Решение задач на кодирование звуковой информации
I. Размер цифрового файла
1. Определить размер (в байтах) цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит. Файл сжатию не подвержен. ([1], стр. 156, пример 1)
Решение:
Формула для расчета размера (в байтах) цифрового аудио-файла: A=D*T*I/8.
Для перевода в байты полученную величину надо разделить на 8 бит.
22,05 кГц =22,05 * 1000 Гц =22050 Гц
A=D*T*I/8 = 22050 х 10 х 8 / 8 = 220500 байт.
Ответ: размер файла 220500 байт.
2. Определить объем памяти для хранения цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет две минуты при частоте дискретизации 44,1 кГц и разрешении 16 бит. ([1], стр. 157, №88)
A=D*T*I/8. – объем памяти для хранения цифрового аудиофайла.
44100 (Гц) х 120 (с) х 16 (бит) /8 (бит) = 10584000 байт= 10335,9375 Кбайт= 10,094 Мбайт.
Ответ: ≈ 10 Мб
6. Две минуты записи цифрового аудиофайла занимают на диске 5,1 Мб. Частота дискретизации — 22050 Гц. Какова разрядность аудиоадаптера
Формула для расчета разрядности: (объем памяти в байтах) : (время звучания в секундах): (частота дискретизации):
5, 1 Мбайт= 5347737,6 байт
5347737,6 байт: 120 сек : 22050 Гц= 2,02 байт =16 бит Ответ: 16 бит
8. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 1 мин. если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно: а) 16 бит и 8 кГц; б) 16 бит и 24 кГц.
а). 1) Информационный объем звукового файла длительностью в 1 секунду равен: 16 бит х 8 000 = 128000 бит = 16000 байт = 15,625 Кбайт/с 2) Информационный объем звукового файла длительностью 1 минута равен: 15,625 Кбайт/с х 60 с = 937,5 Кбайт
б). 1) Информационный объем звукового файла длительностью в 1 секунду равен: 16 бит х 24 000 = 384000 бит = 48000 байт = 46,875 Кбайт/с 2) Информационный объем звукового файла длительностью 1 минута равен: 46,875 Кбайт/с х 60 с =2812,5 Кбайт = 2,8 Мбайт
Ответ: а) 937,5 Кбайт; б) 2,8 Мбайт
9. Какой объем памяти требуется для хранения цифрового аудиофайла с записью звука высокого качества при условии, что время звучания составляет 3 минуты?
Высокое качество звучания достигается при частоте дискретизации 44,1КГц и разрядности аудиоадаптера, равной 16. Формула для расчета объема памяти: (время записи в секундах) x (разрядность звуковой платы в байтах) x (частота дискретизации): 180 с х 2 х 44100 Гц = 15876000 байт = 15,1 Мб Ответ: 15,1 Мб
10. Цифровой аудиофайл содержит запись звука низкого качества (звук мрачный и приглушенный). Какова длительность звучания файла, если его объем составляет 650 Кб? Решение:
Для мрачного и приглушенного звука характерны следующие параметры: частота дискретизации — 11, 025 КГц, разрядности аудиоадаптера — 8 бит (см. таблицу 1). Тогда T=A/D/I. Переведем объем в байты: 650 Кб = 665600 байт
Т=665600 байт/11025 Гц/1 байт ≈60.4 с
^ Ответ: длительность звучания равна 60,5 с
11. Оцените информационный объем высокачественного стереоаудиофайла длительностью звучания 1 минута, если "глубина" кодирования 16 бит, а частота дискретизации 48 кГц. ([2], стр. 74, пример 2.54)
Информационный объем звукового файла длительностью в 1 секунду равен: 16 бит х 48 000 х 2 = 1 536 000 бит = 187,5 Кбайт (умножили на 2, так как стерео).
Информационный объем звукового файла длительностью 1 минута равен: 187,5 Кбайт/с х 60 с ≈ 11 Мбайт
Ответ: 11 Мб
12. Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 32 кГц его объем равен: а) 700 Кбайт; б) 6300 Кбайт
а). 1) Информационный объем звукового файла длительностью в 1 секунду равен: 16 бит х 32 000 = 512000 бит = 64000 байт = 62,5 Кбайт/с 2) Время звучания моноаудиофайла объемом 700 Кбайт равно: 700 Кбайт : 62,5 Кбайт/с = 11,2 с
б). 1) Информационный объем звукового файла длительностью в 1 секунду равен: 16 бит х 32 000 = 512000 бит = 64000 байт = 62,5 Кбайт/с 2) Время звучания моноаудиофайла объемом 700 Кбайт равно: 6300 Кбайт : 62,5 Кбайт/с = 100,8 с = 1,68 мин
Ответ: а) 10 сек; б) 1,5 мин.
13. Вычислить, сколько байт информации занимает на компакт-диске одна секунда стереозаписи (частота 44032 Гц, 16 бит на значение). Сколько занимает одна минута? Какова максимальная емкость диска (считая максимальную длительность равной 80 минутам)?
Формула для расчета объема памяти A=D*T*I: (время записи в секундах) * (разрядность звуковой платы в байтах) * (частота дискретизации). 16 бит -2 байта. 1) 1с х 2 х 44032 Гц = 88064 байт (1 секунда стереозаписи на компакт-диске) 2) 60с х 2 х 44032 Гц = 5283840 байт (1 минута стереозаписи на компакт-диске) 3) 4800с х 2 х 44032 Гц = 422707200 байт=412800 Кбайт=403,125 Мбайт (80 минут)
Ответ: 88064 байт (1 секунда), 5283840 байт (1 минута), 403,125 Мбайт (80 минут)
II. Определение качества звука.
Для определения качества звука надо найти частоту дискретизации и воспользоваться таблицей №1
256 (28) уровней интенсивности сигнала - качество звучания радиотрансляции, использованием 65536 (216) уровней интенсивности сигнала - качество звучания аудио-CD. Самая качественная частота соответствует музыке, записанной на компакт-диске. Величина аналогового сигнала измеряется в этом случае 44 100 раз в секунду.
13. Определите качество звука (качество радиотрансляции, среднее качество, качество аудио-CD) если известно, что объем моноаудиофайла длительностью звучания в 10 сек. равен: а) 940 Кбайт; б) 157 Кбайт.
Решение: а). 1) 940 Кбайт= 962560 байт = 7700480 бит 2) 7700480 бит : 10 сек = 770048 бит/с 3) 770048 бит/с : 16 бит = 48128 Гц –частота дискретизации – близка к самой высокой 44,1 КГц ^ Ответ: качество аудио-CD б). 1) 157 Кбайт= 160768 байт = 1286144 бит 2) 1286144 бит : 10 сек = 128614,4 бит/с 3) 128614,4 бит/с : 16 бит = 8038,4 Гц Ответ: качество радиотрансляции Ответ: а) качество CD; б) качество радиотрансляции.