Двоичное кодирование звуковой информации.

Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче, чем больше частота, тем выше тон. Для того, чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц). В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация. При этом звуковая волна разбивается на мелкие временные участки, для каждого из которых устанавливается значение амплитуды. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность ”ступенек”, каждой из которых присваивается значение уровня громкости. Чем большее количество уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, тем более качественным будет звучание.

Временная дискретизация звука

A (t)

Рисунок 1. Временная дискретизация звука.

t

 

 

Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодировки звука. Количество различных уровней сигнала можно рассчитать по формуле: N=2¹⁶=65536. Т.о., современные звуковые карты обеспечивают кодирование 65536 уровней сигнала. Каждому значению амплитуды присваивается 16-ти битный код.

При двоичном кодировании непрерывного звукового сигнала он заменяется последовательностью дискретных уровней сигнала. Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени, т.е. частотой дискретизации. Чем большее количество измерений проводится в 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования.

Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.

Частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 кГц до 48 кГц. При частоте 8 кГц качество дискретизованного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 кГц – качеству звучания аудио-CD. Следует также учитывать, что возможны как моно-, так и стереорежимы.

Попробуем оценить информационный объем стереоаудиофайла длительностью звучания 1 секунда при высоком качестве звука (16 бит, 48 кГц). Для этого количество битов нужно умножить на количество выборок в 1 секунду и умножить на 2 (стерео):

16 бит*48 000 *2 = 1 536 000 бит = 192 000 байт = 187,5 Кбайт

 

Список литературы

№	Название литературы
1.	Учебно-тренировочные материалы для подготовки к единому государственному экзамену. Информатика/ Крылов С.С., Лещинер В.Р., Супрун П.Г., Якушкин П.А.; под ред. Лещинера В.Р. – М. Интеллект-Центр, 2005 – 136 с.
2.	Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов/ Н.Д. Угринович Н.Д. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2003. – 512 с.: ил.
3.	Информатика. 7-8 класс/ Под ред. Н. В. Макаровой. – СПб: Издательство «Питер», 2000. – 368с.: ил.
4.	Информатика: Учеб. Пособие для 10-11 кл. общеобразоват. Учреждений/ Л. З. Шауцукова. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2003. – 416 с.: ил.
5.	Информатика №13, 2005/Метод. газета для учителей информатики – М. «Первое сентября»

 

 

Задания для самостоятельного решения

1. Считая, что каждый символ кодируется одним байтом, оцените информационный объём следующего предложения в кодировке КОИ-8 (в байтах):

Сегодня метеорологи предсказывали дождь.

1. Считая, что каждый символ кодируется 16-ю битами, оцените информационный объём следующего предложения в кодировке Unicode (в байтах):

Каждый символ кодируется восемью битами.

3. Сколько существует различных последовательностей из символов «а» и «б» длиной ровно в 10 символов?

4. В зрительном зале две прямоугольные области зрительских кресел: одна 10х12, а другая 17х8. Какое минимальное количество бит потребуется для кодирования каждого места в автоматизированной системе?

5. Сообщение передано в семибитном коде. Каков его информационный объём в байтах, если известно, что передано 2000 символов?

6. В алфавите формального (искусственного) языка всего два знака-буквы («0» и «Х»). Каждое слово этого языка состоит всегда из пяти букв. Какое максимальное число слов возможно в этом языке?

1) 16

2) 8

3) 10

4) 32

7. Алфавит племени содержит всего 8 букв. Какое количество информации несет одна буква этого алфавита?

1) 8 бит

2) 1 байт

3) 3 бита

4) 2 бита

1. Имеется тест, объем которого 20 килобайт (на каждой странице теста 40 строк по 64 символа в строке, 1 символ занимает 8 бит). Определить количество страниц в тесте.
2. Сколько байт в 32 Гбайт?

1) 222

2) 16*220

3) 224

4) 235

1. Как представляется число 163₁₀ в двоичной системе счисления?
2. Переведите число 11011011₂ в десятичную систему счисления.

12. Найдите значение суммы: 101011₂ + 231₈ =?₈

13. Найдите значение суммы: 111011₂ + F1₁₆ =?₂

14. Найдите значение суммы: 12₁₆ + 112₈ =?₈

15. Найдите значение суммы: 101011₂ + 1C₁₆ =?₁₆

Ответы к заданиям для самостоятельного решения

 

Задание	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Ответ	40	80	1024	8	1750	4	3	8	4	10100011	219	304	100101100	134	47