지정된 매개변수에 대한 사운드 파일의 크기를 계산합니다. 소리. 사운드 파일의 정보 볼륨입니다. 오디오 코딩 작업

16.02.2019

문제를 해결할 때 학생들은 다음 사항에 의존합니다. 다음 개념:

시간 샘플링 -연속적인 오디오 신호를 인코딩하는 동안, 음파별도의 작은 시간 섹션으로 나뉘며 각 섹션에 대해 특정 진폭 값이 설정됩니다. 신호의 진폭이 클수록 소리가 커집니다.

오디오 깊이(인코딩 깊이) -오디오 인코딩당 비트 수입니다.

볼륨 수준 (신호 레벨)- 소리의 볼륨 레벨이 다를 수 있습니다. 수량 다양한 레벨공식을 사용하여 부피를 계산합니다. N= 2 나 어디나– 소리의 깊이.

샘플링 주파수 -레벨 측정 횟수 입력 신호단위 시간당(1초당). 어떻게 더 높은 주파수샘플링을 하면 절차가 더 정확해집니다 바이너리 코딩. 주파수는 헤르츠(Hz) 단위로 측정됩니다. 1초당 1회 측정 -1Hz.

1초에 1000회 측정(1kHz) 샘플링 레이트를 문자로 나타내자디. 인코딩의 경우 다음 세 가지 주파수 중 하나를 선택합니다.44.1KHz, 22.05KHz, 11.025KHz.

사람이 듣는 주파수의 범위는 다음과 같다고 믿어집니다. 20Hz ~ 20kHz.

바이너리 인코딩 품질 –코딩 심도와 샘플링 빈도에 따라 결정되는 값입니다.

오디오 어댑터(사운드 카드) –변환하는 장치 전기 진동오디오 주파수를 숫자로 바이너리 코드소리를 입력하고 다시 입력할 때(에서 숫자 코드전기 진동으로) 소리를 재생할 때.

오디오 어댑터 사양:샘플링 주파수 및 레지스터 비트 심도.).

레지스터 크기 -오디오 어댑터 레지스터의 비트 수입니다. 비트 심도가 클수록 각 개별 값 변환의 오류가 작아집니다. 전류숫자와 그 뒤로. 비트 심도가 다음과 같은 경우 나, 입력 신호 2를 측정하면 얻을 수 있습니다나 = N 다른 의미.

디지털 모노 오디오 파일 크기(ㅏ)는 다음 공식으로 측정됩니다.

ㅏ= 디* 티* 나/8 , 어디디 – 샘플링 주파수(Hz),티– 사운드 재생 또는 녹음 시간,나레지스터 너비(해상도). 이 공식에 따르면 크기는 바이트 단위로 측정됩니다.

디지털 스테레오 오디오 파일 크기(ㅏ)는 다음 공식으로 측정됩니다.

ㅏ=2* 디* 티* 나/8 , 왼쪽 및 오른쪽 사운드 채널이 별도로 인코딩되므로 신호는 두 개의 스피커에 대해 녹음됩니다.

학생들에게 표 1을 제공하는 것이 유용합니다., 인코딩된 1분이 차지하는 용량(MB)을 표시합니다. 오디오 정보다양한 샘플링 속도로:

1. 크기 디지털 파일

레벨 "3"

1. 샘플링 속도 22.05kHz, 해상도 8비트에서 재생 시간이 10초인 디지털 오디오 파일의 크기(바이트)를 결정합니다. 파일이 압축되지 않았습니다. (, 156페이지, 예 1)

해결책:

크기 계산 공식 (바이트 단위)디지털 오디오 파일: ㅏ= 디* 티* 나/8.

바이트로 변환하려면 결과 값을 8비트로 나누어야 합니다.

22.05kHz =22.05 * 1000Hz =22050Hz

ㅏ= 디* 티* 나/8 = 22050 x 10 x 8 / 8 = 220500바이트.

답변: 파일 크기는 220500바이트입니다.

2. 샘플링 주파수 44.1kHz, 해상도 16비트에서 재생 시간이 2분인 디지털 오디오 파일을 저장할 메모리 양을 결정합니다. (, p. 157, no. 88)

해결책:

ㅏ= 디* 티* 나/8. – 디지털 오디오 파일을 저장하기 위한 메모리 양.

44100(Hz) x 120(초) x 16(비트) / 8(비트) = 10584000바이트 = 10335.9375KB = 10.094MB.

