7 -Кодирование графической и звуковой информации
Источники:
сайт Полякова (https://kpolyakov.spb.ru/)
Источники:
сайт Полякова (https://kpolyakov.spb.ru/)
1)(№4007) Производится двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 48 кГц. Запись длится 2 минуты 15 секунд, её результаты записываются в файл без сжатия данных, причём каждый сигнал кодируется минимально возможным и одинаковым количеством бит. Информационный объём полученного файла без учета заголовка не превышает 32 Мбайт. Определите максимальную битовую глубину кодирования звука, которая могла быть использована в этой записи. В ответе запишите только число.
Решение
Дано:
k = 2
f = 48 кГц
t = 2 мин. 15 сек.
Vф = 32 Мбайт
Найти :
n = ?
Vф=k· f ·n·t·[60]/([23] ·[210] ·[210])
n = Vф ·[23] ·[210] ·[210]/(k· f ·t·[60]) = 32·23 ·210 ·210/(2· 48000· (2· 60 + 15)) = 20.7 = 20
Ответ: 20
2)(№4006) Производится двухканальная (стерео) звукозапись с частотой дискретизации 48 кГц. Запись длится 4 минуты 5 секунд, её результаты записываются в файл без сжатия данных, причём каждый сигнал кодируется минимально возможным и одинаковым количеством бит. Информационный объём полученного файла без учета заголовка не превышает 46 Мбайт. Определите максимальную битовую глубину кодирования звука, которая могла быть использована в этой записи. В ответе запишите только число.
Решение
Дано:
k = 2
f = 48 кГц
t = 4 мин. 5 сек.
Vф = 46 Мбайт
Найти :
n = ?
Vф=k· f ·n·t·[60]/([23] ·[210] ·[210])
n = Vф ·[23] ·[210] ·[210]/(k· f ·t·[60]) = 46·23 ·210 ·210/(2· 48000· (4· 60 + 5)) = 16.4 = 16
Ответ: 16
3)(№4004) В информационной системе хранятся изображения размером 1024×768 пикселей. При кодировании используется алгоритм сжатия изображений, позволяющий уменьшить размер памяти для хранения одного изображения в среднем в 6 раз по сравнению с независимым кодированием каждого пикселя. Каждое изображение дополняется служебной информацией, которая занимает 54 Кбайт. Для хранения 32 изображений выделено 6 Мбайт памяти. Какое максимальное количество цветов можно использовать в палитре каждого изображения?
Решение
Дано:
a = 1024
b = 768
k сжатия = 6
V доп. инф. = 54 Kбайт
Кол. изобр. = 32
V пам. = 6 Мбайт
Найти :
Палитра = ?
Vф=a· b ·n/([23] ·[210] ·[210])
Определяем объем одного сжатого файла
V пам.· 1024 / кол. изобр. = 6 · 1024 / 32 = 192 Кбайт
Определяем объем изображения без служебной информации
Vф. пол - V доп. инф. = 192 - 54 = 138 Кбайт
Определяем истинный (без сжатия) размер файла
Vф. сж. · k сжатия = 138 · 6 = 828 Кбайт
Определяем вес одного пикселя
Vф · 8 · 1024/(a·b) = 828 · 8 · 1024 / (1024 · 768) = 8.625 = 8
Определяем количество цветов в палитре
28 = 256
Ответ: 256
4)(№4003) В информационной системе хранятся изображения размером 1600×1200 пикселей. При кодировании используется алгоритм сжатия изображений, позволяющий уменьшить размер памяти для хранения одного изображения в среднем в 5 раз по сравнению с независимым кодированием каждого пикселя. Каждое изображение дополняется служебной информацией, которая занимает 100 Кбайт. Для хранения 32 изображений выделено 10 Мбайт памяти. Какое максимальное количество цветов можно использовать в палитре каждого изображения?
Решение
Дано:
a = 1600
b = 1200
k сжатия = 5
V доп. инф. = 100 Kбайт
Кол. изобр. = 32
V пам. = 10 Мбайт
Найти :
Палитра = ?
