

Bit eşlemi dönüştürdükten sonra 256 renkli grafik dosyası v 4 renkli biçiminde, boyutu küçüldü 18 KB. Neydi boyut KB'deki kaynak dosya?

✍ Çözüm:

• Bir görüntü dosyasının hacminin formülüne göre elimizde:

Nerede N toplam piksel sayısıdır,
A Ben

• Ben Paletteki renk sayısı bilinerek bulunabilir:

renk sayısı = 2 ben

dönüşümden önce: i = 8 (2 8 = 256) dönüşümden sonra: i = 2 (2 2 = 4)

Mevcut bilgilere dayanarak bir denklem sistemi oluşturalım, X piksel sayısı (çözünürlük):

ben = x * 8 ben - 18 = x * 2

İfade etmek X ilk denklemde:

x = ben / 8

BEN(Dosya boyutu):

ben - 18 = ben / 4 4ben - ben = 72 3ben = 72 ben = 24

Sonuç: 24

Sınavın 9. görevinin ayrıntılı bir analizi için videoya bakın:

Konu: Görüntü Kodlama:

Bilişim görevi 9.4'te KULLANIM (kaynak: 9.1 seçenek 28, K. Polyakov, S. Loginova):

Renkli görüntü sayısallaştırıldı ve veri sıkıştırması kullanılmadan bir dosya olarak kaydedildi. Alınan dosya boyutu - 42MB 2 kat daha az ve renk kodlama derinliği arttı 4 orijinal parametrelerden kat daha fazla. Veri sıkıştırma gerçekleştirilmedi. Belirtin MB cinsinden dosya boyutu yeniden dijitalleştirme ile elde edilmiştir.

✍ Çözüm:

• Bir görüntü dosyasının hacminin formülüne göre elimizde:

Nerede N
A Ben

• Bu tür görevlerde, çözünürlükte 2 kat azalmanın, piksellerde genişlik ve yükseklikte ayrı ayrı 2 kat azalma anlamına geldiğini dikkate almak gerekir. Onlar. toplam N azalır 4 kere!
• Mevcut bilgilere dayanarak, ilk denklemin dosya dönüştürmeden önceki verilere ve ikinci denklemin - sonra karşılık geleceği bir denklem sistemi oluşturalım:

42 = N * ben ben = N / 4 * 4i

İfade etmek Ben ilk denklemde:

ben = 42 / N

İkinci denklemde yerine koy ve bul BEN(Dosya boyutu):

\[ ben= \frac (N)(4) * 4* \frac (42)(N) \]

İndirimlerden sonra şunu elde ederiz:

ben= 42

Sonuç: 42

Konu: Görüntü Kodlama:

Bilişim görev 9.5'te KULLANIM (kaynak: 9.1 seçenek 30, K. Polyakov, S. Loginova):

Görüntü sayısallaştırıldı ve bir bitmap dosyası olarak kaydedildi. Ortaya çıkan dosya şuraya aktarıldı: şehirler iletişim kanalı aracılığıyla 72 saniye. Daha sonra aynı görüntü şu çözünürlükte yeniden sayısallaştırıldı: 2 kat daha büyük ve renk kodlama derinliği 3 ilk seferden kat daha az. Veri sıkıştırma gerçekleştirilmedi. Ortaya çıkan dosya şuraya aktarıldı: B şehri, B c şehri ile iletişim kanalının verimi 3 şehir A ile iletişim kanalından kat kat daha yüksek.
B?

✍ Çözüm:

• Dosya aktarım hızı formülüne göre elimizde:

Nerede BEN dosyanın boyutudur ve T- zaman

• Bir görüntü dosyasının hacminin formülüne göre elimizde:

Nerede N toplam piksel sayısı veya çözünürlük,
A Ben- renk derinliği (1 piksel başına ayrılan bit sayısı)

• Bu görev için, çözünürlüğün aslında iki faktöre (genişlik piksel * yükseklik piksel) sahip olduğunu açıklığa kavuşturmak gerekir. Bu nedenle, çözünürlük iki katına çıkarsa, her iki sayı da artacaktır, yani. N artacak 4 iki yerine iki kez.
• Şehir için dosya boyutunu elde etme formülünü değiştirelim B:

\[ ben= \frac (2*N * i)(3) \]

• A ve B şehri için, hızı elde etmek için formüldeki hacim değerlerini değiştirin:

\[ V= \frac (N*i)(72) \]

\[ 3*D= \frac(\frac (4*N*i)(3))(t) \]

\[ t*3*D= \frac (4*N*i)(3) \]

• A şehri formülündeki hız değerini B şehri formülüyle değiştirin:

\[ \frac (t*3*N*i)(72)= \frac (4*N*i)(3) \]

• İfade etmek T:

t = 4 * 72 / (3 * 3) = 32 saniye

Sonuç: 32

Başka bir çözüm için video eğitimine bakın:

Konu: Görüntü Kodlama:

Bilişim görevi 9.6'da KULLANIM (kaynak: seçenek 33, K. Polyakov):

kamera fotoğraf çeker 1024x768 piksel. Bir çerçeve saklanır 900 KB.
maksimumu bul renk sayısı resim paletinde.

✍ Çözüm:

• Renk sayısı, bit cinsinden ölçülen renk kodlama derinliğine bağlıdır. Bir çerçeveyi saklamak için, örn. ayrılan toplam piksel sayısı 900 KB. Bitlere dönüştür:

900 KB = 2 2 * 225 * 2 10 * 2 3 = 225 * 2 15

Toplam piksel sayısını hesaplayalım (verilen boyuttan):

1024 * 768 = 2 10 * 3 * 2 8

Toplam piksel sayısını değil, bir pikseli ([kare belleği] / [piksel sayısı]) depolamak için gereken bellek miktarını belirleyelim:

\[ \frac (225 * 2^(15))(3 * 2^(18)) = \frac (75)(8) \yaklaşık 9 \]

1 piksel başına 9 bit

9 bit Ben— renk kodlama derinliği. Renk sayısı = 2 ben:

2 9 = 512

Sonuç: 512

Ayrıntılı bir çözüm için videoyu izleyin:

Konu: Görüntü Kodlama:

9_8: 2018 bilişim sınavının demo versiyonu:

Otomatik kamera üretir bit eşlemler boyut 640 × 480 piksel. Bu durumda, görselin bulunduğu dosyanın boyutu 320 KByte, veri paketleme yapılmaz.
Hangi maksimum renk sayısı palet içinde kullanılabilir mi?