답: ≒ 10MB

레벨 "4"

3. 사용자의 메모리 용량은 2.6MB입니다. 사운드 지속 시간이 1분인 디지털 오디오 파일을 녹음해야 합니다. 샘플링 주파수와 비트 심도는 어떻게 되어야 합니까? (, p. 157, no. 89)

해결책:

샘플링 주파수 및 비트 심도 계산 공식: D* I =A/T

(메모리 용량(바이트)) : (소리가 나는 시간(초)):

2.6MB = 2726297.6바이트

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

D=45438.3바이트: I

어댑터 너비는 8비트 또는 16비트일 수 있습니다. (1바이트 또는 2바이트). 따라서 샘플링 주파수는 45438.3Hz = 45.4kHz ≒일 수 있습니다. 44.1kHz– 표준 특성 샘플링 주파수, 또는 22719.15Hz = 22.7kHz ≒ 22.05kHz- 표준 특성 샘플링 속도

답변:

	샘플링 주파수	오디오 어댑터 용량
옵션 1개	22.05kHz	16비트
옵션 2	44.1kHz	8비트

4. 볼륨 여유 메모리디스크 - 5.25MB, 비트 심도 사운드 카드- 16. 22.05kHz의 샘플링 속도로 녹음된 디지털 오디오 파일의 지속 시간은 얼마입니까? (, p. 157, no. 90)

해결책:

사운드 지속 시간 계산 공식: T=A/D/I

(메모리 용량(바이트)) : (샘플링 주파수(Hz)) : (사운드 카드 용량(바이트)):

5.25MB = 5505024바이트

5505024바이트: 22050Hz: 2바이트 = 124.8초
답: 124.8초

5. 디지털 오디오 파일을 1분 동안 녹음하면 1.3MB의 디스크 공간을 차지하며 사운드 카드의 비트 심도는 8입니다. 사운드는 어떤 샘플링 속도로 녹음됩니까? (, p. 157, no. 91)

해결책:

샘플링 속도 계산 공식: D = A/T/I

(메모리 용량(바이트) : (녹음 시간(초)) : (사운드 카드 용량(바이트))

1.3MB = 1363148.8바이트

1363148.8바이트: 60:1 = 22719.1Hz

답: 22.05kHz

6. 디지털 오디오 파일을 2분간 녹음하면 5.1MB의 디스크 공간을 차지합니다. 샘플링 주파수 - 22050Hz. 오디오 어댑터의 비트 심도는 얼마입니까? (, p. 157, no. 94)

해결책:

비트 깊이 계산 공식: (메모리 용량(바이트): (소리 시간(초)): (샘플링 주파수):

5.1MB= 5347737.6바이트

5347737.6바이트: 120초: 22050Hz= 2.02바이트 = 16비트

답: 16비트

7. 디스크의 여유 메모리 양은 0.01GB이고 사운드 카드의 비트 심도는 16입니다. 샘플링 주파수 44100Hz로 녹음된 디지털 오디오 파일의 사운드 지속 시간은 얼마입니까? (, p. 157, no. 95)

해결책:

사운드 지속 시간 계산 공식 T=A/D/I

(메모리 용량(바이트)) : (샘플링 주파수(Hz)) : (사운드 카드 용량(바이트))

0.01GB = 10737418.24바이트

10737418.24바이트: 44100: 2 = 121.74초 = 2.03분
답: 20.3분

8. 사운드 지속 시간이 1분인 모노 오디오 파일의 정보량을 추정합니다. 인코딩 "깊이"와 오디오 신호 샘플링 주파수가 각각 동일한 경우:
a) 16비트 및 8kHz
b) 16비트 및 24kHz.

(, p.76, No.2.82)

해결책:

ㅏ).
16비트 x 8,000 = 128,000비트 = 16,000바이트 = 15.625KB/s
15.625KB/초 x 60초 = 937.5KB

비).
1) 정보량 사운드 파일 1초 동안 지속되는 것은 다음과 같습니다:
16비트 x 24,000 = 384,000비트 = 48,000바이트 = 46.875KB/s
2) 1분 동안 지속되는 사운드 파일의 정보량은 다음과 같습니다.
46.875KB/초 x 60초 = 2812.5KB = 2.8MB

답변: a) 937.5KB; b) 2.8MB

레벨 "5"

