გამოთვალეთ ხმის ფაილის ზომა მითითებული პარამეტრებისთვის. ხმა. ხმის ფაილის ინფორმაციის მოცულობა. აუდიო კოდირების ამოცანები

16.02.2019

პრობლემების გადაჭრისას მოსწავლეები ეყრდნობიან შემდეგი ცნებები:

დროის შერჩევა -პროცესი, რომლის დროსაც უწყვეტი აუდიო სიგნალის კოდირების დროს, ხმის ტალღაიყოფა ცალკეულ მცირე დროის მონაკვეთებად და თითოეული ასეთი მონაკვეთისთვის დაყენებულია გარკვეული ამპლიტუდის მნიშვნელობა. რაც უფრო დიდია სიგნალის ამპლიტუდა, მით უფრო მაღალია ხმა.

ხმის სიღრმე (კოდირების სიღრმე) -ბიტების რაოდენობა აუდიო კოდირებაზე.

მოცულობის დონეები (სიგნალის დონეები)- ხმას შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული მოცულობის დონე. რაოდენობა სხვადასხვა დონეზეჩვენ ვიანგარიშებთ მოცულობას ფორმულის გამოყენებით ნ= 2 მე სადმე- ხმის სიღრმე.

შერჩევის სიხშირე -დონის გაზომვების რაოდენობა შეყვანის სიგნალიდროის ერთეულზე (1 წამში). როგორ უფრო მაღალი სიხშირენიმუშის აღება, მით უფრო ზუსტია პროცედურა ბინარული კოდირება. სიხშირე იზომება ჰერცში (Hz). 1 გაზომვა 1 წამში -1 ჰც.

1000 გაზომვა 1 წამში 1 kHz. შერჩევის სიჩქარე ასოებით ავღნიშნოთდ. კოდირებისთვის აირჩიეთ სამი სიხშირიდან ერთი:44.1 კჰც, 22.05 კჰც, 11.025 კჰც.

ითვლება, რომ სიხშირეების დიაპაზონი, რომელიც ადამიანს ესმის, არის 20 ჰც-დან 20 კჰც-მდე.

ორობითი კოდირების ხარისხი -მნიშვნელობა, რომელიც განისაზღვრება კოდირების სიღრმით და შერჩევის სიხშირით.

აუდიო ადაპტერი (ხმის ბარათი) -მოწყობილობა, რომელიც გარდაქმნის ელექტრული ვიბრაციებიაუდიო სიხშირე რიცხვით ორობითი კოდიხმის შეყვანისას და უკან (დან რიცხვითი კოდიელექტრულ ვიბრაციაში) ხმის დაკვრისას.

აუდიო ადაპტერის სპეციფიკაციები:შერჩევის სიხშირე და რეგისტრის ბიტის სიღრმე.).

რეგისტრაცია ზომა -აუდიო ადაპტერის რეესტრში ბიტების რაოდენობა. რაც უფრო დიდია ბიტის სიღრმე, მით უფრო მცირეა თითოეული ინდივიდუალური მნიშვნელობის კონვერტაციის შეცდომა ელექტრო დენინომერზე და უკან. თუ ბიტის სიღრმე არის მე, მაშინ შეყვანის სიგნალის 2 გაზომვისას შეიძლება მიიღოთმე = ნ სხვადასხვა მნიშვნელობა.

ციფრული მონო აუდიო ფაილის ზომა (ა) იზომება ფორმულით:

ა= დ* თ* მე/8 , სადდ – შერჩევის სიხშირე (Hz),თ- ხმის დაკვრის ან ჩაწერის დრო,მერეგისტრის სიგანე (გარჩევადობა). ამ ფორმულის მიხედვით, ზომა იზომება ბაიტებში.

ციფრული სტერეო აუდიო ფაილის ზომა (ა) იზომება ფორმულით:

ა=2* დ* თ* მე/8 , სიგნალი ჩაწერილია ორ დინამიკზე, რადგან მარცხენა და მარჯვენა ხმის არხები დაშიფრულია ცალკე.

მოსწავლეებისთვის სასარგებლოა ცხრილი 1, რომელიც აჩვენებს რამდენ მეგაბაიტს დაიკავებს დაშიფრული ერთი წუთი აუდიო ინფორმაციაშერჩევის სხვადასხვა სიჩქარით:

1. ზომა ციფრული ფაილი

დონე "3"

1. განსაზღვრეთ ციფრული აუდიო ფაილის ზომა (ბაიტებში), რომლის დაკვრის დრო არის 10 წამი, შერჩევის სიხშირით 22,05 kHz და გარჩევადობით 8 ბიტი. ფაილი არ არის შეკუმშული. (გვერდი 156, მაგალითი 1)

გამოსავალი:

ზომის გამოთვლის ფორმულა (ბაიტებში)ციფრული აუდიო ფაილი: ა= დ* თ* მე/8.

ბაიტებად გადასაყვანად მიღებული მნიშვნელობა უნდა გაიყოს 8 ბიტზე.

22,05 kHz = 22,05 * 1000 Hz = 22050 Hz

ა= დ* თ* მე/8 = 22050 x 10 x 8 / 8 = 220500 ბაიტი.

პასუხი: ფაილის ზომაა 220500 ბაიტი.

2. დაადგინეთ მეხსიერების ოდენობა ციფრული აუდიო ფაილის შესანახად, რომლის დაკვრის დრო არის ორი წუთი 44,1 kHz შერჩევის სიხშირით და 16 ბიტიანი გარჩევადობით. (, გვ. 157, No. 88)

გამოსავალი:

ა= დ* თ* მე/8. - მეხსიერების რაოდენობა ციფრული აუდიო ფაილის შესანახად.

44100 (Hz) x 120 (s) x 16 (ბიტი) / 8 (ბიტი) = 10584000 ბაიტი = 10335.9375 კბ = 10.094 მბ.