✍ Çözüm:

• Bir görüntü dosyasının hacminin formülüne göre elimizde:

Nerede N Ben- renk kodlama derinliği (1 piksel başına ayrılan bit sayısı)

• Şimdi formülden bize ne verildiğini görelim:

BEN= 320 KB, N= 640 * 420 = 307200 = 75 * 2 12 toplam piksel, Ben - ?

Görüntüdeki renklerin sayısı parametreye bağlıdır. Ben, ki bu bilinmiyor. Formülü hatırlayalım:

renk sayısı = 2 ben

Renk derinliği bit cinsinden ölçüldüğünden, hacmi Kilobayttan bit'e dönüştürmek gerekir:

320 KB = 320 * 2 10 * 2 3 bit = 320 * 2 13 bit

Bulalım Ben:

\[ i = \frac (I)(N) = \frac (320 * 2^(13))(75 * 2^(12)) \yaklaşık 8,5 bit \]

Renklerin sayısını bulalım:

2 ben = 2 8 = 256

Sonuç: 256

Bu 9 görevin ayrıntılı çözümü Demoları KULLANIN 2018 videoya bakın:

9_21: : Bilişimde Birleşik Devlet Sınavı görev 9.21 (kaynak: K. Polyakov, 9.1 seçenek 58):

depolama için bilgi sistemi belgeler çözünürlükte taranır 300 kişi. Görüntü sıkıştırma yöntemleri kullanılmaz. Taranan bir belgenin ortalama boyutu 5 MB. Paradan tasarruf etmek için izne geçilmesine karar verildi. 150 kişi ve içeren bir renk sistemi 16 renk. Ayarlar değiştirilerek taranan bir belgenin ortalama boyutu 512 KB.

Belirlemek renk sayısı palet içinde optimizasyondan önce.

✍ Çözüm:

• Bir görüntü dosyasının hacminin formülüne göre elimizde:

Nerede N toplam piksel veya çözünürlük sayısıdır ve Ben- renk kodlama derinliği (1 piksel için ayrılan bit sayısı).

• Atamaya göre, inç başına piksel olarak ifade edilen bir çözünürlüğümüz olduğundan, bu aslında şu anlama gelir:

ben = ppi değeri 2 * N * ben

• Renk sayısı formülü:

renk sayısı = 2 ben

• Ekonomik versiyondan önce ve ekonomik versiyonla formülden bize ne verildiğini görelim:

Ekonomik seçenek: BEN= 5 MB = 5 * 2 23 bit, N - ?, Ben- ? 300 kişi Ekonomi seçeneği: BEN= 512 KB = 2 9 * 2 13 bit = 2 22 bit, N - ?, Ben= 4 bit (2 4 = 16) 150 ppi

Ekonomik modda, çözünürlüğü (N) dışında formülün tüm bileşenlerini bildiğimiz için, çözünürlüğü bulacağız:

N \u003d I / (i * 150 * 150 ppi) N \u003d 2 22 / (4 * 22500)

Bulunan N dahil bilinen tüm değerleri ekonomi dışı mod formülüne koyarız:

Ben \u003d N * 300 * 300 ppi * i 5 * 2 23 \u003d (2 22 * ​​​​300 * 300 * i) / (22500 * 4 );

İfade etmek Ben ve değerini hesaplayın:

ben = (5 * 2 23 * 22500 * 4) / (2 22 * ​​​​300 * 300) = 9000 / 900 = 10 bit

Paletteki renk sayısını bulma formülüne göre elimizde:

2 10 = 1024

Sonuç: 1024

Konu: Ses Kodlama

9_7: Bilişim 2017'de KULLANIM görev 9 FIPI seçenek 15 (Krylov S.S., Churkina T.E.):

Dört kanallı stüdyoda ( dörtlü) ile ses kayıtları 32 başına bit çözünürlük 30 saniye, bir ses dosyası kaydedildi. Veri sıkıştırma gerçekleştirilmedi. Dosya boyutunun olduğu bilinmektedir. 7500 KB.

Neyden aynı oran(kHz cinsinden) kaydedildi mi? Yanıt olarak yalnızca bir sayı girin, ölçü birimi belirtmenize gerek yoktur.

✍ Çözüm:

• Hacim formülü ses dosyası alırız:

ben = β*t*ƒ*S

• Elimizdeki ödevden:

BEN= 7500 KB β = 32 bit T= 30 saniye S= 4 kanal

ƒ - örnekleme oranı - bilinmiyor, bunu formülden ifade ediyoruz:

\[ ƒ = \frac (I)(S*B*t) = \frac (7500 * 2^(10) * 2^2 bit)(2^7 * 30)Hz = \frac ( 750 * 2^6)(1000)KHz = 2^4 = 16 \]

2 4 = 16kHz

Sonuç: 16

Daha ayrıntılı bir analiz için lütfen bkz. bilgisayar bilimleri sınavının bu 9 görevi için video çözümü:

Konu: Ses Kodlama:

Bilişim görevi 9_9'da KULLANIM (kaynak: 9.2 seçenek 36, K. Polyakov):

Müzik parçası sayısallaştırıldı ve veri sıkıştırması kullanılmadan bir dosya olarak kaydedildi. Ortaya çıkan dosya şehre aktarıldı A bir iletişim kanalı aracılığıyla. Daha sonra aynı müzik parçası şu çözünürlükte yeniden sayısallaştırıldı: 2 3 ilk seferden kat daha az. Veri sıkıştırma gerçekleştirilmedi. Ortaya çıkan dosya şehre aktarıldı B arka 15 saniye; şehir ile iletişim kanalının verimi B v 4 şehir ile iletişim kanalından kat kat daha yüksek A.

Dosyayı şehre aktarmak kaç saniye sürdü? A? Cevapta sadece bir tamsayı yazınız, bir ölçü birimi yazmanıza gerek yoktur.

✍ Çözüm:

• Çözmek için, formülün veri aktarım hızını bulmak için bir formüle ihtiyacınız var:
• Bir ses dosyasının hacmi için formülü de hatırlayın:

ben = β*ƒ*t*s

Nerede:
BEN- hacim
β - kodlama derinliği
ƒ - Örnekleme frekansı
T- zaman
S- kanal sayısı (belirtilmemişse mono)

• Şehirle ilgili tüm verileri ayrı ayrı yazacağız. B(hakkında A neredeyse hiçbir şey bilinmiyor.)