표 1이 사용됨

9. 재생 시간이 3분인 경우 고품질 사운드가 녹음된 디지털 오디오 파일을 저장하려면 얼마나 많은 메모리가 필요합니까? (, p. 157, no. 92)

해결책:

44.1kHz의 샘플링 주파수와 16의 오디오 어댑터 비트 깊이에서 높은 음질이 달성됩니다.
메모리 용량 계산 공식: (녹음 시간(초)) x(사운드 카드 용량(바이트)) x(샘플링 주파수):
180초 x 2 x 44100Hz = 15876000바이트 = 15.1MB
답변: 15.1MB

10. 디지털 오디오 파일에는 오디오 녹음이 포함되어 있습니다. 저품질(소리가 어둡고 약해요). 파일 크기가 650KB인 경우 파일의 지속 시간은 얼마나 됩니까? (, p. 157, no. 93)

해결책:

우울하고 둔탁한 소리가 특징입니다. 다음 매개변수: 샘플링 주파수 - 11.025KHz, 오디오 어댑터 비트 깊이 - 8비트(표 1 참조) 그러면 T=A/D/I입니다. 볼륨을 바이트로 변환해 보겠습니다. 650KB = 665600바이트

Т=665600바이트/11025Hz/1바이트 ≥60.4초

답: 소리의 지속 시간은 60.5초입니다.

해결책:

1초 동안 지속되는 사운드 파일의 정보량은 다음과 같습니다.
16비트 x 48,000 x 2 = 1,536,000비트 = 187.5KB(스테레오이므로 2를 곱함).

1분 동안 지속되는 사운드 파일의 정보량은 다음과 같습니다.
187.5KB/초 x 60초 ≒ 11MB

답: 11MB

답변: a) 940KB; b) 2.8MB.

12. 16비트 인코딩 및 32kHz의 샘플링 주파수를 사용하여 볼륨이 다음과 같은 경우 모노 오디오 파일의 재생 시간을 계산합니다.
a) 700KB
b) 6300KB

(, p.76, No.2.84)

해결책:

ㅏ).
1) 1초 동안 지속되는 사운드 파일의 정보량은 다음과 같습니다.

700KB: 62.5KB/초 = 11.2초

비).
1) 1초 동안 지속되는 사운드 파일의 정보량은 다음과 같습니다.
16비트 x 32,000 = 512,000비트 = 64,000바이트 = 62.5KB/s
2) 700KB 모노 오디오 파일의 재생 시간은 다음과 같습니다.
6300KB: 62.5KB/초 = 100.8초 = 1.68분

답변: a) 10초; b) 1분 30초

13. 스테레오 녹음의 1초가 CD에서 차지하는 정보 바이트 수를 계산합니다(주파수 44032Hz, 값당 16비트). 1분은 얼마나 걸리나요? 무엇인가요 최대 용량디스크(최대 길이는 80분이라고 가정)? (, p. 34, 연습 번호 34)

해결책:

메모리 크기 계산 공식 ㅏ= 디* 티* 나:
(녹음 시간(초)) * (사운드 카드 용량(바이트)) * (샘플링 주파수). 16비트 -2바이트.
1) 1s x 2 x 44032Hz = 88064바이트(1초 스테레오 CD 녹음)
2) 60s x 2 x 44032Hz = 5283840바이트(스테레오 CD 녹음 1분)
3) 4800초 x 2 x 44032Hz = 422707200바이트 = 412800KB = 403.125MB(80분)

답변: 88064바이트(1초), 5283840바이트(1분), 403.125MB(80분)

2. 음질 결정.

음질을 결정하려면 샘플링 주파수를 찾고 표 1을 사용해야 합니다.

256(28) 신호 강도 레벨 - 라디오 방송 음질, 65536(216) 신호 강도 레벨 사용 - 오디오 CD 음질. 최고 품질의 주파수는 CD에 녹음된 음악에 해당합니다. 이 경우 아날로그 신호의 크기는 초당 44,100회 측정됩니다.

레벨 "5"

13. 사운드 지속 시간이 10초인 모노 오디오 파일의 볼륨이 알려진 경우 음질(라디오 방송 품질, 평균 품질, 오디오 CD 품질)을 결정합니다. 동일하다:
a) 940KB
b) 157KB.

