Урок 19

Кодирование звука

При аналоговом представлении информации физическая величина изменяется плавно и непрерывно, принимая при этом бесконечное множество значений 

При дискретном представлении информации физическая величина изменяется скачкообразно, принимая при этом конечное множество значений  

Дискретизация – это преобразование аналоговой формы информации в набор дискретных значений. 

Звук представляет собой распространяющуюся в воздухе, воде или другой среде волну непрерывно меняющейся интенсивностью и частотой. 

Частота дискретизации звука – это количество измерений громкости звука за 1 секунду. Измеряется в герцах (Гц). 1 Гц = 1/сек. (одно измерение в секунду). 

Глубина кодирования звука - это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. 

Информационный объем звука I = F • i • t• k  ,  где  F — частота дискретизации (Гц), i — глубина звука (бит), t - время (сек), количество параллельных потоков: k – количество параллельных потоков (1 – моно, 2 – стерео, 4 - квадро )

Задача 1

Определить объём высококачественного звукового файла со следующими параметрами: частота дискретизации 48 кГц, глубина кодирования 16 бит, время звучания 10 секунд, стерео.

Дано:

F = 4 8 кГц

i = 16 бит

t = 1 0 сек

k = 2

Найти: I

Решение:

F = 4 8 кГц = 48000 Гц

I = 4 80 00 Гц ∙ 16 бит ∙ 10 сек ∙ 2 =

= 15360000 бит = 1920000 байт ≈

≈ 1875 Кбайт ≈ 1,83 Мбайт

Ответ: I ≈ 1 ,83 Мбайт

Форматы звуковых файлов

• WAV ( Waveform audio format) – без сжатия, можно выбрать частоту дискретизации и глубину кодирования для уменьшения размера файла. MP3 ( MPEG-1 Audio Layer 3 ) – сжатие с потерей информации. WMA ( Windows Media Audio ) – потоковый звук, сжатие с потерей информации.

• WAV ( Waveform audio format) – без сжатия, можно выбрать частоту дискретизации и глубину кодирования для уменьшения размера файла.

• MP3 ( MPEG-1 Audio Layer 3 ) – сжатие с потерей информации.

• WMA ( Windows Media Audio ) – потоковый звук, сжатие с потерей информации.

Для любознательных . Оцифрованный звук можно сохранять как с полным качеством, так и в форматах со сжатием, при этом информационный объем файлов уменьшается за счет уменьшения качества звука. Наиболее популярные форматы звуковых файлов :

• WAV (Waveform audio format) – без сжатия, можно выбрать частоту дискретизации и глубину кодирования для уменьшения размера файла. MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3) – сжатие с потерей информации (ухудшается качество). WMA (Windows Media Audio) – потоковый звук, сжатие с потерей информации.

• WAV (Waveform audio format) – без сжатия, можно выбрать частоту дискретизации и глубину кодирования для уменьшения размера файла.

• MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3) – сжатие с потерей информации (ухудшается качество).

• WMA (Windows Media Audio) – потоковый звук, сжатие с потерей информации.

Например, те же 10 секунд стереозвука в формате MP 3 (битрейт 96 Кбит/с ) будут занимать всего 120 Кбайт.

Задача 2

Сколько минут высококачественного звука можно записать на CD диск ( частота дискретизации 44,1 кГц, глубина кодирования 16 бит, стерео ) .

Дано:

F = 44,1 кГц

i = 16 бит

k = 2

V = 700 Мбайт

Найти: t

Решение:

F = 44,1 кГц = 44100 Гц

V = 700 Мбайт = 734003200 байт

i = 16 бит = 2 байта

t = V / (F ∙ i ∙ k)

t = 734003200 байт / (44100 Гц ∙ 2 байт ∙ 2 ) ≈

≈ 4160 сек ≈ 70 мин

Ответ: t ≈ 70 мин.