şehir B: β - 2 kat daha yüksek ƒ - 3 kat daha az T- 15 saniye bant genişliği (hız v) - 4 kat daha yüksek

Önceki paragrafa dayanarak, A şehri için ters değerleri elde ederiz:

şehirler: β B / 2 ƒ B * 3 B / 2 VB / 4 t B / 2, t B * 3, t B * 4 - ?

Elde edilen verileri açıklayalım:

Çünkü kodlama derinliği ( β ) şehir için B daha yüksek 2 kez, sonra şehir için A daha düşük olacak 2 kez, sırasıyla ve T azalma 2 zamanlar:

t = t/2

Çünkü örnekleme hızı (ƒ)şehir için B daha az 3 kez, sonra şehir için A daha yüksek olacak 3 zamanlar; BEN Ve T orantısal olarak değişir, bu da örnekleme frekansındaki artışla yalnızca hacmin değil, zamanın da artacağı anlamına gelir:

t=t*3

hız ( v) (bant genişliği) şehir için B daha yüksek 4 kez, şehir için demek A 4 kat daha düşük olacak; kez hız daha düşük, süre daha yüksektir 4 zamanlar ( T Ve v- formülden ters orantılı bağımlılık V = ben/t):

t=t*4

Böylece tüm göstergeler dikkate alındığında şehrin zamanı Aşu şekilde değişir:

\[ t_A = \frac (15)(2) * 3 * 4 \]

90 saniye

Sonuç: 90

Ayrıntılı bir çözüm için videoya bakın:

Konu: Ses Kodlama:

Bilişim görevi 9.10'da KULLANIM (kaynak: 9.2 seçenek 43, K. Polyakov):

Müzik parçası stereo formatında kaydedildi ( iki kanallı kayıt), sayısallaştırılır ve veri sıkıştırma kullanılmadan bir dosya olarak kaydedilir. Alınan dosya boyutu - 30 MB. Daha sonra aynı müzik parçası formatta yeniden kaydedildi. monoçözünürlükte sayısallaştırılmıştır. 2 kat daha yüksek ve örnekleme oranı 1,5 ilk seferden kat daha az. Veri sıkıştırma gerçekleştirilmedi.

Belirtin MB cinsinden dosya boyutu yeniden yazılarak elde edilir. Cevapta sadece bir tamsayı yazınız, bir ölçü birimi yazmanıza gerek yoktur.

✍ Çözüm:

ben = β * ƒ * t * S

BEN- hacim
β - kodlama derinliği
ƒ - Örnekleme frekansı
T- zaman
S-Kanal Sayısı

• Dosyanın ilk durumuyla ilgili tüm verileri, ardından dönüşümden sonraki ikinci durumu ayrı ayrı yazalım:

1 eyalet: S = 2 kanal I = 30 MB 2 durum: S = 1 kanal β = 2 kat daha yüksek ƒ = 1,5 kat daha düşük I = ?

Aslen olduğundan 2 iletişim kanalı ( S), ancak kullanılmaya başlandı bir iletişim kanalı, dosya azaldı 2 zamanlar:

ben=ben/2

Kodlama derinliği ( β ) arttı 2 kez, ardından hacim ( BEN) artacak 2 kez (orantılı bağımlılık):

ben=ben*2

Örnekleme frekansı ( ƒ ) azaldı 1,5 kez, ardından hacim ( BEN) da azalacak 1,5 zamanlar:

ben = ben / 1.5

Dönüştürülen dosyanın hacmindeki tüm değişiklikleri göz önünde bulundurun:

Ben = 30 MB / 2 * 2 / 1,5 = 20 MB

Sonuç: 20

Bu görev için videoyu izleyin:

Konu: Ses dosyalarını kodlamak:

Bilgisayar bilimi görevi 9_11'de KULLANIM (kaynak: 9.2 seçenek 72, K. Polyakov):

Müzik parçası sayısallaştırıldı ve veri sıkıştırması kullanılmadan bir dosya olarak kaydedildi. Ortaya çıkan dosya şuraya aktarıldı: şehirler iletişim kanalı aracılığıyla 100 saniye. Daha sonra aynı müzik parçası bir çözünürlükle yeniden dijitalleştirildi. 3 kat daha yüksek ve örnekleme hızı 4 kat daha az ilk seferden daha Veri sıkıştırma gerçekleştirilmedi. Ortaya çıkan dosya şuraya aktarıldı: B şehri arka 15 saniye.

Şehre kaç kat hız (kanal kapasitesi) Bşehre daha fazla bant genişliği A ?

✍ Çözüm:

• Bir ses dosyasının hacmi için formülü hatırlayın:

ben = β * ƒ * t * S

BEN- hacim
β - kodlama derinliği
ƒ - Örnekleme frekansı
T- zaman

• Şehre aktarılan dosyayla ilgili tüm verileri ayrı ayrı yazacağız. A, ardından şehre aktarılan dönüştürülen dosya B:

A: t = 100 sn. B:β = 3 kat daha yüksek ƒ = 4 kat daha düşük t = 15 s.

✎ Çözmenin 1 yolu:

Veri aktarım hızı (bant genişliği) dosya aktarım süresine bağlıdır: süre ne kadar uzunsa hız o kadar düşük olur. Onlar. iletim süresi ne kadar artacaksa, hız o kadar azalacaktır ve bunun tersi de geçerlidir.

Bir önceki paragraftan yola çıkarak şehre dosya aktarım süresinin kaç kat azalacağını veya artacağını hesaplarsak görüyoruz. B(A şehrine kıyasla), o zaman şehre veri aktarım hızının kaç kat artacağını veya azalacağını anlayacağız. B(ters ilişki).

Buna göre, dönüştürülen dosyanın şehre aktarıldığını hayal edin. A. dosya boyutu değişti 3/4 kez(kodlama derinliği (β) 3 kat daha yüksek, örnekleme frekansı (ƒ) 4 aşağıdaki zamanlar). Hacim ve zaman orantılı olarak değişir. Yani zaman değişecek 3/4 zamanlar:

t Dönüşümler için A. = 100 saniye * 3 / 4 = 75 saniye

Onlar. dönüştürülen dosya şehre aktarılacaktır A 75 saniye ve şehre B 15 saniye. İletim süresinin kaç kat azaldığını hesaplayalım:

75 / 15 = 5

Zamanlar şehre transfer zamanı B azalmış 5 kez, sırasıyla, hız arttı 5 bir kere.