(, p.76, No.2.83)

해결책:

ㅏ).
1) 940KB = 962560바이트 = 7700480비트
2) 7700480비트: 10초 = 770048비트/초
3) 770048bps: 16비트 = 48128Hz – 샘플링 속도 – 최고 44.1kHz에 가깝습니다.
답변: 오디오 CD 품질

비).
1) 157KB = 160768바이트 = 1286144비트
2) 1286144비트: 10초 = 128614.4비트/초
3) 128614.4bps: 16비트 = 8038.4Hz
답: 방송 품질

답변: a) CD 품질; b) 라디오 방송의 품질.

14. 다음에 들어갈 오디오 파일의 길이를 결정합니다. 플로피 디스크 3.5". 이러한 플로피 디스크에 데이터를 저장하기 위해 512바이트의 2847개 섹터가 할당됩니다.
a) 낮은 음질: 모노, 8비트, 8kHz
b) ~에 고품질사운드: 스테레오, 16비트, 48kHz.

(, p.77, No.2.85)

해결책:

ㅏ).

8비트 x 8,000 = 64,000비트 = 8,000바이트 = 7.8KB/s
3) 1423.5KB 볼륨의 모노 오디오 파일 재생 시간은 다음과 같습니다.
1423.5KB: 7.8KB/초 = 182.5초 ≒ 3분

비).
1) 플로피 디스크의 정보량은 다음과 같습니다.
2847 섹터 x 512바이트 = 1457664바이트 = 1423.5KB
2) 1초 동안 지속되는 사운드 파일의 정보량은 다음과 같습니다.
16비트 x 48,000 x 2= 1,536,000비트 = 192,000바이트 = 187.5KB/s
3) 볼륨이 1423.5KB인 스테레오 오디오 파일의 재생 시간은 다음과 같습니다.
1423.5KB: 187.5KB/초 = 7.6초

답변: a) 3분; b) 7.6초.

3. 바이너리 오디오 코딩.

문제를 해결할 때 다음을 사용하십시오. 이론적 자료:

오디오를 인코딩하려면, 아날로그 신호, 그림에 표시된

평면은 수직과 평면으로 구분됩니다. 수평선. 수직 분할은 아날로그 신호(신호 측정 주파수)의 샘플링이고 수평 분할은 양자화레벨별로. 즉, 메시가 미세할수록 근사치가 더 좋아집니다. 아날로그 사운드숫자를 사용합니다. 8비트 양자화는 일반 음성을 디지털화하는 데 사용됩니다( 전화 대화) 및 단파로 라디오 방송. 16비트 – 음악 및 VHF(초단파) 라디오 방송을 디지털화하는 데 사용됩니다.

레벨 "3"

15. 아날로그 소리 신호먼저 256개의 신호 강도(방송 음질)를 사용하여 샘플링한 다음 65,536개의 신호 강도(오디오 CD 음질)를 사용하여 샘플링했습니다. 디지털화된 소리의 정보량은 몇 배나 다른가? (, p.77, No.2.86)

해결책:

256개의 신호 강도 레벨을 사용하는 아날로그 신호의 코드 길이는 8비트이고, 65536개의 신호 강도 레벨을 사용하는 아날로그 신호의 코드 길이는 16비트입니다. 한 신호의 코드 길이가 두 배가 되었기 때문에 디지털화된 사운드의 정보량은 2배만큼 다릅니다.

답: 2번.

수준 "4"

16. Nyquist-Kotelnikov 정리에 따르면 아날로그 신호가 해당 신호로부터 정확하게 재구성되기 위해서는 이산적 표현(샘플에 따라) 샘플링 주파수는 이 신호의 최대 오디오 주파수의 최소 두 배여야 합니다.

· 인간이 인지할 수 있는 소리의 샘플링 속도는 얼마여야 합니까?

· 음성 샘플링 속도와 교향악단의 샘플링 속도 중 어느 것이 더 높아야 합니까?

