소리 정보 공식의 볼륨. 오디오 인코딩

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실기 수업

PC 사운드 시스템과 함께 작동합니다. 인코딩된 소리의 정보량 계산

작업의 목표:컴퓨터 스피커 시스템에 익숙해지십시오. 인코딩된 소리의 정보량을 찾는 방법을 배웁니다.

가능하다:

해결 중인 작업에 따라 합리적인 장비 구성을 선택합니다.

하드웨어와 소프트웨어의 호환성을 결정합니다.

하드웨어 업그레이드를 수행합니다.

실습 결과로 학생은 반드시 알다:

전산설비의 기본구조요소

컴퓨터 기술의 주변 장치;

비표준 주변 장치.

이론적 부분

음향 장비는 모든 시청각 단지에서 없어서는 안 될 요소입니다. 사운드 시스템은 반드시 음원과 음향 시스템을 포함합니다. 오디오 신호를 증폭, 믹싱 및 처리하는 장비도 포함될 수 있습니다. 회의 시스템, 회의 시스템, 로깅 시스템의 요소는 사운드 반주 시스템에 기인할 수 있습니다.

오디오 정보 소스는 다음과 같습니다.

· 재생 장치(DVD 플레이어, TV 튜너 등)

· 컴퓨터 장비(노트북, 미디어 서버 등)

· 유선 및 라디오 마이크, 의회 시스템의 마이크 콘솔, 동시통역 장비;

오디오 및 화상 회의 시스템;

로깅 장치.

올바른 사운드 녹음 및 재생을 위해 사운드 시스템에는 신호 증폭, 믹싱 및 처리 장치가 포함됩니다.

디지털 오디오 플랫폼전체 캐비닛을 유사한 아날로그 장치로 대체하고 복잡한 스위칭 시스템이 필요하지 않으며 편리한 구성 및 제어 인터페이스가 있으며 아날로그 솔루션보다 훨씬 저렴한 소형 모듈입니다.

튜너 -신호를 분리하고 복조하는 개인 가입자 장치. TV 튜너-컴퓨터의 디스플레이 또는 단순히 별도의 모니터에서 다양한 방송 형식의 텔레비전 신호를 수신하도록 설계된 일종의 튜너입니다.

디자인에 따르면 TV 튜너는 외부(USB를 통해 컴퓨터에 연결하거나 비디오 케이블을 통해 컴퓨터와 디스플레이 사이에 연결) 국내의(ISA, PCI 또는 PCI-Express 슬롯에 삽입됨).

사운드 카드 -사운드를 처리할 수 있는 추가 PC 장비. 최신 컴퓨터에서 사운드 카드는 마더보드에 통합된 코덱으로 표시됩니다.

사운드 파일 -오디오 데이터의 디지털 녹음을 포함하는 파일. 사운드 파일에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 디지털화된 사운드그리고 악보. 사운드 파일은 멀티미디어의 필수적인 부분입니다.

다양한 형식의 사운드 파일이 있습니다.

· 미디 - 신디사이저에 대한 명령의 형태로 음악 작품을 녹음하는 것; 음악 파일은 압축되어 사람의 목소리가 재생되지 않습니다.

· WAV - 디지털화된 오디오에 대한 완전한 정보를 저장하는 범용 오디오 형식.

· 의원3 - 지정된 비트 전송률에 따라 파일을 여러 번 압축할 수 있는 조정 가능한 정보 손실이 있는 오디오 정보 압축 형식입니다. 가장 높은 비트 전송률(320Kbps)에서도 CD에 비해 4배의 압축률을 제공합니다.

· 원숭이- 정보 손실 없이 오디오 정보를 압축하는 형식입니다.

디지털화된 오디오 파일 -원래의 연속(아날로그) 파형이 오디오 신호 진폭의 짧은 이산 값 시퀀스로 기록되는 오디오 파일, 일정한 간격으로 측정되고 그 사이에 매우 작은 간격이 있습니다. 연속 신호를 일련의 값으로 대체하는 프로세스를 호출합니다. 이산화,그리고 이런 형태의 글쓰기 - 펄스 코드.디지털화된 오디오 파일에는 두 가지 유형이 있습니다. 제목이 있는 것과 없는 것.

표기 파일- 한 번에 어떤 음표, 어떤 악기, 얼마나 오래 연주해야 하는지 알려주는 일련의 명령이 포함된 사운드 파일.

고려하다 다중 채널 오디오의 주요 표준.

돌비 스테레오-왼쪽, 중앙, 오른쪽 및 후면의 두 가지 영화 사운드 트랙에 4개의 채널을 인코딩할 수 있는 영화관용 디지털 영화 사운드 녹음 기술의 표준입니다. 필름에서 읽은 신호는 디코더에 의해 4채널 신호로 변환되어 서라운드 사운드 효과를 제공합니다. 디코더가 없으면 사운드는 일반 2채널 스테레오로 재생됩니다.

돌비 서라운드(DSS)- 인코딩된 2채널 신호(왼쪽, 오른쪽 및 후면)에서 3개의 오디오 채널을 선택할 수 있는 시스템입니다. 필름에서 읽은 신호는 3채널 신호로 디코딩됩니다. 디코더가 없으면 일반 2채널 스테레오 사운드가 재생됩니다.

돌비 프로로직(DPL)- 인코딩된 2채널 신호(왼쪽, 중앙, 오른쪽 및 후면)에서 4개의 오디오 채널을 선택할 수 있는 시스템입니다. 이 시스템은 대화를 화면에 고정시키는 옵션 센터 채널 스피커를 사용하고 서라운드 효과는 후면 채널을 통해 재생됩니다.