Cevap: 5

✎ Çözmenin 2 yolu:

Şehre aktarılan dosyayla ilgili tüm verileri ayrı ayrı yazıyoruz. A: A: t A \u003d 100 sn. V A \u003d I / 100

Çözünürlükteki ve örnekleme sıklığındaki bir artış veya azalma, dosya boyutunda buna karşılık gelen bir artış veya azalmaya yol açtığından (orantılı bağımlılık), şehre aktarılan dönüştürülen dosya için bilinen verileri yazacağız. B:

B:β = 3 kat daha yüksek ƒ = 4 kat daha düşük t = 15 s. Ben B = (3 / 4) * Ben V B = ((3 / 4) * Ben) / 15

Şimdi V B'nin V A'ya oranını bulalım:

\[ \frac (V_B)(V_A) = \frac (3/_4 * I)(15) * \frac (100)(I) = \frac (3/_4 * 100)(15) = \frac (15)(3) = 5 \]

(((3/4) * I) / 15) * (100 / I)= (3/4 * 100) / 15 = 15/3 = 5 S- Kanal Sayısı

Hesaplamaların basitliği için kanal sayısını dikkate almayacağız. Hangi verilere sahip olduğumuzu ve hangilerinin diğer ölçü birimlerine dönüştürülmesi gerektiğini düşünün:

β = 32 bit ƒ = 32kHz = 32000Hz t = 2 dak = 120 s

Formüldeki verileri değiştirin; sonucun sırasıyla MB cinsinden alınması gerektiğini dikkate alıyoruz, ürün 2 23 (2 3 (bayt) * 2 10 (KB) * 2 10 (MB)) ile bölünecektir:

(32 * 32000 * 120) / 2 23 = =(2 5 * 2 7 * 250 * 120) / 2 23 = = (250*120) / 2 11 = = 30000 / 2 11 = = (2 4 * 1875) / 2 11 = = 1875 / 128 ~ 14,6

Hacim değerinin sonucunu şu şekilde çarpın: 4 iletişim kanallarının sayısını dikkate alarak:

14,6 * 4 = 58,5

sonraki numara 10'un katı- Bu 60 .

Sonuç: 60

Ayrıntılı çözüme bakın:

Konu: Ses Kodlama:

9_19: Devlet final sınavı GVE 2018 (bilişim GVE FIPI, görev 7):

Üretilmiş iki kanallı(stereo) dijital ses kaydı. Sinyal değeri sabittir Saniyede 48.000 kez, her değeri yazmak için kullanılır 32bit. kayıt sürer 5 dakika, sonuçları bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz.

Ortaya çıkan dosyanın boyutuna aşağıdaki değerlerden hangisi en yakındır?

1) 14MB
2) 28MB
3) 55MB
4) 110MB

✍ Çözüm:

ben = β * ƒ * t * S

Mevcut değerleri formülde değiştirelim:

ben = 48000 * 32 * 300 * 2

Değerler büyük olduğu için sayılara ihtiyaç vardır 48000 Ve 300 ikinin kuvvetleriyle ifade edin:

48000 | 2 24000 | 2 12000 | 2 6000 | 2 = 375 * 2 7 3000 | 2 1500 | 2 750 | 2 375 | 2 - artık bölünemez 187.5 300 | 2= 75 * 2 2 150 | 2 75 | 2 - artık bölünemez 37.5

Biz:

ben = 375 * 75 * 215

Önerilen cevap seçeneklerinde sonucun MB cinsinden her yerde olduğunu görüyoruz. Yani, sonucumuzu 2 23'e (2 3 * 2 10 * 2 10) bölmemiz gerekiyor:

ben \u003d 375 * 75 * 2 15 / 2 23 \u003d 28125 / 2 8

Numaraya yakın bir şey bulalım 28125 değer üzeri iki:

2 10 = 1024 1024 * 2 2048 * 2 4096 * 2 8192 * 2 16384 * 2 32768

Biz:

2 10 * 2 5 = 2 15 = 32768 2 10 * 2 4 = 2 14 = 16384

Sayı 28125 bu değerler arasında yer alır, bu yüzden onları alırız:

2 15 / 2 8 = 2 7 = 128 2 14 / 2 8 = 2 6 = 64

Değeri bu iki sayı arasında olan cevabı seçiyoruz: seçenek 4 (110MB)

Sonuç: 4

2018'deki GVE görevi 7'nin ayrıntılı çözümü için videoya bakın:

Konu: Ses Kodlama:

9_20: Bilişimde KULLANIM görevinin 9. Çözümü (2018 sınav kağıdının tanısal versiyonu, S.S. Krylov, D.M. Ushakov):

Üretilmiş iki kanallıörnekleme hızında (stereo) ses kaydı 4kHz Ve 64 bit çözünürlük. kayıt sürer 1 dakika, sonuçları bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz.

Yaklaşık olarak belirleyin ortaya çıkan dosyanın boyutu (MB cinsinden). Cevabınızı dosya boyutunun tamsayı katı olarak verin. 2 .

✍ Çözüm:

• Bir ses dosyasının hacim formülüne göre elimizde:

ben = β * ƒ * t * S

I - hacim β - kodlama derinliği = 32 bit ƒ - örnekleme hızı = 48000 Hz t - süre = 5 dak = 300 s S - kanal sayısı = 2

Verilen değerleri formülde değiştirin. Kolaylık sağlamak için ikinin kuvvetlerini kullanacağız:

ƒ = 4 kHz = 4 * 1000 Hz ~ 2 2 * 2 10 B = 64 bit = 2 6 / 2 23 MB t = 1 dak = 60 s = 15 * 2 2 s S = 2

Bir ses dosyasının hacmi için formüldeki değerleri değiştirin:

ben = 2 6 * 2 2 * 2 10 * 15 * 2 2 * 2 1 / 2 23 = 15/4 ~ 3,75

İkinin en yakın tamsayı katı sayıdır 4

Sonuç: 4

Görevin video analizi:

Hedef. Ses bilgilerinin dönüştürülmesi sürecini kavramak, ses bilgilerinin hacmini hesaplamak için gerekli kavramlara hakim olmak. Konuyla ilgili problemleri çözmeyi öğrenin.