პასუხი: ≈ 10 მბ

დონე "4"

3. მომხმარებელს აქვს მეხსიერების მოცულობა 2.6 მბ. აუცილებელია ციფრული აუდიო ფაილის ჩაწერა ხმის ხანგრძლივობით 1 წუთი. როგორი უნდა იყოს შერჩევის სიხშირე და ბიტის სიღრმე? (, გვ. 157, No. 89)

გამოსავალი:

შერჩევის სიხშირის და ბიტის სიღრმის გამოთვლის ფორმულა: D* I =A/T

(მეხსიერების მოცულობა ბაიტებში) : (ხმის დრო წამებში):

2.6 მბ = 2726297.6 ბაიტი

D* I =A/T= 2726297.6 ბაიტი: 60 = 45438.3 ბაიტი

D=45438.3 ბაიტი: ი

ადაპტერის სიგანე შეიძლება იყოს 8 ან 16 ბიტი. (1 ბაიტი ან 2 ბაიტი). ამიტომ, შერჩევის სიხშირე შეიძლება იყოს 45438.3 Hz = 45.4 kHz ≈ 44.1 kHz– სტანდარტული დამახასიათებელი შერჩევის სიხშირე, ან 22719.15 Hz = 22.7 kHz ≈ 22,05 kHz- სტანდარტული დამახასიათებელი შერჩევის მაჩვენებელი

პასუხი:

	შერჩევის სიხშირე	აუდიო ადაპტერის მოცულობა
1 ვარიანტი	22,05 kHz	16 ბიტიანი
ვარიანტი 2	44.1 kHz	8 ბიტიანი

4. მოცულობა უფასო მეხსიერებადისკზე - 5.25 მბ, ბიტის სიღრმე ხმის ბარათი- 16. როგორია ციფრული აუდიო ფაილის ხანგრძლივობა, რომელიც ჩაწერილია 22,05 kHz შერჩევის სიხშირით? (, გვ. 157, No. 90)

გამოსავალი:

ხმის ხანგრძლივობის გამოთვლის ფორმულა: T=A/D/I

(მეხსიერების ტევადობა ბაიტებში) : (შერჩევის სიხშირე ჰცში) : (ხმის ბარათის მოცულობა ბაიტებში):

5.25 მბ = 5505024 ბაიტი

5505024 ბაიტი: 22050 ჰც: 2 ბაიტი = 124,8 წმ
პასუხი: 124,8 წამი

5. ციფრული აუდიო ფაილის ჩაწერის ერთი წუთი იკავებს 1,3 მბ ადგილს დისკზე, ხმის ბარათის ბიტის მოცულობა არის 8. შერჩევის რა სიხშირით ხდება ხმა ჩაწერილი? (, გვ. 157, No. 91)

გამოსავალი:

შერჩევის სიჩქარის გამოთვლის ფორმულა: D = A/T/I

(მეხსიერების მოცულობა ბაიტებში) : (ჩაწერის დრო წამებში) : (ხმის ბარათის მოცულობა ბაიტებში)

1.3 მბ = 1363148.8 ბაიტი

1363148.8 ბაიტი: 60:1 = 22719.1 ჰც

პასუხი: 22.05 kHz

6. ციფრული აუდიო ფაილის ჩაწერის ორი წუთი იკავებს 5,1 მბ ადგილს დისკზე. შერჩევის სიხშირე - 22050 ჰც. რა არის აუდიო ადაპტერის ბიტის სიღრმე? (, გვ. 157, No. 94)

გამოსავალი:

ბიტის სიღრმის გამოთვლის ფორმულა: (მეხსიერების ტევადობა ბაიტებში): (ხმის დრო წამებში): (ნიმუშების სიხშირე):

5.1 MB = 5347737.6 ბაიტი

5347737.6 ბაიტი: 120 წმ: 22050 ჰც = 2.02 ბაიტი = 16 ბიტი

პასუხი: 16 ბიტი

7. თავისუფალი მეხსიერების რაოდენობა დისკზე არის 0,01 გბ, ხმის ბარათის ბიტის სიღრმე 16. რა ხანგრძლივობით ჟღერს ციფრული აუდიო ფაილი, რომელიც ჩაწერილია 44100 ჰც-ის შერჩევის სიხშირით? (, გვ. 157, No. 95)

გამოსავალი:

ხმის ხანგრძლივობის გამოთვლის ფორმულა T=A/D/I

(მეხსიერების მოცულობა ბაიტებში) : (შერჩევის სიხშირე ჰცში) : (ხმის ბარათის მოცულობა ბაიტებში)

0.01 გბ = 10737418.24 ბაიტი

10737418.24 ბაიტი: 44100: 2 = 121.74 წმ = 2.03 წთ
პასუხი: 20.3 წუთი

8. გამოთვალეთ მონო აუდიო ფაილის ინფორმაციის მოცულობა 1 წუთი ხმის ხანგრძლივობით. თუ კოდირების „სიღრმე“ და აუდიო სიგნალის შერჩევის სიხშირე ტოლია, შესაბამისად:
ა) 16 ბიტი და 8 კჰც;
ბ) 16 ბიტი და 24 კჰც.