목표: 학생들에게 사운드 작업을 위한 하드웨어 및 소프트웨어의 특성을 소개합니다. 활동 유형: 물리학 과정에서 지식을 얻습니다(또는 참고 도서 작업). (, p. ??, 작업 2)

해결책:

인간이 들을 수 있는 주파수 범위는 20Hz~20kHz라고 알려져 있습니다. 따라서 Nyquist-Kotelnikov 정리에 따르면 아날로그 신호가 (샘플의) 이산적 표현으로부터 정확하게 재구성되기 위해서는, 샘플링 속도는 해당 신호의 최대 오디오 주파수의 두 배 이상이어야 합니다. 최고 오디오 주파수사람이 듣는 소리는 -20KHz입니다. 이는 장치를 의미합니다.라와 소프트웨어최소 40kHz, 보다 정확하게는 44.1kHz의 샘플링 속도를 제공해야 합니다. 심포니 오케스트라의 사운드를 컴퓨터로 처리하려면 더 많은 작업이 필요합니다. 고주파샘플링은 음성 처리보다 더 큽니다. 심포니 오케스트라의 경우 주파수 범위가 훨씬 더 크기 때문입니다.

답변: 40kHz 이상이면 심포니 오케스트라의 샘플링 주파수가 더 높습니다.

레벨 "5"

17. 그림은 녹음기로 녹음한 1초간의 음성을 나타낸 것이다. 바이너리로 인코딩하기 디지털 코드주파수는 10Hz이고 코드 길이는 3비트입니다. (, p. ??, 작업 1)

해결책:

10Hz로 인코딩한다는 것은 초당 10번 피치를 측정해야 한다는 의미입니다. 등거리의 순간을 선택해 보겠습니다.

3비트의 코드 길이는 23 = 8개의 양자화 수준을 의미합니다. 즉, 선택한 각 순간의 소리 피치에 대한 숫자 코드로 다음 조합 중 하나를 설정할 수 있습니다: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. 따라서 소리의 높낮이는 8단계로 측정할 수 있습니다.

피치 값을 가장 가까운 값으로 "반올림"합니다. 낮은 수준:

사용 이 방법인코딩하면 다음과 같은 결과를 얻습니다(인식의 용이성을 위해 공백이 포함됨): 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.

메모. 코드가 진폭 변화를 얼마나 부정확하게 전달하는지에 대해 학생들의 주의를 끄는 것이 좋습니다. 즉, 10Hz의 샘플링 레이트와 23(3비트)의 양자화 레벨은 너무 작습니다. 일반적으로 사운드(음성)의 경우 샘플링 주파수 8kHz, 즉 초당 8000회, 양자화 수준 28(8비트 코드)이 선택됩니다.

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

18. 샘플링 주파수와 함께 양자화 수준이 컴퓨터 사운드 표현의 주요 특징인 이유를 설명하십시오. 목표:"데이터 표현의 정확성", "측정 오류", "표현 오류" 개념에 대한 학생들의 이해를 강화합니다. 학생들과 함께 이진 코딩과 코드 길이를 검토하세요. 활동 유형: 개념 정의 작업. (, p. ??, 작업 3)

해결책:

기하학, 물리학, 기술 분야에는 '측정 정확도'라는 개념이 있는데, 이는 '측정 오류' 개념과 밀접한 관련이 있습니다. 하지만 컨셉도 있어요 "표현의 정확성".예를 들어, 사람의 키에 대해 다음과 같이 말할 수 있습니다. a) 약. 2m, b) 1.7m보다 약간 큼, c) 1m 72cm, d) 1m 71cm 8mm와 같습니다. 즉, 측정된 높이를 나타내는 데 1, 2, 3, 4자리 숫자를 사용할 수 있습니다.
바이너리 인코딩에서도 마찬가지입니다. 특정 순간의 사운드 피치를 기록하는 데 2비트만 사용되는 경우 측정이 정확하더라도 낮음(00), 평균 미만(01), 평균 이상( 10), 높음(11). 1바이트를 사용하면 256레벨을 전송할 수 있습니다. 어떻게 더 높은 양자화 수준, 또는 이는 다음과 같습니다. 측정된 값을 기록하기 위해 할당된 비트가 많을수록 이 값이 더 정확하게 전송됩니다.

메모. 주목해야 할 점은 측정 도구또한 선택된 양자화 수준을 지원해야 합니다(밀리미터의 정확도로 데시미터 단위로 눈금자로 측정한 길이를 나타내는 것은 의미가 없습니다).

답변: 양자화 수준이 높을수록 사운드가 더 정확하게 전송됩니다.

문학:

[ 1] 컴퓨터 과학. 문제집-워크샵 2권 /Ed. , : 1권 – 연구실 기본 지식, 1999 – 304 p.: 아프다.

컴퓨터 과학 및 정보 기술. 지도 시간교육기관용 / , . – M.: Binom. 지식연구소, 2002. 400페이지: 아픈.