돌비디지털사운드가 5개의 서라운드 채널(왼쪽, 오른쪽, 중앙 및 2개의 전면)과 1개의 저주파 채널(서브우퍼) 등 6개의 개별 채널로 표현되는 다중 채널 오디오 디코딩 표준입니다. 사운드 표현은 원래 디지털이었고 주파수 범위는 20Hz에서 20kHz로 확장되었습니다(현재 주파수 범위는 5개 채널의 경우 3Hz~20kHz, 서브우퍼 채널의 경우 3Hz~120kHz임). 이 표준은 오늘날 가장 일반적인 표준 중 하나입니다.

돌비디지털(AC-3)오늘날 가장 널리 사용되는 다중 채널 오디오 형식이며 DVD 비디오 디스크의 오디오 표준으로 채택되었습니다. 이 완전 디지털 형식에는 6개의 독립 오디오 채널이 포함되어 있으며 그 중 5개는 풀레인지(30~20,000Hz)입니다. 전면 3개(왼쪽, 중앙 및 오른쪽)와 후면 2개, 저주파(20~120Hz) 서브우퍼 1개 채널. DolbiDigital 형식으로 녹음된 음반의 사운드는 매우 높은 음질이 특징입니다. 캐리어 노이즈가 전혀 없습니다(예를 들어 오디오 카세트에 분명히 존재함).

돌비 서라운드 AC3-- 홈 시어터 시스템용으로 설계된 DolbyDigital 표준의 단순화된 버전입니다. 이 표준은 감소된 비트 전송률에서 DolbyDigital 표준과 다릅니다.

DTS(디지털 극장 시스템)훨씬 더 높은 품질의 6채널 사운드 표준입니다. 여기서 압축률은 4:1이고 데이터 전송률(비트 전송률)은 882Kbps(apt-X100 알고리즘)입니다. 낮은 압축률과 고급 알고리즘으로 인해 DTS로 인코딩된 오디오의 품질은 DolbyDigital보다 훨씬 높지만 후자의 표준은 DVD의 광범위한 사용으로 인해 더 널리 보급되었습니다.

돌비 프로로직 II는 DolbyStereoProLogic 표준의 추가 개발로 디코더가 기존 스테레오 사운드를 6개 채널로 분해할 수 있습니다.

DolbyProLogicIIx DolbyProLogic II 표준 개발의 다음 단계입니다. 이 경우 스테레오 사운드를 7~8개의 채널로 분해할 가능성이 내포되어 있다. 세 가지 디코딩 모드가 가능합니다.

* 필름(Movie) - 중앙 채널 또는 후면 채널의 복제;

* 게임(플레이) - 신호는 "새 채널"에만 추가로 전송됩니다.

* 음악 (음악).

어떤 모드도 전방 채널의 정보를 사용하지 않습니다(중앙 및 후방에서만).

돌비디지털 EX-홈 시어터용으로 설계된 DolbyProLogicIIx 표준의 변형입니다.

돌비 디지털 서라운드 EX 7채널로 확장된 DolbyDigitalSurround 표준의 비교적 새로운 버전입니다. 이 규격은 원음이 5+1 형식으로 녹음되면 기존 중앙 채널을 복제하는 후면 채널이 하나 더 있습니다. 소스 파일이 6+1 형식으로 제공되는 경우 추가 채널은 또 다른 본격적인 서라운드 채널이 됩니다.

DTS-ES-- 이것은 DolbyDigital EX 표준의 본격적인 아날로그이지만 DTS에서 나온 것입니다. 이 표준은 또한 6+1 및 7+1 오디오를 인코딩하고 DTS로 인코딩된 5+1 오디오를 각각 7개 또는 8개 채널로 분해합니다.

소리 -이들은 탄성 매체에서의 파동 진동입니다. 소리가 특징 빈도(헤르츠 단위로 측정, 1Hz = 초당 1회 진동, 사람은 16Hz에서 20kHz 범위의 소리를 인지함) 진폭(소리의 강도, 음압은 파스칼 단위로 측정되며 사람이 감지하는 소리의 양은 20μPa에서 200Pa입니다).

시간 이산화 -이것은 음파가 별도의 작은 시간 섹션으로 나뉘고 각각에 대해 특정 진폭이 설정되는 프로세스입니다.

샘플링 주파수신호의 순간 값이 초당 몇 번 측정되는지 보여줍니다. 신호가 44kHz의 샘플링 속도로 디지털화되면 측정은 초당 44,000회 수행됩니다.

볼륨 레벨의 수가 표현됩니다. 소리의 깊이- 한 레벨을 인코딩하는 데 사용되는 비트 수.

전송률- 인코딩 중에 지정된 데이터 전송 속도. 8에서 320Kbps까지 다양할 수 있습니다. 초당 기록되는 정보 비트가 많을수록 원본 자료의 손실이 적어집니다. 즉, MP3 파일이 차지하는 컴퓨터 메모리 공간이 더 많아집니다. 비트 전송률을 낮추면 음질이 저하되고 오디오 파일의 정보량이 감소합니다.

1kHz=1000Hz

1MHz=1000000Hz

볼륨 레벨 수

여기서 i는 사운드 깊이(비트)입니다.

모노 사운드 파일의 인코딩된 사운드의 정보량을 계산하는 예를 살펴보겠습니다.

해결책.

인코딩된 소리의 정보량을 계산하기 위해 다음 공식을 사용합니다.

여기서 D - 샘플링 주파수, Hz; 나는 - 사운드 깊이, 비트; T - 울리는 시간, s.