(, გვ. 76, No. 2.82)

გამოსავალი:

ა).
16 ბიტი x 8,000 = 128,000 ბიტი = 16,000 ბაიტი = 15,625 კბ/წმ
15,625 KB/s x 60 s = 937,5 KB

ბ).
1) ინფორმაციის მოცულობა ხმის ფაილი 1 წამის ხანგრძლივობა უდრის:
16 ბიტი x 24 000 = 384 000 ბიტი = 48 000 ბაიტი = 46,875 კბ/წმ
2) 1 წუთის ხანგრძლივობის ხმის ფაილის ინფორმაციის მოცულობა უდრის:
46,875 KB/s x 60 s = 2812,5 KB = 2,8 MB

პასუხი: ა) 937,5 კბ; ბ) 2,8 მბ

დონე "5"

გამოიყენება ცხრილი 1

9. რამდენი მეხსიერებაა საჭირო ციფრული აუდიო ფაილის შესანახად მაღალი ხარისხის ხმის ჩაწერით, იმ პირობით, რომ დაკვრის დრო 3 წუთია? (, გვ. 157, No. 92)

გამოსავალი:

ხმის მაღალი ხარისხი მიიღწევა შერჩევის სიხშირით 44.1 kHz და აუდიო ადაპტერის ბიტის სიღრმე 16.
მეხსიერების სიმძლავრის გამოთვლის ფორმულა: (ჩაწერის დრო წამებში) x (ხმის ბარათის მოცულობა ბაიტებში) x (სინჯვის სიხშირე):
180 s x 2 x 44100 Hz = 15876000 ბაიტი = 15,1 მბ
პასუხი: 15.1 მბ

10. ციფრული აუდიო ფაილი შეიცავს აუდიო ჩანაწერს დაბალი ხარისხის(ხმა ბნელი და ჩახლეჩილი). რა არის ფაილის ხანგრძლივობა, თუ მისი ზომაა 650 KB? (, გვ. 157, No. 93)

გამოსავალი:

პირქუში და ჩახლეჩილი ხმა ხასიათდება შემდეგი პარამეტრები: შერჩევის სიხშირე - 11,025 კჰც, აუდიო ადაპტერის ბიტის სიღრმე - 8 ბიტი (იხ. ცხრილი 1). შემდეგ T=A/D/I. გადავიყვანოთ მოცულობა ბაიტებად: 650 KB = 665600 ბაიტი

Т=665600 ბაიტი/11025 ჰც/1 ბაიტი ≈60,4 წმ

პასუხი: ხმის ხანგრძლივობაა 60,5 წმ

გამოსავალი:

1 წამის ხანგრძლივობის ხმის ფაილის ინფორმაციის მოცულობა უდრის:
16 ბიტი x 48,000 x 2 = 1,536,000 ბიტი = 187,5 KB (გამრავლებული 2-ზე, რადგან სტერეო).

ხმის ფაილის ინფორმაციის მოცულობა, რომელიც გრძელდება 1 წუთი, უდრის:
187,5 კბ/წმ x 60 წმ ≈ 11 მბ

პასუხი: 11 მბ

პასუხი: ა) 940 კბ; ბ) 2,8 მბ.

12. გამოთვალეთ მონო აუდიო ფაილის დაკვრის დრო, თუ 16-ბიტიანი კოდირებით და 32 კჰც სიხშირით, მისი მოცულობა უდრის:
ა) 700 კბ;
ბ) 6300 კბ

(, გვ. 76, No. 2.84)

გამოსავალი:

ა).
1) 1 წამის ხანგრძლივობის ხმის ფაილის ინფორმაციის მოცულობა უდრის:

700 კბ: 62,5 კბ/წმ = 11,2 წმ

ბ).
1) 1 წამის ხანგრძლივობის ხმის ფაილის ინფორმაციის მოცულობა უდრის:
16 ბიტი x 32 000 = 512 000 ბიტი = 64 000 ბაიტი = 62,5 კბ/წმ
2) 700 KB მონო აუდიო ფაილის დაკვრის დრო არის:
6300 კბ: 62,5 კბ/წ = 100,8 წმ = 1,68 წთ

პასუხი: ა) 10 წამი; ბ) 1,5 წთ.

13. გამოთვალეთ რამდენი ბაიტი ინფორმაცია იკავებს სტერეო ჩანაწერის ერთ წამს CD-ზე (სიხშირე 44032 ჰც, 16 ბიტი თითო მნიშვნელობაზე). რამდენი დრო სჭირდება ერთ წუთს? რა არის მაქსიმალური სიმძლავრედისკი (მაქსიმალური ხანგრძლივობის ვარაუდით 80 წუთი)? (, გვ. 34, სავარჯიშო No34)

გამოსავალი:

მეხსიერების ზომის გამოთვლის ფორმულა ა= დ* თ* მე:
(ჩაწერის დრო წამებში) * (ხმის ბარათის ტევადობა ბაიტებში) * (შერჩევის სიხშირე). 16 ბიტი -2 ბაიტი.
1) 1s x 2 x 44032 Hz = 88064 ბაიტი (1 წამის სტერეო ჩაწერა CD-ზე)
2) 60s x 2 x 44032 Hz = 5283840 ბაიტი (1 წუთი სტერეო CD ჩაწერა)
3) 4800s x 2 x 44032 Hz = 422707200 ბაიტი = 412800 KB = 403.125 MB (80 წუთი)

პასუხი: 88064 ბაიტი (1 წამი), 5283840 ბაიტი (1 წუთი), 403.125 მბ (80 წუთი)

2. ხმის ხარისხის განსაზღვრა.

ხმის ხარისხის დასადგენად, თქვენ უნდა იპოვოთ ნიმუშის აღების სიხშირე და გამოიყენოთ ცხრილი No1

სიგნალის ინტენსივობის 256 (28) დონე - რადიომაუწყებლობის ხმის ხარისხი, 65536 (216) სიგნალის ინტენსივობის დონის გამოყენებით - აუდიო CD ხმის ხარისხი. უმაღლესი ხარისხის სიხშირე შეესაბამება CD-ზე ჩაწერილ მუსიკას. ანალოგური სიგნალის სიდიდე ამ შემთხვევაში იზომება 44100 ჯერ წამში.