Vф=a· b ·n/([23] ·[210] ·[210])
Определяем объем одного сжатого файла
V пам.· 1024 / кол. изобр. = 10 · 1024 / 32 = 320 Кбайт
Определяем объем изображения без служебной информации
Vф. пол - V доп. инф. = 320 - 100 = 220 Кбайт
Определяем истинный (без сжатия) размер файла
Vф. сж. · k сжатия = 220 · 5 = 1100 Кбайт
Определяем вес одного пикселя
Vф · 8 · 1024/(a·b) = 1100 · 8 · 1024 / (1600 · 1200) = 4.69 = 4
Определяем количество цветов в палитре
24 = 16
Ответ: 16
5)(№3496 Е.Джобс) Изображение размером 12 Мбайт сжимают для экономии памяти. Известно, что разрешение уменьшили вдвое, а цветовую палитру с 215 = 32768 цветов сократили до 1024 цветов. Сколько Мбайт займет сжатый файл?
Решение
Дано:
Vф = 12 Мбайт
Разрешение уменьшили в 2 раза
Палитра до = 32768 (215)
Палитра после =1024 (210)
Найти
Vф после =?
Vф = a · b · n
Vф после = a/2 · b/2 · n · 10/15 = ½ · ½ · 10/15 · (a · b · n) = ½ · ½ · 10/15 · 12 = 2 Мбайт
Ответ: 2
6)(№3495 Е.Джобс) Автоматическая камера производит растровые изображения размером 640х1280 пикселей. Для кодирования цвета каждого пикселя используется одинаковое количество бит, коды пикселей записываются в файл один за другим без промежутков. Объем файла с одним изображением не может превышать 500 Кбайт без учета размера заголовка файла. Какое максимальное количество цветов можно использовать в палитре?
Решение
Дано:
Vф = 500 Кбайт
a = 640 пикс.
b = 1280 пикс.
Найти:
Палитра = ?
Vф = a · b · n
n = Vф / (a · b) = 500 · 1024 · 8 / (640 · 1280) = 5 бит
2n = 25 = 32 цвета
Ответ: 32
7)(№ 3494 Е.Джобс) Автоматическая камера производит растровые изображения размером 1280х1920 пикселей. Для кодирования цвета каждого пикселя используется одинаковое количество бит, коды пикселей записываются в файл один за другим без промежутков. Объем файла с одним изображением не может превышать 1500 Кбайт без учета размера заголовка файла. Какое максимальное количество цветов можно использовать в палитре?
Решение
Дано:
Vф = 1500 Кбайт
a = 1280 пикс.
b = 1920 пикс.
Найти:
Палитра = ?
Vф = a · b · n
n = Vф / (a · b) = 1500 · 1024 · 8 / (1280 · 1920) = 5 бит
2n = 25 = 32 цвета
Ответ: 32
8)(№ 3465 Е.Джобс) 20 изображений разрешением 1600х1200 пикселей отправили по каналу связи со средней пропускной способностью 223 бит/секунду. Все изображения были приняты приемником не более чем 10 секунд. Известно, что изображение кодируется, как набор пикселей, каждый из которых закодирован с помощью одинакового и минимально возможного количества бит. Изображения в целях ускорения передачи записаны в памяти подряд, без разделителей и заголовков. Какое максимальное число цветов может быть в палитре изображений?
Решение
Дано:
Кол. изображений = 20
a = 1600 пикс.
b = 1200 пикс.
v пер. = 223 бит/сек.
t пер. = 10 сек.
Найти:
Палитра = ?
Vф. = v пер. · t пер. / кол. изображений
Vф. = 223 · 10 / 20 = 222 бит
Vф = a · b · n
n = Vф /(a · b) = 222 /(1600 · 1200) = 2.18 = 2 бита
2n = 22 = 4 цвета
Ответ: 4
9)(№3218) Для хранения в информационной системе документы сканируются с разрешением 150 dpi и цветовой системой, содержащей 16 цветов. Методы сжатия изображений не используются. Средний размер отсканированного документа составляет 0,5 Мбайт. Для повышения качества представления информации было решено перейти на разрешение 300 dpi и цветовую систему, содержащую 216 = 65536 цветов. Сколько Мбайт будет составлять средний размер документа, отсканированного с изменёнными параметрами?