우리는 다음을 얻습니다: 사운드 오디오 정보 컴퓨터 인코딩

V=5Hz*4비트*1s=20비트

스테레오 파일의 인코딩된 사운드의 정보량을 계산하는 예를 살펴보겠습니다.

V= 힘,

여기서 D - 샘플링 주파수, Hz; 나는 - 사운드 깊이, 비트; N - 채널 수(1 - 모노, 2 - 스테레오) T - 사운드 시간, s.

실용적인 부분

1. 노트북에 PC 사운드 시스템의 구조를 다시 그리고 그 위에 주요 모듈을 표시합니다.

2. PC 사운드 시스템 모듈을 설명하는 표를 완성하십시오.

사운드 시스템 모듈	설명, 주요 특징
녹음 및 재생	ㅏ) *샘플링 주파수* . 녹음되거나 재생되는 신호의 최대 주파수를 결정합니다. 사람의 목소리 - 6-8kHz. 낮은 품질의 음악 - 20-25KHz. 고품질 사운드 - 최소 44kHz, 이상적으로는 48kHz 비) *ADC와 DAC의 종류와 용량* . 디지털 신호의 비트 심도(8, 16, 18, 20 또는 24비트), 동적 범위(90dBA의 데시벨) 및 양자화 노이즈 레벨을 결정합니다. 16비트 이상의 ADC 및 DAC의 비트 심도를 통해 고품질 스튜디오 사운드를 제공할 수 있습니다. 씨) *오디오 인코딩 방법* , 즉. 원음 재생 정확도, 왜곡 수준, 오디오 신호 압축 품질; 디) *전이중 모드에서 작동하는 기능* . 저것들. 오디오 신호의 동시 녹음 및 재생 가능성. 신호 전송 방향을 결정하는 모든 채널을 통한 데이터 전송에는 단신(s), 반이중(and 또는 h) 및 이중(전이중)의 세 가지 모드가 있습니다. *전이중* ).
신디사이저	ㅏ) *사운드 합성 방법* . 사운드의 품질뿐만 아니라 구성도 결정합니다. PC 사운드 시스템은 여러 신디사이저를 포함할 수 있습니다. 사운드 합성에는 두 가지 방법이 있습니다. · FM 합성(FrequencyModulationSynthesis - 주파수 변조) - 신디사이저는 모든 저렴한 사운드 카드에 사용됩니다. 만족스러운 음질을 제공합니다. 동시발음수는 20개의 음성입니다. 음향 효과는 구현되지 않습니다. · WT 합성(WaveTableSynthesis - 음파 합성 테이블). 사운드는 실제 악기 및 기타 사운드의 사전 디지털화된 샘플을 포함하는 특수 테이블을 사용하여 생성하기 때문에 고품질로 생성됩니다. 폴리포니 - 20개 이상의 보이스? 비) *메모리* . 사운드 카드 모델에 따라 다릅니다. 패치를 저장하는 데 사용됩니다. 추가 메모리 모듈(RAM 또는 ROM)을 설치하여 변경할 수 있습니다. 이를 통해 추가 악기 뱅크를 로드할 수 있어 MIDI 파일의 사운드를 좋거나 나쁘게 크게 변경할 수 있습니다. 씨) *사운드 효과 생성을 위한 하드웨어 신호 처리 가능성* . 음향 효과를 만들기 위해 특수 *이펙트 프로세서* . 이펙트 프로세서의 유형에 따라 모든 신디사이저 오디오 채널을 동시에 처리하거나 개별 MIDI 채널을 처리하거나 개별 신디사이저 음성( 일반, 채널별 및 음성 효과 프로세서). 이 효과 프로세서를 사용하면 중앙 프로세서에서 많은 양의 사운드 처리를 제거할 수 있습니다. 디) 다음 - 동시에 재생되는 기본 사운드의 최대 수. 각 유형의 사운드 카드에 대해 폴리포니 값이 다를 수 있습니다. (20표 이상).
인터페이스	사운드 시스템과 외부 및 내부의 다른 장치 간에 데이터 교환을 제공합니다. 다음 유형의 인터페이스를 포함합니다. ㅏ) *시스템 인터페이스* . 사운드 카드는 ISA 버스(8비트, 처리량 2~6Mbps) 및 PCI 버스(16비트, 처리량 100~260Mbps)를 통해 연결할 수 있습니다. ISA 인터페이스가 있는 사운드 카드는 사운드 데이터 처리 및 전송을 위한 비표준 기능 구현을 제공하지 않고 대역폭이 낮기 때문에 오늘날 이미 구식입니다. PCI 버스는 충분히 넓은 대역폭을 가지며 오디오 데이터 스트림의 병렬 전송을 제공합니다. 비) *미디 인터페이스.* (MusicalInstrumentDigitalInterface)는 악기의 디지털 인터페이스입니다. MIDI 악기를 서로 연결할 수 있을 뿐만 아니라 정보를 교환하고 함께 작업할 수 있습니다. 사운드 카드 자체에는 MIDI 포트가 없으므로 MIDI 악기와 장치를 PC에 연결하는 작업은 특수 MIDI 어댑터를 사용하여 수행됩니다. 씨) *하위 카드를 연결하기 위한 인터페이스입니다.* PC 사운드 시스템에는 도터 보드 연결을 위한 특수 인터페이스가 있을 수 있습니다. 도터보드를 장착하면 사운드 시스템의 폴리포니를 높이고 합성 방식을 질적으로 바꿀 수 있다. 예를 들어 이전에 FM 합성만 사용했다면 WT 합성을 추가할 수 있습니다. 도터 보드는 일반적으로 사운드 카드에 있는 특수 26핀 커넥터에 설치됩니다. 디) *CD-ROM 드라이브 연결용 인터페이스* . 사운드 카드에 포함되어 있습니다. 사운드 카드의 특수 커넥터와 CD-ROM 드라이브의 특수 출력을 통해 유연한 케이블을 사용하여 연결됩니다. *최근에는 이것이 CD-ROM 드라이브를 컴퓨터에 연결하는 유일한 방법이었습니다.*
	사운드 카드 믹서 모듈은 다음을 생성합니다. ㅏ) *스위칭* (연결/연결 해제) 사운드 신호의 소스 및 수신기; 비) 규제 입력 및 출력 오디오 신호의 레벨; 혼입(믹싱) 여러 오디오 신호 및 결과 신호의 레벨 조정. 믹서는 Windows를 사용하거나 특수 믹서 프로그램을 사용하여 프로그래밍 방식으로 제어됩니다. 헤드폰과 스피커가 포함되어 있습니다. 소리의 전기 신호를 음향 진동으로 직접 변환하여 음질에 큰 영향을 미칩니다.
스피커 시스템	사운드 채널 수에 따라 스피커 시스템은 다음과 같습니다. 모노(1채널); 스테레오(2채널); DolbyDigital(6개 이상의 채널에서).