დონე "5"

13. განსაზღვრეთ ხმის ხარისხი (რადიომაუწყებლობის ხარისხი, საშუალო ხარისხი, აუდიო CD ხარისხი) თუ ცნობილია, რომ მონო აუდიო ფაილის მოცულობა ხმის ხანგრძლივობით 10 წამია. ტოლია:
ა) 940 კბ;
ბ) 157 კბ.

(, გვ. 76, No. 2.83)

გამოსავალი:

ა).
1) 940 კბ = 962560 ბაიტი = 7700480 ბიტი
2) 7700480 ბიტი: 10 წამი = 770048 ბიტი/წმ
3) 770048 bps: 16 ბიტი = 48128 Hz - შერჩევის სიხშირე - ახლოს არის ყველაზე მაღალი 44.1 kHz
პასუხი: აუდიო CD ხარისხი

ბ).
1) 157 კბ = 160768 ბაიტი = 1286144 ბიტი
2) 1286144 ბიტი: 10 წამი = 128614.4 ბიტი/წმ
3) 128614.4 bps: 16 bit = 8038.4 Hz
პასუხი: გადაცემის ხარისხი

პასუხი: ა) CD ხარისხი; ბ) რადიომაუწყებლობის ხარისხი.

14. განსაზღვრეთ აუდიო ფაილის სიგრძე, რომელიც მოერგება ფლოპი დისკი 3.5" გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ 512 ბაიტის 2847 სექტორი გამოყოფილია მონაცემთა შესანახად ასეთ ფლოპი დისკზე.
ა) დაბალი ხმის ხარისხით: მონო, 8 ბიტი, 8 კჰც;
ბ) როდის მაღალი ხარისხისხმა: სტერეო, 16 ბიტი, 48 kHz.

(, გვ. 77, No. 2.85)

გამოსავალი:

ა).

8 ბიტი x 8000 = 64000 ბიტი = 8000 ბაიტი = 7.8 კბ/წმ
3) მონო აუდიო ფაილის დაკვრის დრო 1423.5 KB მოცულობით უდრის:
1423,5 კბ: 7,8 კბ/წ = 182,5 წმ ≈ 3 წთ

ბ).
1) ფლოპი დისკის ინფორმაციის მოცულობა უდრის:
2847 სექტორი x 512 ბაიტი = 1457664 ბაიტი = 1423,5 კბ
2) 1 წამის ხანგრძლივობის ხმის ფაილის ინფორმაციის მოცულობა უდრის:
16 ბიტი x 48,000 x 2 = 1,536,000 ბიტი = 192,000 ბაიტი = 187,5 კბ/წმ
3) 1423.5 KB მოცულობის სტერეო აუდიო ფაილის დაკვრის დრო უდრის:
1423.5 KB: 187.5 KB/s = 7.6 s

პასუხი: ა) 3 წუთი; ბ) 7,6 წამი.

3. ორობითი აუდიო კოდირება.

პრობლემების გადაჭრისას გამოიყენეთ შემდეგი თეორიული მასალა:

აუდიოს დაშიფვრისთვის, ანალოგური სიგნალინახატზე ნაჩვენები,

თვითმფრინავი იყოფა ვერტიკალურად და ჰორიზონტალური ხაზები. ვერტიკალური დანაყოფი არის ანალოგური სიგნალის შერჩევა (სიგნალის გაზომვის სიხშირე), ჰორიზონტალური დაყოფა არის კვანტიზაციადონის მიხედვით. ანუ რაც უფრო თხელია ბადე, მით უკეთესია მიახლოება ანალოგური ხმანომრების გამოყენებით. რვა ბიტიანი კვანტიზაცია გამოიყენება ჩვეულებრივი მეტყველების ციფრულიზაციისთვის ( სატელეფონო საუბარი) და რადიომაუწყებლობა მოკლე ტალღებზე. თექვსმეტი ბიტიანი – მუსიკის და VHF (ულტრამოკლე ტალღების) რადიო მაუწყებლობის ციფრულიზაციისთვის.

დონე "3"

15. ანალოგი ბიპინიმუში იქნა აღებული ჯერ სიგნალის 256 ინტენსივობის (მაუწყებლობის ხმის ხარისხი) და შემდეგ 65,536 სიგნალის ინტენსივობის გამოყენებით (აუდიო CD ხმის ხარისხი). რამდენჯერ განსხვავდება ციფრული ხმის ინფორმაციის მოცულობა? (, გვ. 77, No. 2.86)

გამოსავალი:

ანალოგური სიგნალის კოდის სიგრძე 256 სიგნალის ინტენსივობის დონის გამოყენებით არის 8 ბიტი, ხოლო 65536 სიგნალის ინტენსივობის დონის გამოყენებით არის 16 ბიტი. ვინაიდან ერთი სიგნალის კოდის სიგრძე გაორმაგდა, ციფრული ხმის ინფორმაციის მოცულობა 2-ჯერ განსხვავდება.

პასუხი: 2-ჯერ.

დონე"4"

16. ნიკვისტ-კოტელნიკოვის თეორემის მიხედვით, იმისათვის, რომ ანალოგური სიგნალი ზუსტად იყოს აღდგენილი მისი დისკრეტული წარმოდგენა(მისი ნიმუშების მიხედვით), შერჩევის სიხშირე უნდა იყოს მინიმუმ ორჯერ აღემატება ამ სიგნალის მაქსიმალურ აუდიო სიხშირეს.

· როგორი უნდა იყოს ადამიანის მიერ აღქმადი ხმის შერჩევის სიჩქარე?

· რომელი უნდა იყოს უფრო მაღალი: მეტყველების შერჩევის სიჩქარე თუ სიმფონიური ორკესტრის შერჩევის სიჩქარე?