학교에서의 정보학: "정보학 및 교육" 저널에 대한 보충 자료입니다. 4 - 2003. - M.: 교육 및 정보학, 2003. - 96 p.: 아픈.

그리고 등등 정보문화: 정보 오딩. 정보 모델. 9-10학년: 일반 교육 교과서 교육 기관. - 2판. - M .: Bustard, 1996. - 208 p .: 아픈.

학생을 위한 컴퓨터 과학에 관한 Senokosov. - 에카테린부르크: “U-Factoria”, 2003. - 346. p54-56.

기본 개념

샘플링 주파수(f)는 1초 동안 저장되는 샘플 수를 결정합니다.

1Hz(1헤르츠)는 초당 1회 카운트를 의미하며,

8kHz는 초당 8000개 샘플입니다.

인코딩 깊이(b)는 1볼륨 레벨을 인코딩하는 데 필요한 비트 수입니다.

재생시간(t)

1채널의 데이터 저장을 위한 메모리 용량(모노)

나는=fbt

(t초 동안 지속되는 소리에 대한 정보를 저장하려면 샘플링 주파수 fHz 및 코딩 깊이 b비트로 인코딩되어야 함)나 메모리 비트)

~에 2채널 녹음(스테레오)한 채널의 데이터를 저장하는 데 필요한 메모리 양에 2를 곱합니다.

나는=fbt2

단위 I - 비트, b - 비트, f - 헤르츠, t - 초 샘플링 주파수 44.1kHz, 22.05kHz, 11.025kHz

오디오 정보 인코딩

기본 이론적 원리

소리의 시간 샘플링.컴퓨터가 사운드를 처리하려면 연속 오디오 신호를 타임 샘플링을 사용하여 디지털 이산 형식으로 변환해야 합니다. 연속적인 음파는 별도의 작은 임시 섹션으로 나뉘며, 각 섹션에 대해 특정 사운드 강도 값이 설정됩니다.

따라서 시간 A(t)에 대한 음량의 연속적인 의존성은 음량 레벨의 개별 시퀀스로 대체됩니다. 그래프에서 이것은 부드러운 곡선을 일련의 "단계"로 바꾸는 것처럼 보입니다.

샘플링 주파수.사운드 카드에 연결된 마이크는 아날로그 오디오를 녹음하고 이를 디지털 형식으로 변환하는 데 사용됩니다. 결과적인 디지털 사운드의 품질은 단위 시간당 사운드 볼륨 레벨의 측정 횟수에 따라 달라집니다. 샘플링 속도. 어떻게 많은 분량측정은 1초 안에 이루어지며(샘플링 주파수가 높을수록) 디지털 오디오 신호의 "사다리"가 아날로그 신호의 곡선을 더 정확하게 따릅니다.

오디오 샘플링 속도는 1초 동안의 음량 측정 횟수이며, 헤르츠(Hz) 단위로 측정됩니다. 샘플링 레이트를 문자로 나타내자 에프.

오디오 샘플링 속도는 초당 8,000에서 48,000까지의 음량 측정 범위를 가질 수 있습니다. 인코딩의 경우 다음 세 가지 주파수 중 하나를 선택합니다. 44.1KHz, 22.05KHz, 11.025KHz.

오디오 인코딩 깊이.각 "단계"에는 특정 사운드 볼륨 레벨이 할당됩니다. 사운드 볼륨 레벨은 세트로 간주될 수 있습니다. 가능한 상태 N, 인코딩하려면 일정량의 정보가 필요함비 , 이를 오디오 코딩 깊이라고 합니다.

오디오 코딩 깊이개별 음량 레벨을 인코딩하는 데 필요한 정보의 양입니다. 디지털 오디오.

인코딩 깊이를 알고 있는 경우 N = 2 공식을 사용하여 디지털 사운드 볼륨 레벨의 수를 계산할 수 있습니다. b. 오디오 인코딩 깊이를 16비트로 설정하면 오디오 볼륨 레벨 수는 다음과 같습니다.

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

인코딩 프로세스 중에 각 사운드 볼륨 레벨에는 고유한 16비트 바이너리 코드가 할당되며, 가장 낮은 사운드 레벨은 코드 0000000000000000에 해당하고 가장 높은 사운드 레벨은 1111111111111111에 해당합니다.