3. 옵션으로 문제를 해결하십시오.

4. 보안 질문에 답합니다.

옵션 1

1. 5Hz의 샘플링 비율과 4비트의 사운드 깊이로 3초 동안의 음성을 녹음한 경우 인코딩된 사운드의 정보량을 계산합니다.

옵션 2

1. 샘플링 속도 20Hz, 사운드 깊이 5비트로 사운드를 10초 동안 녹음한 경우 인코딩된 스테레오 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 샘플링 속도 44.1kHz, 해상도 16비트에서 재생 시간이 2분인 디지털 오디오 파일의 저장 공간을 결정합니다.

옵션 3

1. 5Hz의 샘플링 속도와 4비트의 사운드 깊이로 7초 분량의 음성을 녹음한 경우 인코딩된 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 사운드 파일의 볼륨은 5.25MB이고 사운드 카드의 비트 심도는 16입니다. 샘플링 주파수 22.05kHz로 녹음된 이 파일의 사운드 길이는 얼마입니까?

옵션 4

1. 샘플링 속도 15Hz, 사운드 깊이 4비트로 사운드를 15초 동안 녹음한 경우 인코딩된 스테레오 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 디지털 오디오 파일을 녹음하는 1분은 디스크에서 1.3MB를 차지하며 사운드 카드의 비트 심도는 8입니다. 사운드의 샘플링 주파수는 얼마입니까?

옵션 5

1. 5Hz의 샘플링 속도와 3비트의 사운드 깊이로 3초 분량의 음성을 녹음한 경우 인코딩된 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 샘플링 주파수가 44 100Hz이고 코드 크기가 16비트인 스테레오 녹음이 포함된 3.5MB 사운드 파일의 사운드 시간을 계산합니다.

옵션 6

1. 샘플링 속도 25Hz, 사운드 깊이 6비트로 사운드를 10초 동안 녹음한 경우 인코딩된 스테레오 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 샘플링 속도 22.05kHz, 해상도 8비트에서 재생 시간이 10초인 디지털 오디오 파일의 크기(바이트)를 결정합니다.

13-P 올레 G 옵션 7

1. 5초간 음성을 샘플링 주파수 3Hz, 사운드 깊이 4비트 = 60비트로 녹음한 경우 인코딩된 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 샘플링 주파수 15Hz, 사운드 깊이 3비트 = 900비트로 사운드를 20초 동안 녹음한 경우 인코딩된 스테레오 사운드의 정보량을 계산합니다.

옵션 8

1. 샘플링 속도 44.1kHz, 해상도 16비트에서 재생 시간이 2분인 디지털 오디오 파일의 저장 공간을 결정합니다.

2. 12초 동안의 음성을 샘플링 비율 5Hz, 사운드 깊이 4비트로 녹음한 경우 인코딩된 사운드의 정보량을 계산합니다.

옵션 9

1. 샘플링 속도 15Hz, 사운드 깊이 15비트로 사운드를 30초 동안 녹음한 경우 인코딩된 스테레오 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 2분간의 디지털 오디오 녹음은 5.1MB의 디스크 공간을 차지합니다. 샘플링 주파수 -- 22050Hz. 오디오 어댑터의 비트 심도는 얼마입니까?

옵션 10

1. 17초 동안의 음성을 샘플링 비율 16Hz, 음심도 14비트로 녹음한 경우 인코딩된 음성의 정보량을 계산합니다.

3. 16비트 및 8kHz.

옵션 11

1. 샘플링 속도 20Hz, 사운드 깊이 4비트로 사운드를 150초 동안 녹음한 경우 인코딩된 스테레오 사운드의 정보량을 계산합니다.

옵션 12

1. 13초 동안의 음성을 샘플링 비율 8Hz, 사운드 깊이 12비트로 녹음한 경우 인코딩된 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 16비트 인코딩 및 32kHz 샘플링 속도를 사용하고 볼륨이 6300KB인 경우 모노 오디오 파일의 재생 시간을 계산합니다.

옵션 13

1. 샘플링 속도 25Hz, 사운드 깊이 16비트로 사운드를 25초 동안 녹음한 경우 인코딩된 스테레오 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 샘플링 속도 15Hz, 사운드 깊이 5비트로 55초 분량의 음성을 녹음한 경우 인코딩된 사운드의 정보량을 계산합니다.