მიზანი: გააცნოს მოსწავლეებს ხმასთან მუშაობის აპარატურის და პროგრამული უზრუნველყოფის მახასიათებლები. აქტივობების სახეები: ცოდნის მოზიდვა ფიზიკის კურსიდან (ან საცნობარო წიგნებთან მუშაობა). (, გვ. ??, დავალება 2)

გამოსავალი:

ითვლება, რომ სიხშირეების დიაპაზონი, რომელსაც ადამიანი ესმის, არის 20 ჰც-დან 20 კჰც-მდე. ამგვარად, ნიკვისტ-კოტელნიკოვის თეორემის მიხედვით, იმისათვის, რომ ანალოგური სიგნალი ზუსტად იყოს აღდგენილი მისი დისკრეტული წარმოდგენიდან (მისი ნიმუშებიდან), შერჩევის სიჩქარე უნდა იყოს მინიმუმ ორჯერ მეტი ამ სიგნალის მაქსიმალური აუდიო სიხშირე. მაქსიმალური აუდიო სიხშირერაც ადამიანს ესმის არის -20 კჰც, რაც ნიშნავს მოწყობილობასრა და პროგრამული უზრუნველყოფაუნდა უზრუნველყოს შერჩევის სიხშირე მინიმუმ 40 kHz, უფრო ზუსტად 44.1 kHz. სიმფონიური ორკესტრის ხმის კომპიუტერული დამუშავება უფრო მეტს მოიცავს მაღალი სიხშირენიმუშის აღება ვიდრე მეტყველების დამუშავება, ვინაიდან სიმფონიური ორკესტრის შემთხვევაში სიხშირის დიაპაზონი გაცილებით დიდია.

პასუხი: არანაკლებ 40 kHz, სიმფონიური ორკესტრის შერჩევის სიხშირე უფრო მაღალია.

დონე "5"

17. ნახატზე ნაჩვენებია ჩამწერის მიერ ჩაწერილი მეტყველების 1 წამის ხმა. დაშიფრეთ იგი ორობით ციფრული კოდისიხშირით 10 ჰც და კოდის სიგრძით 3 ბიტი. (, გვ. ??, ამოცანა 1)

გამოსავალი:

კოდირება 10 ჰც-ზე ნიშნავს, რომ ჩვენ უნდა გავზომოთ სიმაღლე წამში 10-ჯერ. მოდით ავირჩიოთ დროის თანაბარი მანძილი:

კოდის სიგრძე 3 ბიტი ნიშნავს 23 = 8 კვანტიზაციის დონეს. ანუ, როგორც ციფრული კოდი ხმის სიმაღლისთვის დროის თითოეულ არჩეულ მომენტში, შეგვიძლია დავაყენოთ ერთ-ერთი შემდეგი კომბინაცია: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. არსებობს მხოლოდ 8. აქედან გამომდინარე, ხმის სიმაღლე შეიძლება გაიზომოს 8 "დონეზე":

ჩვენ "დავამრგვალებთ" მოედანის მნიშვნელობებს უახლოესმდე ქვედა დონე:

გამოყენება ამ მეთოდითკოდირებით, მივიღებთ შემდეგ შედეგს (შეყვანილია სივრცეები აღქმის გასაადვილებლად): 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.

შენიშვნა. მიზანშეწონილია მოსწავლეების ყურადღება მივაქციოთ იმაზე, თუ რამდენად არაზუსტად გადმოსცემს კოდი ამპლიტუდის ცვლილებას. ანუ, შერჩევის სიხშირე 10 ჰც და კვანტიზაციის დონე 23 (3 ბიტი) ძალიან მცირეა. როგორც წესი, ხმის (ხმისთვის) შერჩევის სიხშირე არჩეულია 8 kHz, ანუ 8000 ჯერ წამში და კვანტიზაციის დონე 28 (8 ბიტიანი კოდი).

პასუხი: 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.

18. ახსენით, რატომ არის კვანტიზაციის დონე, სინჯების სიხშირესთან ერთად, კომპიუტერში ხმის წარმოდგენის ძირითადი მახასიათებლები. მიზნები:გააერთიანოს სტუდენტების გაგება „მონაცემთა წარმოდგენის სიზუსტე“, „გაზომვის შეცდომა“, „წარმოდგენის შეცდომა“ ცნებების შესახებ; გადახედეთ ორობითი კოდირებისა და კოდის სიგრძეს სტუდენტებთან ერთად. აქტივობის ტიპი: ცნებების განმარტებებთან მუშაობა. (, გვ. ??, ამოცანა 3)

გამოსავალი:

გეომეტრიაში, ფიზიკასა და ტექნოლოგიაში არსებობს "გაზომვის სიზუსტის" კონცეფცია, რომელიც მჭიდრო კავშირშია "გაზომვის შეცდომის" კონცეფციასთან. მაგრამ ასევე არსებობს კონცეფცია "წარმოდგენის სიზუსტე".მაგალითად, ადამიანის სიმაღლის შესახებ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ის არის: ა) დაახლოებით. 2 მ, ბ) ოდნავ მეტი 1,7 მ, გ) უდრის 1 მ 72 სმ, დ) უდრის 1 მ 71 სმ 8 მმ. ანუ, 1, 2, 3 ან 4 ციფრი შეიძლება გამოყენებულ იქნას გაზომილი სიმაღლის აღსანიშნავად.
იგივე ეხება ბინარულ დაშიფვრას. თუ დროის კონკრეტულ მომენტში ხმის სიმაღლის ჩასაწერად გამოიყენება მხოლოდ 2 ბიტი, მაშინაც კი, თუ გაზომვები ზუსტი იყო, მხოლოდ 4 დონის გადაცემა შეიძლება: დაბალი (00), საშუალოზე დაბალი (01), საშუალოზე მაღალი ( 10), მაღალი (11). თუ იყენებთ 1 ბაიტს, შეგიძლიათ გადაიტანოთ 256 დონე. როგორ უფრო მაღალი კვანტიზაციის დონე, ან, რაც იგივეა რაც უფრო მეტი ბიტია გამოყოფილი გაზომილი მნიშვნელობის ჩასაწერად, მით უფრო ზუსტად გადაიცემა ეს მნიშვნელობა.