Amaç motivasyondur. Sınava hazırlık.

Ders planı

1. Öğretmen yorumlarıyla bir konu hakkındaki sunumu görüntüleyin. Ek 1

Sunum Materyali: Kodlama ses bilgisi.

90'ların başından beri kişisel bilgisayarlar sağlam bilgilerle çalışma fırsatı buldu. Ses kartı, mikrofonu ve hoparlörü olan her bilgisayar ses bilgilerini kaydedebilir, saklayabilir ve çalabilir.

Ses dalgalarını bilgisayar belleğinde ikili koda dönüştürme işlemi:

Bilgisayarın belleğinde saklanan ses bilgilerini çoğaltma işlemi:

Ses genliği ve frekansı sürekli değişen bir ses dalgasıdır. Genlik ne kadar büyükse, bir kişi için o kadar yüksek, sinyalin frekansı ne kadar yüksekse, ton o kadar yüksek olur. Bilgisayar yazılımı şu anda sürekli bir ses sinyalinin ikili biçimde gösterilebilen bir dizi elektriksel darbeye dönüştürülmesine izin vermektedir. Sürekli bir ses sinyalini kodlama sürecinde, zaman ayrıklaştırma . Sürekli bir ses dalgası, ayrı küçük zaman bölümlerine bölünür ve bu tür her bölüm için belirli bir genlik değeri ayarlanır.

Böylece, sinyal genliğinin zamana sürekli bağımlılığı A(t) ayrı bir ses seviyesi dizisi ile değiştirilir. Grafikte bu, düzgün bir eğriyi bir dizi "adım" ile değiştirmek gibi görünür. Her "adıma" ses seviyesi seviyesi için bir değer, kodu (1, 2, 3 vb.) atanır.

Daha öte). Ses seviyesi seviyeleri, sırasıyla bir dizi olası durum olarak görüntülenebilir. büyük miktar kodlama işlemi sırasında ses seviyeleri vurgulanacak, her seviyenin değerini ne kadar fazla bilgi taşıyacak ve ses o kadar iyi olacaktır.

Ses adaptörü ( ses kartı) - elektriksel titreşimleri dönüştürmek için tasarlanmış, bilgisayara bağlı özel bir cihaz ses frekansı ses girildiğinde sayısal bir ikili koda ve ses çalındığında ters dönüşüm (sayısal koddan elektrik titreşimlerine) için.

Ses kaydı sürecinde, ses adaptörü genliği belirli bir süre ile ölçer. elektrik akımı ve alınan değerin ikili kodunu kayda girer. Daha sonra kayıttan alınan kod bilgisayarın RAM'ine yeniden yazılır. Bilgisayar sesinin kalitesi, ses adaptörünün özelliklerine göre belirlenir:

• Örnekleme oranı
• Bit derinliği (ses derinliği).

Zaman örnekleme oranı

Bu, giriş sinyalinin 1 saniyedeki ölçüm sayısıdır. Frekans hertz (Hz) cinsinden ölçülür. Saniyede bir ölçüm 1 Hz frekansa karşılık gelir. 1 saniyede 1000 ölçüm - 1 kilohertz (kHz). Ses bağdaştırıcılarının tipik örnekleme oranları:

11 kHz, 22 kHz, 44,1 kHz, vb.

Kayıt bit derinliği (ses derinliği), olası ses seviyelerinin sayısını ayarlayan ses adaptörü kaydındaki bit sayısıdır.

Bit derinliği, giriş sinyali ölçümünün doğruluğunu belirler. Bit derinliği ne kadar büyük olursa, değerin her bir bireysel dönüşümünün hatası o kadar küçük olur elektrik sinyali bir sayıya ve tersi. Bit derinliği 8 (16) ise, giriş sinyali ölçülürken 2 8 = 256 (2 16 = 65536) farklı değerler elde edilebilir. Açıkçası, 16 bitlik bir ses adaptörü, sesi 8 bitlik olandan daha doğru bir şekilde kodlar ve üretir. Modern ses kartları, 16 bit ses kodlama derinliği sağlar. Farklı sinyal seviyelerinin sayısı (belirli bir kodlama için durumlar) aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

N = 2 I = 2 16 = 65536, burada I sesin derinliğidir.

Böylece, modern ses kartları 65536 sinyal seviyesini kodlayabilir. Ses sinyalinin genliğinin her değerine 16 bitlik bir kod atanır. Sürekli bir ses sinyalinin ikili kodlanmasıyla, bir dizi ayrık sinyal seviyesi ile değiştirilir. Kodlama kalitesi, birim zaman başına sinyal seviyesi ölçümlerinin sayısına bağlıdır, örn. aynı oran. 1 saniyede ne kadar çok ölçüm yapılırsa (örnekleme frekansı ne kadar yüksekse, prosedür o kadar doğru olur) ikili kodlama.

Ses dosyası - ses bilgilerini ikili sayısal biçimde depolayan bir dosya.

2. Bilgi ölçü birimlerini tekrarlıyoruz

1 bayt = 8 bit

1 KB = 2 10 bayt = 1024 bayt

1 MB = 2 10 KB = 1024 KB

1 GB = 2 10 MB = 1024 MB

1 TB = 2 10 GB = 1024 GB

1 PB = 2 10 TB = 1024 TB

3. Sunumu, ders kitabını görüntüleyerek çalışılan materyali pekiştirin

4. Problem çözme

Sunuda çözümü gösteren öğretici.

Görev 1. Yüksek ses kalitesinde (16 bit, 48 kHz) 1 saniye ses süresine sahip bir stereo ses dosyasının bilgi hacmini belirleyin.

Görev (kendi başına). Sunuda çözümü gösteren öğretici.
22.05 kHz örnekleme hızında ve 8 bit çözünürlükte 10 saniye süreli bir dijital ses dosyasının bilgi hacmini belirleyin.

5. Sabitleme. Bir sonraki derste evde kendi başınıza problem çözme

44.1 kHz örnekleme hızında ve 16 bit çözünürlükte iki dakikalık çalma süresine sahip bir dijital ses dosyası için depolama alanı miktarını belirleyin.

Kullanıcının 2,6 MB hafızası vardır. 1 dakikalık bir dijital ses dosyası kaydetmeniz gerekir. Örnekleme hızı ve bit derinliği ne olmalıdır?