옵션 14

1. 16비트 인코딩, 32kHz 샘플 속도 및 700KB 모노 오디오 파일의 재생 시간은 얼마입니까?

2. 샘플링 속도 15Hz, 사운드 깊이 23비트로 사운드를 120초 동안 녹음한 경우 인코딩된 스테레오 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 38초 동안의 음성을 샘플링 속도 15Hz, 사운드 깊이 3비트로 녹음한 경우 인코딩된 사운드의 정보량을 계산합니다.

옵션 16

1. 샘플링 속도 27Hz, 사운드 깊이 15비트로 사운드를 100초 동안 녹음한 경우 인코딩된 스테레오 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 16비트 인코딩 및 44.1kHz 샘플링 속도를 사용하여 10초짜리 모노 오디오 파일의 볼륨을 계산합니다.

옵션 17

1. 70초 분량의 음성을 샘플링 속도 25Hz, 사운드 깊이 4비트로 녹음한 경우 인코딩된 사운드의 정보량을 계산합니다.

옵션 18

1. 샘플링 속도 5kHz, 사운드 깊이 3비트로 사운드를 215초 동안 녹음한 경우 인코딩된 스테레오 사운드의 정보량을 계산합니다.

옵션 19

1. 34초 동안의 음성을 샘플링 비율 45Hz, 사운드 깊이 7비트로 녹음한 경우 인코딩된 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 모노 오디오 파일의 볼륨이 350KB이고 4비트 인코딩 및 샘플링 속도가 16kHz인 경우 재생 시간을 계산합니다.

옵션 20

1. 샘플링 속도 32Hz, 사운드 깊이 6비트로 사운드를 126초 동안 녹음한 경우 인코딩된 스테레오 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 재생 시간이 4분이고 샘플링 속도가 55kHz이고 확장자가 32비트인 디지털 오디오 파일을 저장할 메모리 양을 결정합니다.

옵션 21

1. 14초 동안의 음성을 샘플링 속도 13Hz, 사운드 깊이 12비트로 녹음한 경우 인코딩된 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 여유 디스크 공간은 512MB이고 사운드 카드의 비트 심도는 32입니다. 샘플링 속도 66100Hz로 녹음된 디지털 오디오 파일의 사운드 길이는 얼마입니까?

옵션 22

1. 샘플링 속도 15Hz, 사운드 깊이 16비트로 사운드를 25초 동안 녹음한 경우 인코딩된 스테레오 사운드의 정보량을 계산합니다.

2. 샘플링 주파수가 40,000Hz이고 오디오 인코딩 깊이가 16비트인 경우 재생 시간이 2분인 스테레오 오디오 파일을 저장하기 위한 메모리 양을 결정합니다.

제어 질문

1. "사운드"와 "PC 사운드 시스템"이라는 용어를 정의합니까?

2. PC 사운드 시스템의 주요 기능은 무엇입니까?

3. 아날로그-디지털 및 디지털-아날로그 변환의 주요 단계는 무엇입니까?

4. 어떤 사운드 합성 방법이 사용됩니까?

5. 믹서 모듈은 어떤 기능을 수행하며 주요 특징은 무엇입니까?

6. "임시 샘플링" 및 "비트레이트"의 개념에 대한 정의를 제공합니까?

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디지털 처리 시스템에서 신호의 기술적 특성. 디지털 및 합성 사운드 정보 처리, 사운드 노이즈 억제를 위한 프로그램 설명. 전문적인 사운드 및 사운드 웨이브 처리: 압축, 녹음, 샘플링.

기말 보고서, 2013년 3월 1일 추가됨

음악 교육의 전산화 역사. 음악 정보 교환을 구성하는 컴퓨터의 기능. 소리 정보를 처리하는 기술 및 수단에 대한 고려. 위치 3D 사운드 생성 기술 적용.

문제를 풀 때 학생들은 다음 개념에 의존합니다.

시간 이산화 -연속 오디오 신호를 인코딩하는 동안 음파가 별도의 작은 시간 섹션으로 나뉘고 각 섹션에 대해 특정 진폭 값이 설정되는 프로세스입니다. 신호 진폭이 클수록 소리가 커집니다.

오디오 깊이(코딩 깊이) -오디오 인코딩당 비트 수.

볼륨 레벨 (신호 수준)- 사운드의 볼륨 레벨이 다를 수 있습니다. 다양한 볼륨 레벨의 수는 다음 공식으로 계산됩니다. N= 2 나 어디나- 소리의 깊이.

샘플링 주파수 -시간 단위(1초당)당 입력 신호 레벨의 측정 횟수. 샘플링 속도가 높을수록 이진 인코딩 절차가 더 정확합니다. 주파수는 헤르츠(Hz) 단위로 측정됩니다. 1초에 1회 측정 -1Hz.

1초 1kHz에서 1000회 측정. 문자로 샘플링 빈도를 나타냅니다.디. 인코딩을 위해 다음 세 가지 주파수 중 하나를 선택합니다.44.1kHz, 22.05kHz, 11.025kHz.

사람이 듣는 주파수 범위는 20Hz ~ 20kHz.

바이너리 인코딩 품질 -인코딩 깊이 및 샘플링 속도에 의해 결정되는 값입니다.

오디오 어댑터(사운드 카드) -소리가 입력되면 소리 주파수의 전기적 진동을 숫자 이진 코드로 변환하고 소리를 재생할 때 그 반대로(숫자 코드에서 전기적 진동으로) 변환하는 장치.

오디오 어댑터 사양:샘플링 속도 및 레지스터 비트 심도.).