Решение
Дано:
Было
Разрешение = 150 dpi
Палитра = 16 (24) цветов
Vф нач. = 0.5 Мбайт
Стало
Разрешение = 300 dpi
Палитра = 65536 (216) цветов
Найти:
Vф кон. = ?
Vф. нач = a · b · n
Vф. кон. = a · 2 · b · 2 · n ·4 = 2 · 2 · 4 · (a · b · n) = 16 · 0.5 = 8 Мбайт
Ответ: 8
10)(№ 1884) Музыкальный фрагмент был записан в формате стерео (двухканальная запись), оцифрован и сохранён в виде файла без использования сжатия данных. Размер полученного файла – 28 Мбайт. Затем тот же музыкальный фрагмент был записан повторно в формате моно и оцифрован с разрешением в 2 раза выше и частотой дискретизации в 3,5 раз меньше, чем в первый раз. Сжатие данных не производилось. Укажите размер файла в Мбайт, полученного при повторной записи. В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.
Решение
Дано:
Было
Vф. нач. = 28 Мбайт
k(Стерео) = 2
Стало
k (Моно) = 1
n (разрешение) – увеличили в 2 раза
f (частотa дискретизации) – уменьшили в 3.5 раза
Найти :
Vф. кон. = ?
Vф. нач. = k· f · n· t = 2· f · n· t
Vф. кон. = k/2·f/3.5· n· 2 · t = 1/2·1/3.5·2·(2·f·n·t)= 1/2·1/3.5·2·28 = 8 Мбайт
Ответ: 8
11)(№ 1883) Музыкальный фрагмент был записан в формате моно, оцифрован и сохранён в виде файла без использования сжатия данных. Размер полученного файла – 25 Мбайт. Затем тот же музыкальный фрагмент был записан повторно в формате стерео (двухканальная запись) и оцифрован с разрешением в 5 раз выше и частотой дискретизации в 2,5 раза меньше, чем в первый раз. Сжатие данных не производилось. Укажите размер файла в Мбайт, полученного при повторной записи.
Решение
Дано:
Было
Vф. нач. = 25 Мбайт
k (Моно) = 1
Стало
k(Стерео) = 2
n (разрешение) – увеличили в 5 раза
f (частотa дискретизации) – уменьшили в 2.5 раза
Найти :
Vф. кон. = ?
Vф. нач. = k· f · n· t = 1· f · n· t
Vф. кон. = k·2·f/3.5· n· 5 · t = 2·1/2.5·5·(2·f·n·t)= 2·1/2.5·5·25 = 100 Мбайт
Ответ: 100
12)(№1873) Музыкальный фрагмент был оцифрован и записан в виде файла без использования сжатия данных. Получившийся файл был передан в город А по каналу связи за 120 секунд. Затем тот же музыкальный фрагмент был оцифрован повторно с разрешением в 3 раза выше и частотой дискретизации в 1,5 раза меньше, чем в первый раз. Сжатие данных не производилось. Полученный файл был передан в город Б; пропускная способность канала связи с городом Б в 4 раза выше, чем канала связи с городом А. Сколько секунд длилась передача файла в город Б?
Решение
Дано:
t пер.A = 120 сек.
n (разрешение) – увеличили в 3 раза
f (частота дискретизации) – уменьшили в 1.5 раза
пропускная способность канала связи с городом Б в 4 раза выше
Найти :
t пер.Б = ?
Vф.нач. = k· f · n· t
Vф.кон. = k·f/1.5· n· 3 · t = 1/1.5·3·(k·f·n·t)= 2· Vф.нач.
Vпередачи = Vф/t => t = Vф/ Vпередачи
tБ = (Vф.кон.·t пер.A)/(Vф.нач.·4)= (Vф.нач.·2·t пер.A)/(Vф.нач.·4)= 2·120/4 = 60 сек.