შენიშვნა. უნდა აღინიშნოს, რომ საზომი ხელსაწყოასევე უნდა იყოს მხარდაჭერილი კვანტიზაციის არჩეული დონე (აზრი არ აქვს სიგრძის გაზომვას სახაზავთან დეციმეტრული გაყოფებით მილიმეტრამდე).

პასუხი: რაც უფრო მაღალია კვანტიზაციის დონე, მით უფრო ზუსტად გადაიცემა ხმა.

ლიტერატურა:

[ 1] ინფორმატიკა. პრობლემური წიგნი-სახელოსნო 2 ტომად /რედ. , : ტომი 1. – ლაბორატორია საბაზისო ცოდნა, 1999 – 304 გვ.: ავად.

სემინარი კომპიუტერული მეცნიერების და საინფორმაციო ტექნოლოგიები. სახელმძღვანელოსაგანმანათლებლო დაწესებულებებისათვის / , . – მ.: ბინომი. ცოდნის ლაბორატორია, 2002. 400 გვ.: ილ.

ინფორმატიკა სკოლაში: ჟურნალის "ინფორმატიკა და განათლება" დამატება. No4 - 2003. - მ.: განათლება და ინფორმატიკა, 2003. - 96გვ.: ილ.

და ა.შ. საინფორმაციო კულტურა: ინფორმაცია oding. საინფორმაციო მოდელები. 9-10 კლასი: ზოგადი განათლების სახელმძღვანელო საგანმანათლებლო დაწესებულებები. - მე-2 გამოცემა. - M.: Bustard, 1996. - 208გვ.: ავად.

სენოკოსოვი კომპიუტერულ მეცნიერებაზე სკოლის მოსწავლეებისთვის. - ეკატერინბურგი: “U-Factoria”, 2003. - 346. გვ54-56.

ძირითადი ცნებები

სინჯის აღების სიხშირე (ვ) განსაზღვრავს 1 წამში შენახული ნიმუშების რაოდენობას;

1 ჰც (ერთი ჰერცი) არის ერთი რაოდენობა წამში,

და 8 kHz არის 8000 ნიმუში წამში

კოდირების სიღრმე (b) არის ბიტების რაოდენობა, რომელიც საჭიროა 1 მოცულობის დონის დაშიფვრისთვის

თამაშის დრო (t)

მეხსიერების მოცულობა 1 არხის მონაცემთა შესანახად (მონო)

I=f b t

(t წამის ხანგრძლივობის ხმის შესახებ ინფორმაციის შესანახად, დაშიფრული შერჩევის სიხშირით f Hz და კოდირების სიღრმის b ბიტია საჭირო.მე მეხსიერების ბიტი)

ზე ორარხიანი ჩაწერა (სტერეო)ერთი არხისთვის მონაცემების შესანახად საჭირო მეხსიერების რაოდენობა მრავლდება 2-ზე

I=f b t 2

საზომი ერთეულები I - ბიტი, b - ბიტი, f - ჰერცი, t - წამი შერჩევის სიხშირე 44.1 kHz, 22.05 kHz, 11.025 kHz

აუდიო ინფორმაციის კოდირება

ძირითადი თეორიული პრინციპები

ხმის დროის შერჩევა.იმისათვის, რომ კომპიუტერმა დაამუშაოს ხმა, უწყვეტი აუდიო სიგნალი უნდა გარდაიქმნას ციფრულ დისკრეტულ ფორმაში დროის შერჩევის გამოყენებით. უწყვეტი ხმის ტალღა იყოფა ცალკეულ მცირე დროებით მონაკვეთებად და თითოეული ასეთი მონაკვეთისთვის დადგენილია ხმის ინტენსივობის გარკვეული მნიშვნელობა.

ამრიგად, ხმის მოცულობის უწყვეტი დამოკიდებულება A(t) დროზე იცვლება ხმის დონის დისკრეტული თანმიმდევრობით. გრაფიკზე ეს ჰგავს გლუვი მრუდის შეცვლას „ნაბიჯების“ თანმიმდევრობით.

შერჩევის სიხშირე.ხმის ბარათთან დაკავშირებული მიკროფონი გამოიყენება ანალოგური აუდიოს ჩასაწერად და ციფრულ ფორმაში გადასაყვანად. მიღებული ციფრული ხმის ხარისხი დამოკიდებულია ხმის მოცულობის დონის გაზომვების რაოდენობაზე დროის ერთეულზე, ე.ი. შერჩევის განაკვეთები. როგორ მეტიგაზომვები ხდება 1 წამში (რაც უფრო მაღალია სინჯის სიხშირე), მით უფრო ზუსტად მიჰყვება ციფრული აუდიო სიგნალის „კიბე“ ანალოგური სიგნალის მრუდს.

აუდიო შერჩევის სიჩქარეარის ხმის მოცულობის გაზომვების რაოდენობა ერთ წამში, იზომება ჰერცში (Hz). შერჩევის სიჩქარე ასოებით ავღნიშნოთ ვ.

აუდიო შერჩევის სიხშირე შეიძლება მერყეობდეს 8000-დან 48000-მდე აუდიო მოცულობის გაზომვით წამში. კოდირებისთვის აირჩიეთ სამი სიხშირიდან ერთი: 44.1 კჰც, 22.05 კჰც, 11.025 კჰც.