등록 용량 -오디오 어댑터 레지스터의 비트 수. 비트 심도가 클수록 전류 크기를 숫자로 또는 그 반대로 개별 변환할 때마다 발생하는 오류가 작아집니다. 비트 심도가 나, 그런 다음 입력 신호를 측정할 때 2나 = N 다른 값.

디지털 모노 오디오 파일 크기(ㅏ)는 다음 공식으로 측정됩니다.

ㅏ= 디* 티* 나/8 , 어디디 – 샘플 속도(Hz),티– 소리나 소리가 녹음된 시간,나레지스터의 비트 심도(해상도). 이 수식은 크기를 바이트 단위로 측정합니다.

디지털 스테레오 오디오 파일 크기(ㅏ)는 다음 공식으로 측정됩니다.

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

학생들이 표 1을 나눠주는 것이 유용합니다., 인코딩된 오디오 정보의 1분 분량이 다른 샘플링 속도에서 얼마나 많은 MB를 차지하는지 보여줍니다.

1. 디지털 파일 크기

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. 44.1kHz의 샘플링 속도와 16비트의 해상도에서 재생 시간이 2분인 디지털 오디오 파일의 저장 공간을 결정합니다. (, p. 157, No. 88)

해결책:

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

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

답변: ≈ 10Mb

레벨 "4"

3. 사용자의 메모리는 2.6MB입니다. 1분 길이의 디지털 오디오 파일을 녹음해야 합니다. 샘플링 속도와 비트 심도는 어떻게 됩니까? (, p. 157, No. 89)

해결책:

샘플링 속도 및 비트 심도 계산 공식: D * I \u003d A / T

(바이트 단위 메모리) : (초 단위 재생 시간):

2.6MB = 2726297.6바이트

D* I \u003d A / T \u003d 2726297.6바이트: 60 \u003d 45438.3바이트

D=45438.3 바이트: I

어댑터의 비트 심도는 8비트 또는 16비트일 수 있습니다. (1바이트 또는 2바이트). 따라서 샘플링 속도는 45438.3Hz = 45.4kHz ≈ 44.1kHz– 표준 특성 샘플링 속도 또는 22719.15Hz = 22.7kHz ≈ 22.05kHz- 표준 특성 샘플링 속도

답변:

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

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

해결책:

소리의 길이를 계산하는 공식: T=A/D/I

(바이트 단위 메모리 크기) : (Hz 단위 샘플링 속도) : (바이트 단위 사운드 카드 비트 심도):

5.25MB = 5505024바이트

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

5. 디지털 오디오 파일을 녹음하는 1분은 디스크에서 1.3MB를 차지하며 사운드 카드의 비트 심도는 8입니다. 사운드의 샘플링 주파수는 얼마입니까? (, p. 157, No. 91)

해결책:

샘플 속도 공식: D =A/T/I

(메모리 크기(바이트)) : (녹음 시간(초)) : (사운드 카드 비트 심도(바이트))

1.3MB = 1363148.8바이트

1363148.8바이트: 60:1 = 22719.1Hz

답변: 22.05kHz

6. 2분간의 디지털 오디오 녹음은 5.1MB의 디스크 공간을 차지합니다. 샘플링 주파수 - 22050Hz. 오디오 어댑터의 비트는 무엇입니까? (, p. 157, No. 94)

해결책:

비트 심도를 계산하는 공식은 다음과 같습니다. (메모리 바이트) : (초 단위 재생 시간): (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 길이는 얼마입니까? (, p. 157, No. 95)

해결책:

소리가 나는 시간을 계산하는 공식 T=A/D/I

(메모리 크기(바이트)) : (샘플링 속도(Hz)) : (사운드 카드 비트 심도(바이트))

0.01GB = 10737418.24바이트

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

8. 길이가 1분인 모노 오디오 파일의 정보량을 추정합니다. 인코딩의 "깊이"와 오디오 신호의 샘플링 속도가 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) 1초 길이의 사운드 파일 정보량은 다음과 같습니다.
16비트 x 24,000 = 384,000비트 = 48,000바이트 = 46.875KB/s
2) 1분 길이의 사운드 파일 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 고품질 디지털 오디오 파일을 저장하려면 얼마나 많은 저장 공간이 필요합니까? (, p. 157, No. 92)

해결책:

44.1kHz의 샘플링 속도와 16의 오디오 어댑터 비트 깊이로 높은 음질을 구현합니다.
메모리 양을 계산하는 공식은 다음과 같습니다. (녹음 시간(초)) x (사운드 카드의 비트 심도(바이트)) x (샘플링 주파수):
180초 x 2 x 44100Hz = 15876000바이트 = 15.1MB
답변: 15.1MB

10. 디지털 오디오 파일에 낮은 품질의 오디오 녹음이 포함되어 있습니다(사운드가 어둡고 약함). 볼륨이 650KB인 경우 파일 소리의 길이는 얼마입니까? (, p. 157, No. 93)

해결책:

어둡고 음소거 된 사운드의 경우 샘플링 속도-11.025kHz, 오디오 어댑터 비트 깊이-8 비트 (표 1 참조)와 같은 매개 변수가 특징적입니다. 그러면 T=A/D/I. 볼륨을 바이트로 변환해 보겠습니다. 650KB = 665600바이트

T=665600바이트/11025Hz/1바이트 ≈60.4초

답: 소리의 길이는 60.5초입니다.

해결책:

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

1분 길이의 사운드 파일 정보량은 다음과 같습니다.
187.5KB/s x 60s ≈ 11MB

답변: 11MB

답변: a) 940KB; b) 2.8MB.