디지털화된 음질.사운드의 주파수와 샘플링 깊이가 높을수록 디지털화된 사운드의 품질이 높아집니다. 품질에 해당하는 최저 품질의 디지털 오디오 전화통신, 초당 8000회의 샘플링 속도, 8비트의 샘플링 깊이로 획득되었으며 하나의 오디오 트랙을 녹음합니다(모노 모드). 초당 48,000회의 샘플링 속도, 16비트의 샘플링 깊이, 2비트 녹음을 통해 오디오 CD 품질에 상응하는 최고의 디지털화된 오디오 품질을 달성합니다. 오디오 트랙("스테레오" 모드).

디지털 사운드의 품질이 높을수록 사운드 파일의 정보량이 커진다는 점을 기억해야 합니다.

자율 학습을 위한 과제.

1. 16비트 인코딩과 44.1kHz의 샘플링 속도를 사용하여 10초 길이의 모노 오디오 파일의 볼륨을 계산합니다. (861KB)

2. 2채널(스테레오) 사운드 녹음은 48kHz의 샘플링 주파수와 24비트 해상도로 수행됩니다. 녹음은 1분간 지속되며 결과는 파일에 기록되며 데이터 압축은 수행되지 않습니다. 다음 중 메가바이트로 표시되는 결과 파일의 크기에 가장 가까운 숫자는 무엇입니까?

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

3. 단일 채널(모노) 사운드 녹음은 11kHz의 샘플링 주파수와 24비트의 코딩 깊이로 이루어집니다. 녹음은 7분간 지속되며 결과는 파일에 기록되며 데이터 압축은 수행되지 않습니다. 다음 중 메가바이트로 표시되는 결과 파일의 크기에 가장 가까운 숫자는 무엇입니까?

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

4. 2채널(스테레오) 사운드 녹음은 샘플링 주파수 11kHz와 코딩 깊이 16비트로 이루어집니다. 녹음은 6분간 지속되며 결과는 파일에 기록되며 데이터 압축은 수행되지 않습니다. 다음 중 메가바이트로 표시되는 결과 파일의 크기에 가장 가까운 숫자는 무엇입니까?

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

문제를 해결할 때 학생들은 다음 개념에 의존합니다.

시간 샘플링 - 연속적인 오디오 신호를 인코딩하는 동안 음파가 별도의 작은 시간 섹션으로 나누어지고 각 섹션에 대해 특정 진폭 값이 설정되는 프로세스입니다. 신호의 진폭이 클수록 소리가 커집니다.

오디오 깊이(인코딩 깊이) - 오디오 인코딩당 비트 수입니다.

볼륨 수준 (신호 레벨)- 소리의 볼륨 레벨이 다를 수 있습니다. 다양한 볼륨 수준의 수는 공식을 사용하여 계산됩니다. N = 2 나 어디 나 – 소리의 깊이.

샘플링 주파수 – 단위 시간당(1초당) 입력 신호 레벨의 측정 횟수입니다. 샘플링 속도가 높을수록 이진 인코딩 절차가 더 정확해집니다. 주파수는 헤르츠(Hz) 단위로 측정됩니다. 1초당 1회 측정 -1Hz.

1초에 1000회 측정(1kHz) 샘플링 레이트를 문자로 나타내자 디. 인코딩의 경우 다음 세 가지 주파수 중 하나를 선택합니다. 44.1KHz, 22.05KHz, 11.025KHz.

사람이 듣는 주파수의 범위는 다음과 같다고 믿어집니다.20Hz ~ 20kHz .

바이너리 인코딩 품질 – 코딩 심도와 샘플링 빈도에 따라 결정되는 값입니다.

오디오 어댑터(사운드 카드) – 소리를 입력할 때 소리 주파수의 전기적 진동을 숫자 이진 코드로 변환하고, 소리를 재생할 때 그 반대(숫자 코드를 전기 진동으로)로 변환하는 장치입니다.

오디오 어댑터 사양: 샘플링 주파수 및 레지스터 비트 심도.).

레지스터 크기 - 오디오 어댑터 레지스터의 비트 수입니다. 숫자 용량이 클수록 전류의 크기를 숫자로 또는 그 반대로 변환하는 각 개별 변환의 오류가 작아집니다. 비트 심도가 다음과 같은 경우 나 , 입력 신호 2를 측정하면 얻을 수 있습니다 나 = N 다른 의미.