Diskteki boş hafıza miktarı 5.25 MB, ses kartının bit derinliği 16'dır. 22.05 kHz örnekleme frekansı ile kaydedilen bir dijital ses dosyasının ses süresi ne kadardır?

Dijital bir ses dosyasının bir dakikalık kaydı diskte 1,3 MB yer kaplar, ses kartının bit derinliği 8'dir. Ses hangi örnekleme hızıyla kaydedildi?

3 dakikalık oynatma süresine sahip yüksek kaliteli bir dijital ses dosyasını depolamak için ne kadar depolama alanı gerekir?

Dijital ses dosyası, düşük kaliteli bir ses kaydı içerir (ses karanlık ve boğuktur). Hacmi 650 KB ise bir dosyanın sesinin süresi nedir?

İki dakikalık dijital ses kaydı, 5.05 MB disk alanı kaplar. Örnekleme frekansı - 22 050 Hz. Ses adaptörünün bitliği nedir?

Diskteki boş hafıza miktarı 0,1 GB, ses kartının bit derinliği 16'dır. 44 100 Hz örnekleme hızıyla kaydedilmiş bir dijital ses dosyasının ses süresi ne kadardır?

Yanıtlar

92. 124.8 saniye.

93. 22.05 kHz.

94. Yüksek ses kalitesi, 44,1 kHz örnekleme hızı ve 16 ses adaptörü bit derinliği ile elde edilir. Gerekli bellek boyutu 15,1 MB'dir.

95. Aşağıdaki parametreler kasvetli ve boğuk bir ses için tipiktir: örnekleme frekansı - 11 kHz, ses adaptörü bit derinliği - 8. Ses süresi 60,5 sn'dir.

96. 16 bit.

97 numara. 20.3 dakika.

Edebiyat

1. Ders Kitabı: Bilişim, uygulamalı çalışma kitabı, cilt 1, editör I.G. Semakin, E.K. Henner)

2. Pedagojik fikirler festivali "Açık Ders" Sesi. Ses bilgilerinin ikili kodlaması. Supriyagina Elena Aleksandrovna, bilgisayar bilimleri öğretmeni.

3. N. Ugrinovich. Bilişim ve bilgi teknolojileri. 10-11 sınıflar. Moskova. Binom. Bilgi Laboratuvarı 2003.

Temel konseptler

Örnekleme frekansı (f), 1 saniyede saklanan örnek sayısını belirler;

1 Hz (bir hertz) saniyede bir sayımdır,

ve 8 kHz, saniyede 8000 örnektir

Kodlama derinliği (b), 1 ses seviyesini kodlamak için gereken bit sayısıdır

Çalma süresi (t)

Veri depolama kapasitesi 1 kanal (mono)

ben=f b t

(f Hz örnekleme hızı ve b bit kodlama derinliği ile kodlanmış, t saniyelik bir ses hakkında bilgi depolamak için, BEN hafıza biti)

-de iki kanallı kayıt (stereo) bir kanalın verilerini depolamak için gereken bellek miktarı 2 ile çarpılır

ben=f b t 2

Birimler ben - bit, b - bit, f - Hertz, t - saniye Örnekleme frekansı 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz

Ses kodlaması

Temel teorik hükümler

Sesin zaman örneklemesi. Bir bilgisayarın sesi işleyebilmesi için, sürekli bir ses sinyalinin zaman örneklemesi kullanılarak ayrı dijital forma dönüştürülmesi gerekir. Sürekli bir ses dalgası, ayrı küçük zaman bölümlerine bölünür, bu tür her bölüm için belirli bir ses yoğunluğu değeri ayarlanır.

Böylece, ses yüksekliğinin süre A(t) üzerindeki sürekli bağımlılığının yerini, ayrı bir ses yüksekliği seviyeleri dizisi alır. Grafikte bu, düz bir eğriyi bir dizi "adım" ile değiştirmek gibi görünüyor.

Örnekleme frekansı. Ses kartına bağlı bir mikrofon, analog sesi kaydetmek ve dijital forma dönüştürmek için kullanılır. Alınan dijital sesin kalitesi birim zamandaki ses seviyesi ölçüm sayısına bağlıdır, örn. aynı oran. 1 saniyede ne kadar çok ölçüm yapılırsa (örnekleme hızı o kadar yüksek), dijital ses sinyalinin "merdiveni" analog sinyalin eğrisini o kadar doğru tekrarlar.

Ses örnekleme oranı ses hacminin bir saniyedeki ölçüm sayısıdır, hertz (Hz) cinsinden ölçülür. Harf ile örnekleme sıklığını belirtin F.

Ses örnekleme hızı, saniyede 8.000 ila 48.000 ses hacmi ölçümü arasında değişebilir. Kodlama için üç frekanstan birini seçin: 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.

Ses kodlama derinliği. Her "adım", ses seviyesi seviyesinin belirli bir değerine atanır. Ses yüksekliği seviyeleri, kodlamak için belirli miktarda bilgiye ihtiyaç duyulan bir dizi olası durum (N) olarak düşünülebilir. B ses kodlama derinliği olarak adlandırılan

Ses kodlama derinliği ayrı ses yüksekliği düzeylerini kodlamak için gereken bilgi miktarıdır dijital ses.

Kodlama derinliği biliniyorsa, dijital ses düzeyi sayısı N = 2b formülü kullanılarak hesaplanabilir. Ses kodlama derinliğinin 16 bit olmasına izin verin, ardından ses yüksekliği seviyelerinin sayısı:

N=2 b = 216 = 65536.

Kodlama işlemi sırasında, her bir ses seviyesi seviyesine kendi 16 bitlik ikili kodu atanır, en düşük ses seviyesi 0000000000000000 ve en yüksek - 1111111111111111 koduna karşılık gelir.

Sayısallaştırılmış sesin kalitesi. Sesin frekansı ve örnekleme derinliği ne kadar yüksek olursa, sayısallaştırılmış sesin kalitesi o kadar iyi olur. En Düşük kalite kalitesine karşılık gelen sayısallaştırılmış ses telefon bağlantısı, saniyede 8000 kez örnekleme oranı, 8 bit örnekleme derinliği ve bir ses parçasının kaydı (mono mod) ile elde edilir. En yüksek kalite bir ses CD'sinin kalitesine karşılık gelen sayısallaştırılmış ses, saniyede 48.000 kez örnekleme oranı, 16 bit örnekleme derinliği ve iki ses parçasının kaydedilmesi (stereo modu) ile elde edilir.