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

(, p. 76, No. 2.84)

해결책:

ㅏ).
1) 1초 길이의 사운드 파일 정보량은 다음과 같습니다.

700KB: 62.5KB/초 = 11.2초

비).
1) 1초 길이의 사운드 파일 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) 1.5분

13. 스테레오 녹음의 1초가 CD에서 차지하는 정보의 바이트 수를 계산합니다(주파수 44032Hz, 값당 16비트). 1분은 얼마나 걸립니까? 최대 디스크 용량은 얼마입니까(최대 길이를 80분으로 가정)? (, p. 34, 운동 번호 34)

해결책:

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

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

2. 음질의 정의.

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 볼륨을 알고 있는 경우 음질(방송 품질, 중간 품질, 오디오 CD 품질)을 결정합니다. 같음:
a) 940KB
b) 157KB.

(, p. 76, No. 2.83)

해결책:

ㅏ).
1) 940KB = 962560바이트 = 7700480비트
2) 7700480bps: 10초 = 770048bps
3) 770048bps: 16비트 = 48128Hz - 샘플 속도 - 가장 높은 44.1kHz에 근접
답변: 오디오 CD 품질

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

답변: a) CD 품질; b) 방송의 품질.

14. 3.5인치 플로피 디스크에 맞는 사운드 파일의 길이를 결정합니다. 이러한 디스켓의 데이터 저장을 위해 512바이트의 2847개 섹터가 할당됩니다.
a) 낮은 음질: 모노, 8비트, 8kHz
b) 고음질: 스테레오, 16비트, 48kHz.

(, p. 77, No. 2.85)

해결책:

ㅏ).

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

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

답변: a) 3분; b) 7.6초.

3. 이진 오디오 코딩.

문제를 풀 때 그는 다음과 같은 이론적 자료를 사용합니다.

오디오를 인코딩하기 위해 그림에 표시된 아날로그 신호는

비행기는 수직선과 수평선으로 나뉩니다. 수직 분할은 아날로그 신호(신호 측정 주파수)의 샘플링이고, 수평 분할은 양자화수준별. 즉, 그리드가 미세할수록 아날로그 사운드가 숫자의 도움으로 더 잘 근사됩니다. 8비트 양자화는 일반 음성(전화 대화) 및 단파 무선 전송을 디지털화하는 데 사용됩니다. 16비트 - 음악 및 VHF(초단파) 라디오 방송을 디지털화합니다.

레벨 "3"

15. 아날로그 오디오 신호는 먼저 256 신호 강도 레벨(방송 음질)을 사용하여 샘플링한 다음 65536 신호 강도 레벨(오디오 CD 음질)을 사용하여 샘플링했습니다. 디지털화된 소리의 정보량은 몇 번이나 다를까요? (, p. 77, No. 2.86)

해결책:

256 신호 강도 레벨을 사용하는 아날로그 신호의 코드 길이는 8비트이고 65536 신호 강도 레벨을 사용하면 16비트입니다. 한 신호의 코드 길이가 두 배가 되었기 때문에 디지털화된 소리의 정보량은 2배 차이가 납니다.

답: 2번.

수준 "4"

16. Nyquist-Kotelnikov 정리에 따르면 아날로그 신호가 이산 표현(샘플에서)에서 정확하게 재구성되려면 샘플링 주파수가 이 신호의 최대 오디오 주파수의 두 배 이상이어야 합니다.

· 인간 오디오의 샘플링 주파수는 얼마여야 합니까?

· 음성의 샘플링 속도와 심포니 오케스트라 사운드의 샘플링 속도 중 어느 것이 더 높아야 합니까?

목적: 사운드 작업을 위한 하드웨어 및 소프트웨어의 특성을 학생들에게 소개합니다. 활동: 물리학 과정에서 지식 얻기(또는 참고 도서 작업). (, p. ??, 작업 2)

해결책:

사람이 듣는 주파수 범위는 20Hz에서 20kHz로 알려져 있습니다. 따라서 Nyquist-Kotelnikov 정리에 따르면 아날로그 신호가 이산 표현(샘플에서)에서 정확하게 복원되기 위해서는 샘플링 주파수는 이 신호의 최대 오디오 주파수의 두 배 이상이어야 합니다. 사람이 들을 수 있는 최대 소리 주파수는 -20kHz이며, 이는 장치가 ra 및 소프트웨어는 최소 40kHz, 보다 정확하게는 44.1kHz의 샘플링 속도를 제공해야 합니다. 심포니 오케스트라 사운드의 컴퓨터 처리는 음성 처리보다 샘플링 속도가 더 높은데, 이는 심포니 오케스트라의 경우 주파수 범위가 훨씬 더 크기 때문입니다.

대답: 40kHz 이상, 심포니 오케스트라의 샘플링 속도가 더 높습니다.

레벨 "5"

17. 그림은 녹음기에 의해 녹음된 1초간의 말소리를 보여줍니다. 주파수가 10Hz이고 코드 길이가 3비트인 이진 디지털 코드로 인코딩합니다. (, p. ??, 작업 1)

해결책:

10Hz 인코딩은 피치를 초당 10번 측정해야 함을 의미합니다. 등거리 순간을 선택합시다.

3비트의 코드 길이는 23 = 8 양자화 레벨을 의미합니다. 즉, 선택한 각 순간의 피치에 대한 숫자 코드로 다음 조합 중 하나를 설정할 수 있습니다. 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. 따라서 8개만 있습니다. , 피치는 8 "레벨"로 측정할 수 있습니다.

피치 값을 가장 가까운 낮은 수준으로 "반올림"합니다.