디지털 모노 오디오 파일 크기( ㅏ )는 다음 공식으로 측정됩니다.

ㅏ = 디 * 티 * 나 /8 , 어디 디 – 샘플링 주파수(Hz), 티 – 사운드 재생 또는 녹음 시간, 나 레지스터 너비(해상도). 이 공식에 따르면 크기는 바이트 단위로 측정됩니다.

디지털 스테레오 오디오 파일 크기( ㅏ )는 다음 공식으로 측정됩니다.

ㅏ =2* 디 * 티 * 나 /8 , 왼쪽 및 오른쪽 사운드 채널이 별도로 인코딩되므로 신호는 두 개의 스피커에 대해 녹음됩니다.

학생들이 발급하는데 유용합니다. 1 번 테이블, 인코딩된 1분 분량의 오디오 정보가 다양한 샘플링 속도에서 차지하는 MB 수를 보여줍니다.

샘플링 주파수, kHz

44,1

22,05

11,025

16비트, 스테레오

10.1MB

5.05MB

2.52MB

16비트, 모노

5.05MB

2.52MB

1.26MB

8비트, 모노

2.52MB

1.26MB

630KB

1. 디지털 파일 크기

레벨 "3"

해결책:

크기 계산 공식(바이트 단위) 디지털 오디오 파일: ㅏ = 디 * 티 * 나 /8.

바이트로 변환하려면 결과 값을 8비트로 나누어야 합니다.

22.05kHz =22.05 * 1000Hz =22050Hz

ㅏ = 디 * 티 * 나 /8 = 22050 x 10 x 8 / 8 = 220500바이트.

답변: 파일 크기는 220500바이트입니다.

2. 샘플링 주파수 44.1kHz, 해상도 16비트에서 재생 시간이 2분인 디지털 오디오 파일을 저장할 메모리 양을 결정합니다. (, p. 157, no. 88)

해결책:

ㅏ = 디 * 티 * 나 /8. – 디지털 오디오 파일을 저장하기 위한 메모리 양.

44100(Hz) x 120(초) x 16(비트) / 8(비트) = 10584000바이트 = 10335.9375KB = 10.094MB.

답: ≒ 10MB

레벨 "4"

해결책:

샘플링 속도 및 비트 심도 계산 공식:디* 나=A/T

(메모리 용량(바이트)) : (소리가 나는 시간(초)):

2.6MB = 2726297.6바이트

디* 나=A/T= 2726297.6바이트: 60 = 45438.3바이트

디= 45438.3바이트 :나

어댑터 너비는 8비트 또는 16비트일 수 있습니다. (1바이트 또는 2바이트). 따라서 샘플링 속도는 다음과 같습니다.또는 45438.3Hz = 45.4kHz ≒ 44.1kHz– 표준 특성 샘플링 주파수, 또는 22719.15Hz = 22.7kHz ≒ 22.05kHz- 표준 특성 샘플링 속도

답변:

4. 디스크의 여유 메모리 양은 5.25MB이고 사운드 카드의 비트 심도는 16입니다. 샘플링 주파수 22.05kHz로 녹음된 디지털 오디오 파일의 사운드 지속 시간은 얼마입니까? (, p. 157, no. 90)

해결책:

소리 지속 시간 계산 공식: T =A /D /I

(메모리 용량(바이트)) : (샘플링 주파수(Hz)) : (사운드 카드 용량(바이트)):

5.25MB = 5505024바이트

5505024바이트: 22050Hz: 2바이트 = 124.8초
답: 124.8초

해결책:

샘플링 속도 계산 공식: 디=A/T/ 나

(메모리 용량(바이트) : (녹음 시간(초)) : (사운드 카드 용량(바이트))

1.3MB = 1363148.8바이트

1363148.8바이트: 60:1 = 22719.1Hz

답: 22.05kHz

해결책:

비트 깊이 계산 공식: (메모리 용량(바이트): (소리 시간(초)): (샘플링 주파수):

5.1MB= 5347737.6바이트

5347737.6바이트: 120초: 22050Hz= 2.02바이트 = 16비트

답: 16비트

해결책:

사운드 지속 시간 계산 공식 T = A / D / I

(메모리 용량(바이트)) : (샘플링 주파수(Hz)) : (사운드 카드 용량(바이트))

0.01GB = 10737418.24바이트

10737418.24바이트: 44100: 2 = 121.74초 = 2.03분
답: 20.3분