აუდიო კოდირების სიღრმე.თითოეულ "ნაბიჯს" ენიჭება ხმის ხმის ხმის კონკრეტული დონე. ხმის ხმის დონეები შეიძლება ჩაითვალოს კომპლექტად შესაძლო სახელმწიფოები N, რომელიც მოითხოვს გარკვეული რაოდენობის ინფორმაციის დაშიფვრასბ , რომელსაც ეწოდება აუდიო კოდირების სიღრმე

აუდიო კოდირების სიღრმეარის ინფორმაციის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა დისკრეტული ხმაურის დონის დაშიფვრისთვის ციფრული აუდიო.

თუ კოდირების სიღრმე ცნობილია, მაშინ ციფრული ხმის მოცულობის დონეების რაოდენობა შეიძლება გამოითვალოს ფორმულის გამოყენებით N = 2 b. დაე, აუდიო კოდირების სიღრმე იყოს 16 ბიტი, მაშინ ხმის ხმის დონეების რაოდენობა უდრის:

N=2 b = 2 16 = 65,536.

კოდირების პროცესის დროს ხმის ხმის ხმის თითოეულ დონეს ენიჭება საკუთარი 16-ბიტიანი ორობითი კოდი, ყველაზე დაბალი ხმის დონე შეესაბამება კოდს 00000000000000000, ხოლო უმაღლესი - 1111111111111111.

ციფრული ხმის ხარისხი.რაც უფრო მაღალია ხმის სიხშირე და შერჩევის სიღრმე, მით უფრო მაღალია ციფრული ხმის ხარისხი. ყველაზე დაბალი ხარისხის ციფრული აუდიო ხარისხის შესაბამისი სატელეფონო კომუნიკაცია, მიღებული შერჩევის სიჩქარით 8000-ჯერ წამში, შერჩევის სიღრმე 8 ბიტი და ერთი აუდიო ჩანაწერის ჩაწერა (მონო რეჟიმი). უმაღლესი ციფრული აუდიო ხარისხი, რომელიც შეესაბამება აუდიო CD ხარისხს, მიიღწევა შერჩევის სიჩქარით 48000-ჯერ წამში, შერჩევის სიღრმე 16 ბიტით და ჩაწერით ორი. აუდიო ჩანაწერები("სტერეო" რეჟიმი).

უნდა გვახსოვდეს, რომ რაც უფრო მაღალია ციფრული ხმის ხარისხი, მით მეტია ხმის ფაილის ინფორმაციის მოცულობა.

ამოცანები თვითშესწავლისთვის.

1. გამოთვალეთ 10 წამიანი მონოფონიური აუდიო ფაილის მოცულობა 16 ბიტიანი კოდირებით და შერჩევის სიხშირით 44,1 კჰც. (861 KB)

2. ორარხიანი (სტერეო) ხმის ჩაწერა ხდება 48 კჰც სიხშირით და 24 ბიტიანი გარჩევადობით. ჩაწერა გრძელდება 1 წუთი, მისი შედეგები იწერება ფაილში, მონაცემთა შეკუმშვა არ ხდება. ჩამოთვლილი რიცხვებიდან რომელია ყველაზე ახლოს მიღებული ფაილის ზომასთან, გამოხატული მეგაბაიტებში?

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

3. ერთარხიანი (მონო) ხმის ჩაწერა ხდება 11 კჰც სიხშირით და კოდირების სიღრმით 24 ბიტი. ჩაწერა გრძელდება 7 წუთი, მისი შედეგები იწერება ფაილში, მონაცემთა შეკუმშვა არ ხდება. ჩამოთვლილი რიცხვებიდან რომელია ყველაზე ახლოს მიღებული ფაილის ზომასთან, გამოხატული მეგაბაიტებში?

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

4. ორარხიანი (სტერეო) ხმის ჩაწერა ხდება 11 კჰც სიხშირით და კოდირების სიღრმით 16 ბიტი. ჩაწერა გრძელდება 6 წუთი, მისი შედეგები იწერება ფაილში, მონაცემების შეკუმშვა არ ხდება. ჩამოთვლილი რიცხვებიდან რომელია ყველაზე ახლოს მიღებული ფაილის ზომასთან, გამოხატული მეგაბაიტებში?

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

პრობლემების გადაჭრისას მოსწავლეები ეყრდნობიან შემდეგ ცნებებს:

დროის შერჩევა - პროცესი, რომლის დროსაც, უწყვეტი აუდიო სიგნალის კოდირების დროს, ხმის ტალღა იყოფა ცალკეულ მცირე დროის მონაკვეთებად და თითოეული ასეთი მონაკვეთისთვის დგინდება გარკვეული ამპლიტუდის მნიშვნელობა. რაც უფრო დიდია სიგნალის ამპლიტუდა, მით უფრო მაღალია ხმა.

ხმის სიღრმე (კოდირების სიღრმე) - ბიტების რაოდენობა აუდიო კოდირებაზე.

მოცულობის დონეები (სიგნალის დონეები)- ხმას შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული მოცულობის დონე. სხვადასხვა მოცულობის დონეების რაოდენობა გამოითვლება ფორმულის გამოყენებით ნ = 2 მე სად მე - ხმის სიღრმე.

შერჩევის სიხშირე – შეყვანის სიგნალის დონის გაზომვების რაოდენობა დროის ერთეულზე (1 წამში). რაც უფრო მაღალია შერჩევის სიჩქარე, მით უფრო ზუსტია ორობითი კოდირების პროცედურა. სიხშირე იზომება ჰერცში (Hz). 1 გაზომვა 1 წამში -1 ჰც.

1000 გაზომვა 1 წამში 1 kHz. შერჩევის სიჩქარე ასოებით ავღნიშნოთ დ. კოდირებისთვის აირჩიეთ სამი სიხშირიდან ერთი: 44.1 კჰც, 22.05 კჰც, 11.025 კჰც.

ორობითი კოდირების ხარისხი - მნიშვნელობა, რომელიც განისაზღვრება კოდირების სიღრმით და შერჩევის სიხშირით.