Dijital sesin kalitesi ne kadar yüksekse, ses dosyasının bilgi hacminin de o kadar yüksek olduğu unutulmamalıdır.

Kendi kendine çalışma için görevler.

1. 16 bit kodlama ve 44,1 kHz örnekleme hızı ile 10 saniyelik mono ses dosyasının hacmini hesaplayın. (861 KB)

2. İki kanallı (stereo) ses, 48 ​​kHz örnekleme frekansında ve 24 bit çözünürlükte kaydedilir. Kayıt 1 dakika sürer, sonuçları bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Aşağıdaki sayılardan hangisi elde edilen dosyanın megabayt cinsinden ifade edilen boyutuna en yakındır?

1)0,3 2) 4 3) 16 4) 132

3. 11 kHz örnekleme frekansı ve 24 bit kodlama derinliği ile tek kanallı (mono) ses kaydı yapılır. Kayıt 7 dakika sürer, sonuçları bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Aşağıdaki sayılardan hangisi elde edilen dosyanın megabayt cinsinden ifade edilen boyutuna en yakındır?

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

4. 11 kHz örnekleme frekansı ve 16 bit kodlama derinliği ile iki kanallı (stereo) ses kaydı yapılır. Kayıt 6 dakika sürer, sonuçları bir dosyaya yazılır, veri sıkıştırması yapılmaz. Aşağıdaki sayılardan hangisi elde edilen dosyanın megabayt cinsinden ifade edilen boyutuna en yakındır?

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

Sesin zaman örneklemesi.

Ses, genliği ve frekansı sürekli değişen bir ses dalgasıdır. Sinyalin genliği ne kadar büyükse, bir kişi için o kadar yüksek, sinyalin frekansı ne kadar yüksekse, ton o kadar yüksek olur. Bir bilgisayarın sesi işleyebilmesi için, sürekli bir ses sinyalinin bir dizi elektriksel darbeye (ikili 0'lar ve 1'ler) dönüştürülmesi gerekir.

Sürekli bir ses sinyalini kodlama sürecinde, zamansal örneklemesi gerçekleştirilir. Sürekli bir ses dalgası, ayrı küçük zaman bölümlerine bölünür ve bu tür her bölüm için belirli bir genlik değeri ayarlanır.
Ayrıklaştırma, sürekli sinyallerin, her birine belirli bir ikili kod atanan bir dizi ayrık değere dönüştürülmesidir.

Böylece, sinyal genliğinin A(t) süresine olan sürekli bağımlılığının yerini, ayrı bir yüksek ses seviyesi dizisi alır. Grafikte bu, düz bir eğriyi bir dizi "adım" ile değiştirmek gibi görünüyor.

Her "adım"a ses seviyesi değeri, kodu (1, 2, 3 vb.) atanır. Ses ses seviyeleri sırasıyla bir dizi olası durum olarak düşünülebilir, kodlama sürecinde ne kadar fazla ses seviyesi tahsis edilirse, her seviyenin değeri o kadar fazla bilgi taşıyacak ve ses o kadar iyi olacaktır. Modern ses kartları, 16 bit ses kodlama derinliği sağlar. Farklı sinyal seviyelerinin sayısı (belirli bir kodlama için durumlar) aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:
N=2 16 =65356[ses seviyeleri],
i kodlama derinliğidir.

Böylece, modern ses kartları 65536 sinyal seviyesini kodlayabilir. Ses sinyalinin genliğinin her değerine 16 bitlik bir kod atanır.

Sürekli bir ses sinyalinin ikili kodlanmasıyla, bir dizi ayrık sinyal seviyesi ile değiştirilir. Kodlama kalitesi, birim zamandaki sinyal seviyesi ölçümlerinin sayısına, yani örnekleme oranına bağlıdır. 1 saniyede ne kadar çok ölçüm yapılırsa (örnekleme frekansı o kadar yüksek), daha doğrusu prosedür ikili kodlama

İkili ses kodlamasının kalitesi, kodlama derinliği ve örnekleme oranı ile belirlenir.

Saniyedeki ölçüm sayısı 8000 ila 96000 arasında değişebilir, yani analog ses sinyalinin örnekleme hızı 8 ila 96[kHz] arasında değerler alabilir. 8[kHz] frekansta, örneklenen ses sinyalinin kalitesi bir radyo yayınının kalitesine karşılık gelir ve 96[kHz] frekansta, bir ses CD'sinin ses kalitesine karşılık gelir. Hem mono hem de stereo modların mümkün olduğu da belirtilmelidir.

Bir ses dosyasının bilgi hacmi

Bir ses dosyasının V sf hacmini belirlemek için, ölçüm sayısını (K meas) kodlama derinliği (seviye başına bit sayısı) V 1meas ile çarpmak gerekir:

V zf \u003d K ölçü * V 1 ölçü

Ölçüm sayısı (K meas) aşağıdakilere bağlıdır:

Görev 1

Ev ödevi

1 (mm)-bit kodlama için örnekleme frekansı (dd)[kHz], ses süresi (dd)[s] ile bir stereo ses dosyasının ses düzeyini belirleyin.

2 Bir kodlama derinliğinde (mm)[BIT] ve örnekleme frekansında (dd)[kHz] (yy) [KB]'ye eşit bir mono ses dosyasının çalma süresini [s] cinsinden belirleyin.
(dd) doğum tarihiniz, (mm) doğum ayınız, (yy) doğum yılınızdır.

Değişken genlik ve frekans ile. Sinyalin genliği ne kadar yüksek olursa, bir kişi tarafından o kadar yüksek algılanır. Sinyalin frekansı ne kadar yüksek olursa, tonu da o kadar yüksek olur.

Şekil 1. Ses dalgalarının salınım genliği

Ses dalgası frekansı saniyedeki salınım sayısına göre belirlenir. Bu değer hertz (Hz, Hz) cinsinden ölçülür.

İnsan kulağı 20$ Hz ile 20$ kHz aralığındaki sesleri algılar, bu aralığa denir ses. Bir ses sinyaline atanan bit sayısına denir. ses kodlama derinliği. Modern ses kartları$16-$, $32-$ veya $64-bit ses kodlama derinliği sağlanır. Ses bilgisinin kodlanması sürecinde, sürekli bir sinyal değiştirilir ayrık, yani ikili sıfırlar ve birlerden oluşan bir dizi elektriksel darbeye dönüştürülür.