Ответ: 60
13)(№1872) Музыкальный фрагмент был оцифрован и записан в виде файла без использования сжатия данных. Получившийся файл был передан в город А по каналу связи за 50 секунд. Затем тот же музыкальный фрагмент был оцифрован повторно с разрешением в 3 раза выше и частотой дискретизации в 2 раза больше, чем в первый раз. Сжатие данных не производилось. Полученный файл был передан в город Б; пропускная способность канала связи с городом Б в 2 раза меньше, чем канала связи с городом А. Сколько секунд длилась передача файла в город Б?
Решение
Дано:
t пер.A = 50 сек.
n (разрешение) – увеличили в 3 раза
f (частота дискретизации) – увеличили в 2 раза
пропускная способность канала связи с городом Б в 2 раза ниже
Найти :
t пер.Б = ?
Vф.нач. = k· f · n· t
Vф.кон. = k·f·2·n·3·t = 2·3·(k·f·n·t)= 6· Vф.нач.
Vпередачи = Vф/t => t = Vф/ Vпередачи
tБ = (Vф.кон.·t пер.A)/(Vф.нач./2)= (Vф.нач.·6·t пер.A)/(Vф.нач./2)= 6·50·2 = 600 сек.
Ответ: 600
14) (№ 1860 А.Кабанов) Музыкальный фрагмент был записан в формате моно, оцифрован и сохранён в виде файла с использованием сжатия данных. При этом производилось сжатие данных, объем сжатого фрагмента стал равен 40% от первоначальной записи. Затем тот же музыкальный фрагмент был записан повторно в формате стерео (двухканальная запись) и оцифрован с разрешением в 8 раз выше и частотой дискретизации в 2 раз выше, чем в первый раз. При этом производилось сжатие данных, объем сжатого фрагмента стал равен 60% от повторной записи. Во сколько раз размер повторной записи будет больше изначальной?
Решение
Дано:
Было
k1 = 1 (моно)
V1ф. сжатого = V1файла · 0.40
Стало
k2 = 2 (стерео)
n (разрешение) – увеличили в 8 раза
f (частота дискретизации) – увеличили в 2 раза
V2ф. сжатого = V2файла · 0.60
Найти :
V2ф. сжатого / V1ф. сжатого = ?
V1ф. сжатого = k1· f · n· t·0.4 = 1· f · n· t· 0.4
V1ф. сжатого = V1файла · 0.4
V2ф. сжатого = k2·f·2·n·8·t·0.6 = 2·2·8·(k·f·n·t)·0.6
V2ф. сжатого = 32·V1файла·0.6
V2ф. сжатого/V1ф. сжатого = 32·V1файла·0.6/V1файла·0.4 = 32·0.6/0.4
V2ф. сжатого/V1ф. сжатого = 48
Ответ: 48
15)(№1859 А.Кабанов) Музыкальный фрагмент был записан в формате квадро (четырёхканальная запись), оцифрован и сохранён в виде файла без использования сжатия данных. Затем тот же музыкальный фрагмент был записан повторно в формате моно и оцифрован с разрешением в 3 раза меньше и частотой дискретизации в 2,5 раза больше, чем в первый раз. При этом производилось сжатие данных, объем сжатого фрагмента стал равен 40% от исходного. Размер полученного файла - 6 Мбайт. Укажите размер файла в Мбайт, полученного при начальной записи. В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.
Решение
Ответ: 72
16)(№1856) Производится звукозапись музыкального фрагмента в формате стерео (двухканальная запись) с частотой дискретизации 32 кГц и 32-битным разрешением. Результаты записываются в файл, сжатие данных не производится; размер полученного файла – 32 Мбайт. Затем производится повторная запись этого же фрагмента в формате моно (одноканальная запись) с частотой дискретизации 16 кГц и 16-битным разрешением. Сжатие данных не производилось. Укажите размер файла в Мбайт, полученного при повторной записи.
Решение
Ответ: 4
17)(№1854 А.Минак) Автоматическая камера производит растровые изображения размером 800×600 пикселей. Для кодирования цвета каждого пикселя используется одинаковое количество байт, коды пикселей записываются в файл один за другим без промежутков. Объём файла с изображением не может превышать 700 Кбайт без учёта размера заголовка файла. Какое максимальное количество цветов можно использовать в палитре?