აუდიო ადაპტერი (ხმის ბარათი) - მოწყობილობა, რომელიც გარდაქმნის ხმის სიხშირის ელექტრულ ვიბრაციას ციფრულ ორობით კოდად ხმის შეყვანისას და პირიქით (რიცხობრივი კოდიდან ელექტრულ ვიბრაციაში) ხმის დაკვრისას.

აუდიო ადაპტერის სპეციფიკაციები: შერჩევის სიხშირე და რეგისტრის ბიტის სიღრმე.).

რეგისტრაცია ზომა - აუდიო ადაპტერის რეესტრში ბიტების რაოდენობა. რაც უფრო დიდია ციფრის მოცულობა, მით უფრო მცირეა ელექტრული დენის სიდიდის რიცხვად გადაქცევის თითოეული ცალკეული შეცდომა და პირიქით. თუ ბიტის სიღრმე არის მე , მაშინ შეყვანის სიგნალის 2 გაზომვისას შეიძლება მიიღოთ მე = ნ სხვადასხვა მნიშვნელობა.

ციფრული მონო აუდიო ფაილის ზომა ( ა ) იზომება ფორმულით:

ა = დ * თ * მე /8 , სად დ – შერჩევის სიხშირე (Hz), თ - ხმის დაკვრის ან ჩაწერის დრო, მე რეგისტრის სიგანე (გარჩევადობა). ამ ფორმულის მიხედვით, ზომა იზომება ბაიტებში.

ციფრული სტერეო აუდიო ფაილის ზომა ( ა ) იზომება ფორმულით:

ა =2* დ * თ * მე /8 , სიგნალი ჩაწერილია ორ დინამიკზე, რადგან მარცხენა და მარჯვენა ხმის არხები დაშიფრულია ცალკე.

სტუდენტებისთვის გამოსადეგია გამოცემა ცხრილი 1, რომელიც აჩვენებს რამდენ მეგაბაიტს დაიკავებს დაშიფრული ერთი წუთის აუდიო ინფორმაციას სხვადასხვა შერჩევის სიჩქარით:

შერჩევის სიხშირე, kHz

44,1

22,05

11,025

16 ბიტიანი, სტერეო

10.1 მბ

5.05 მბ

2.52 მბ

16 ბიტიანი, მონო

5.05 მბ

2.52 მბ

1.26 MB

8 ბიტიანი, მონო

2.52 მბ

1.26 MB

630 კბ

1. ციფრული ფაილის ზომა

დონე "3"

გამოსავალი:

ზომის გამოთვლის ფორმულა(ბაიტებში) ციფრული აუდიო ფაილი: ა = დ * თ * მე /8.

ბაიტებად გადასაყვანად მიღებული მნიშვნელობა უნდა გაიყოს 8 ბიტზე.

22,05 kHz = 22,05 * 1000 Hz = 22050 Hz

ა = დ * თ * მე /8 = 22050 x 10 x 8 / 8 = 220500 ბაიტი.

პასუხი: ფაილის ზომაა 220500 ბაიტი.

გამოსავალი:

ა = დ * თ * მე /8. - მეხსიერების რაოდენობა ციფრული აუდიო ფაილის შესანახად.

44100 (Hz) x 120 (s) x 16 (ბიტი) / 8 (ბიტი) = 10584000 ბაიტი = 10335.9375 კბ = 10.094 მბ.

პასუხი: ≈ 10 მბ

დონე "4"

გამოსავალი:

შერჩევის სიჩქარისა და ბიტის სიღრმის გამოთვლის ფორმულა:დ* მე=A/T

(მეხსიერების მოცულობა ბაიტებში) : (ხმის დრო წამებში):

2.6 მბ = 2726297.6 ბაიტი

დ* მე=A/T= 2726297.6 ბაიტი: 60 = 45438.3 ბაიტი

D= 45438.3 ბაიტი : მე

ადაპტერის სიგანე შეიძლება იყოს 8 ან 16 ბიტი. (1 ბაიტი ან 2 ბაიტი). ამიტომ, შერჩევის მაჩვენებელი შეიძლება იყოსან 45438.3 Hz = 45.4 kHz ≈ 44.1 kHz– სტანდარტული დამახასიათებელი შერჩევის სიხშირე, ან 22719.15 Hz = 22.7 kHz ≈ 22,05 kHz- სტანდარტული დამახასიათებელი შერჩევის მაჩვენებელი

პასუხი:

4. თავისუფალი მეხსიერების რაოდენობა დისკზე არის 5,25 მბ, ხმის ბარათის ბიტის სიღრმე 16. რა ხანგრძლივობით ჟღერს ციფრული აუდიო ფაილი 22,05 კჰც სინჯის სიხშირით ჩაწერილი? (, გვ. 157, No. 90)

გამოსავალი:

ხმის ხანგრძლივობის გამოთვლის ფორმულა: T =A /D /I

5.25 მბ = 5505024 ბაიტი

5505024 ბაიტი: 22050 ჰც: 2 ბაიტი = 124,8 წმ
პასუხი: 124,8 წამი

გამოსავალი:

ნიმუშის სიჩქარის გამოთვლის ფორმულა: დ=A/T/ მე

1.3 მბ = 1363148.8 ბაიტი

1363148.8 ბაიტი: 60:1 = 22719.1 ჰც

პასუხი: 22.05 kHz

გამოსავალი:

5.1 MB = 5347737.6 ბაიტი

5347737.6 ბაიტი: 120 წმ: 22050 ჰც = 2.02 ბაიტი = 16 ბიტი

პასუხი: 16 ბიტი

გამოსავალი:

ხმის ხანგრძლივობის გამოთვლის ფორმულა T = A / D / I

0.01 გბ = 10737418.24 ბაიტი

10737418.24 ბაიტი: 44100: 2 = 121.74 წმ = 2.03 წთ
პასუხი: 20.3 წუთი