Ses örnekleme oranı

Biri önemli özellikler Ses kodlama sürecinin en önemli kısmı, $1$ saniye başına sinyal seviyesi ölçümlerinin sayısı olan örnekleme oranıdır:

• saniyede bir ölçüm $1$ gigahertz (GHz) frekansına karşılık gelir;
• Saniyede 1000$ ölçüm, 1$ kilohertz (kHz) frekansına karşılık gelir.

Tanım 2

Ses örnekleme oranı ses hacminin bir saniyedeki ölçüm sayısıdır.

Ölçüm sayısı $8$ kHz ile $48$ kHz aralığında olabilir, ilk değer radyo yayınının frekansına, ikincisi ise müzik ortamının ses kalitesine karşılık gelir.

1. açıklama

Sesin frekansı ve örnekleme derinliği ne kadar yüksek olursa, sayısallaştırılmış ses o kadar iyi ses çıkarır. Bir telefon bağlantısının kalitesine karşılık gelen en düşük sayısallaştırılmış ses kalitesi, örnekleme hızı saniyede 8000 kez, örnekleme derinliği 8$ bit olduğunda elde edilir, bu da bir ses parçasının kaydına karşılık gelir ("mono" mod). Bir ses CD'sinin kalitesine tekabül eden en yüksek sayısallaştırılmış ses kalitesi, örnekleme oranı saniyede 48.000$ kez, örnekleme derinliği 16$ bit olduğunda elde edilir, bu da iki ses parçasının kaydedilmesine karşılık gelir (stereo mod).

Bir ses dosyasının bilgi hacmi

Dijital sesin kalitesi ne kadar yüksek olursa, ses dosyasının bilgi hacminin de o kadar yüksek olduğuna dikkat edilmelidir.

Bir mono ses dosyasının ($V$) bilgi hacmini tahmin edelim, bu aşağıdaki formül kullanılarak yapılabilir:

$V = N \cdot f \cdot k$,

$N$, saniye cinsinden ifade edilen sesin toplam süresidir,

$f$ - örnekleme frekansı (Hz),

$k$ - kodlama derinliği (bit).

örnek 1

Örneğin, sesin süresi 1$ dakika ise ve örnekleme hızının 24$ kHz ve kodlama derinliğinin 16$ bit olduğu ortalama bir ses kalitemiz varsa, o zaman:

$V=60 \cdot 24000 \cdot 16 \ bit=23040000 \ bit=2880000 \ bayt=2812.5 \ KB=2.75 \ MB.$

Stereo sesi kodlarken, örnekleme işlemi sol ve sağ kanallar için ayrı ayrı ve bağımsız olarak gerçekleştirilir, bu da mono sese kıyasla ses dosyasının hacmini iki katına çıkarır.

Örnek 2

Örneğin, ses süresi ortalama ses kalitesiyle ($16$ bit, saniyede 24000$ ölçüm) 1$ saniye olan bir dijital stereo ses dosyasının bilgi hacmini tahmin edelim. Bunu yapmak için, kodlama derinliğini $1$ saniyedeki ölçüm sayısıyla ve $2$ (stereo ses) ile çarpın:

$V=16 \ bit \cdot 24000 \cdot 2 = 768000 \ bit = 96000 \ bayt = 93.75 \ kb.$

Ses bilgilerini kodlamak için temel yöntemler

Ses bilgilerini bir ikili kodla kodlamak için aralarında iki ana yön bulunan çeşitli yöntemler vardır: FM yöntemi Ve dalga tablosu yöntemi.

FM yöntemi (frekans modülasyonu), teorik olarak herhangi bir karmaşık sesin, her biri düzenli bir sinüzoid olacak, yani bir kodla tanımlanabileceği anlamına gelen, farklı frekanslardaki basit harmonik sinyaller dizisine ayrıştırılabileceği gerçeğine dayanmaktadır. Ses sinyallerinin harmonik serilere ayrışması ve bunların ayrık formda temsil edilmesi süreci. dijital sinyaller analogdan dijitale dönüştürücüler (ADC'ler) adı verilen özel cihazlarda gerçekleşir.

Şekil 2. Bir ses sinyalini ayrık bir sinyale dönüştürme

Şekil 2a, ADC'nin girişindeki ses sinyalini gösterir ve Şekil 2b, ADC'nin çıkışındaki önceden dönüştürülmüş ayrık sinyali gösterir.

Sayısal bir kod biçiminde sunulan sesi çalarken ters dönüştürme için dijitalden analoğa dönüştürücüler (DAC'ler) kullanılır. Ses dönüştürme işlemi Şekil 1'de gösterilmektedir. 3. Bu method kodlama sağlamaz iyi kalite ses, ancak kompakt bir kod sağlar.

Şekil 3. Ayrık bir sinyali bir ses sinyaline dönüştürme

Şekil 3a, DAC girişindeki ayrık sinyali ve Şekil 3b, DAC çıkışındaki ses sinyalini göstermektedir.

Tablo dalgası yöntemi (dalga tablosu) çevredeki dünyanın seslerinin, müzik aletlerinin vb. örneklerinin önceden hazırlanmış tablolarda saklanmasına dayanmaktadır.Sayısal kodlar, sesin perdesini, süresini ve yoğunluğunu ve sesin özelliklerini karakterize eden diğer parametreleri ifade eder. Örnek olarak “gerçek” sesler kullanıldığı için sentez sonucu elde edilen sesin kalitesi çok yüksektir ve gerçek müzik enstrümanlarının ses kalitesine yaklaşmaktadır.

Ses dosyası biçimlerine örnekler

Ses dosyaları çeşitli biçimlerde gelir. Bunların en popülerleri MIDI, WAV, MP3'tür.

MIDI Formatı(Müzik Aleti Dijital Arayüzü) orijinal olarak müzik aletlerini kontrol etmek için tasarlanmıştır. Şu anda elektronik müzik aletleri alanında kullanılan ve bilgisayar modülleri sentez.

WAV ses dosyası formatı(dalga formu), formdaki keyfi bir sesi temsil eder dijital temsil orijinal ses dalgası veya ses dalgası. Hepsi standart pencere sesleri.wav uzantısına sahip olmak.

MP3 formatı(MPEG-1 Audio Layer 3), ses bilgilerini depolamak için dijital formatlardan biridir. Daha kaliteli kodlama sağlar.