Решение
Ответ: 256
18)(№1853 А.Кабанов) Автоматическая фотокамера каждые 10 секунд создаёт растровое изображение. Размер изображения – 1536×1024 пикселей. Все полученные изображения и коды пикселей внутри одного изображения записываются подряд, никакая дополнительная информация не сохраняется, данные не сжимаются. Все изображения, полученные за 1 минуту, занимают 9 Мбайт. Найдите максимально возможное количество цветов в палитре изображения.
Решение
Ответ: 256
19)(№1849) Автоматическая фотокамера каждые 3 с создаёт черно-белое растровое изображение, содержащее 256 оттенков. Размер изображения – 128×192 пикселей. Все полученные изображения и коды пикселей внутри одного изображения записываются подряд, никакая дополнительная информация не сохраняется, данные не сжимаются. Сколько Мбайтов нужно выделить для хранения всех изображений, полученных за сутки?
Решение
Ответ: 675
20)(№1844) Для хранения в информационной системе документы сканируются с разрешением 300 ppi и цветовой системой, содержащей 224 = 16 777 216 цветов. Методы сжатия изображений не используются. Средний размер отсканированного документа составляет 3 Мбайт. В целях экономии было решено перейти на разрешение 100 ppi и цветовую систему с уменьшенным количеством цветов. Средний размер документа, отсканированного с изменёнными параметрами, составляет 128 Кбайт. Определите количество цветов в палитре после оптимизации.
Решение
Ответ: 512
21)(№1836 А.М. Кабанов) Камера снимает видео без звука с частотой 24 кадра в секунду, при этом изображения используют палитру, содержащую 224 = 16 777 216 цветов. Параллельно производится запись стереозвука. 1 минута видеоряда в среднем занимает 36 Мбайт, 1 минута звуковой дорожки занимает в среднем 6 Мбайт. Для хранения видео преобразуют так, что для изображений используется палитра в 256 цветов, а звук перезаписывается в формате моно, при этом частота дискретизации уменьшается в 2 раза, а глубина кодирования уменьшается в 1,5 раза. Другие преобразования и иные методы сжатия не используются. Сколько Мбайт в среднем занимает 1 минута преобразованного видео со звуком?
Решение
Ответ: 13
22)(№ 1835 А.М. Кабанов) Камера снимает видео без звука с частотой 48 кадров в секунду, при этом изображения используют палитру, содержащую 4096 цвета. 1 минута видео в среднем занимает 18 Мегабайт. При записи файла на сервер полученное видео преобразуют так, что его частота кадров уменьшается до 24 кадров в секунду, а изображения преобразуют в формат, содержащий палитру из 16 цветов. Другие преобразования и иные методы сжатия не используются. Сколько минут преобразованного видео в среднем можно записать при ограничении размера видеозаписи в 48 Мегабайт?
Решение
Ответ: 16
23)(№1827) Камера делает фотоснимки 1024×768 пикселей. При этом объём файла с изображением не может превышать 220 Кбайт, упаковка данных не производится. Какое максимальное количество цветов можно использовать в палитре изображения?
Решение
Ответ: 4
24)(№1826) Камера делает фотоснимки 768 на 600 пикселей. При этом объём файла с изображением не может превышать 420 Кбайт, упаковка данных не производится. Какое максимальное количество цветов можно использовать в палитре изображения?
Решение
Ответ: 128
25)(№195) После преобразования растрового 256-цветного графического файла в черно-белый формат (2 цвета) его размер уменьшился на 7 Кбайт. Каков был размер исходного файла в Кбайтах?
Решение
Ответ: 8
26)(№193) После преобразования растрового 256-цветного графического файла в 16-цветный формат его размер уменьшился на 15 Кбайт. Каков был размер исходного файла в Кбайтах?
Решение
Ответ: 30
27)(№12) Какой минимальный объём памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать, чтобы можно было сохранить любое растровое изображение размером 64×64 пикселов при условии, что в изображении могут использоваться 256 различных цветов?
Решение
Ответ: 4