이 인코딩 방법을 사용하면 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

메모. 코드가 진폭의 변화를 얼마나 부정확하게 전달하는지 학생들의 주의를 끄는 것이 좋습니다. 즉, 10Hz의 샘플링 속도와 23(3비트)의 양자화 레벨은 너무 낮습니다. 일반적으로 사운드(음성)의 경우 샘플링 속도 8kHz, 즉 초당 8000회, 양자화 레벨 28(코드 8비트 길이)이 선택됩니다.

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

18. 샘플링 속도와 함께 양자화 수준이 컴퓨터에서 소리를 표현하는 주요 특징 중 하나인 이유를 설명하십시오. 목표:"데이터 표현 정확도", "측정 오류", "표현 오류"의 개념에 대한 학생들의 이해를 강화합니다. 학생들과 함께 바이너리 코딩 및 코드 길이를 검토합니다. 활동 유형: 개념 정의 작업. (, p. ??, 작업 3)

해결책:

기하학, 물리학, 기술에는 "측정 오류"의 개념과 밀접한 관련이 있는 "측정 정확도"의 개념이 있습니다. 하지만 이런 개념도 있다 "표현 정확도".예를 들어 사람의 키에 대해 다음과 같이 말할 수 있습니다. 2m, b) 1.7m보다 약간, c) 1m 72cm, d) 1m 71cm 8mm. 즉, 1, 2, 3 또는 4자리 숫자를 사용하여 측정된 성장을 나타낼 수 있습니다.
바이너리 인코딩도 마찬가지입니다. 특정 시점에서 피치를 녹음하는 데 2비트만 사용하면 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 더 많은 비트가 할당될수록 값이 더 정확하게 전송됩니다.

메모. 측정 도구는 선택된 양자화 수준도 지원해야 한다는 점에 유의해야 합니다(밀리미터 정확도로 데시미터 눈금이 있는 눈금자로 측정된 길이를 나타내는 것은 의미가 없습니다).

답변: 양자화 수준이 높을수록 사운드가 더 정확하게 전송됩니다.

문학:

[ 1] 컴퓨터 과학. 2권으로 구성된 Taskbook-workshop / Ed. , : Volume 1. - 기본 지식 연구실, 1999 - 304 p.: 병.

정보학 및 정보 기술에 대한 워크샵. 교육 기관용 교과서 /,. – M.: 비놈. 지식의 실험실, 2002. 400 p.: 병.

학교 정보학: 저널 "컴퓨터 과학 및 교육" 보충 자료. 4 - 2003. - M.: 교육 및 정보학, 2003. - 96p.: 아픈.

외 정보 문화: 코딩 정보. 정보 모델. 9-10학년: 일반 교육 기관용 교과서. - 2판. - M.: Bustard, 1996. - 208 p.: 아프다.

학생들을 위한 컴퓨터 과학에 관한 Senokosov. - 예카테린부르크: "U-Factoria", 2003. - 346. p54-56.

기본 개념

샘플링 주파수(f)는 1초에 저장되는 샘플 수를 결정합니다.

1Hz(1헤르츠)는 초당 한 카운트이며,

8kHz는 초당 8000개 샘플입니다.

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

재생 시간(t)

데이터 저장 용량 1채널(모노)

나는=에프비티

(f Hz의 샘플링 속도와 b 비트의 코딩 깊이로 인코딩된 t초 길이의 사운드에 대한 정보를 저장하기 위해,나 메모리 비트)

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

I=에프비티2

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

오디오 인코딩

기본 이론 조항

소리의 시간 샘플링.컴퓨터가 오디오를 처리하려면 연속 오디오 신호를 시간 샘플링을 사용하여 개별 디지털 형식으로 변환해야 합니다. 연속 음파는 별도의 작은 시간 섹션으로 나뉘며 각 섹션에 대해 특정 값의 사운드 강도가 설정됩니다.

따라서 시간 A(t)에 대한 사운드 라우드니스의 지속적인 의존성은 라우드니스 레벨의 이산 시퀀스로 대체됩니다. 그래프에서 이것은 부드러운 곡선을 일련의 "단계"로 대체하는 것처럼 보입니다.

샘플링 주파수.사운드 카드에 연결된 마이크는 아날로그 오디오를 녹음하고 디지털 형식으로 변환하는 데 사용됩니다. 수신된 디지털 사운드의 품질은 단위 시간당 사운드 볼륨 레벨의 측정 횟수에 따라 달라집니다. 샘플 속도. 1초에 더 많은 측정이 이루어질수록(샘플링 속도가 높을수록) 디지털 오디오 신호의 "사다리"가 아날로그 신호의 곡선을 더 정확하게 반복합니다.

오디오 샘플링 속도 1초 동안의 음량 측정 횟수, 헤르츠(Hz) 단위로 측정됩니다. 문자로 샘플링 빈도를 나타냅니다. 에프.

오디오 샘플링 속도는 초당 8,000 ~ 48,000 사운드 볼륨 측정 범위일 수 있습니다. 인코딩을 위해 다음 세 가지 주파수 중 하나를 선택합니다. 44.1kHz, 22.05kHz, 11.025kHz.

오디오 인코딩 깊이.각 "단계"에는 사운드 볼륨 레벨의 특정 값이 지정됩니다. 사운드 라우드니스 레벨은 인코딩에 일정량의 정보가 필요한 가능한 상태 세트 N으로 간주할 수 있습니다.비 , 오디오 코딩 깊이라고 함

오디오 인코딩 깊이개별 디지털 오디오 라우드니스 레벨을 인코딩하는 데 필요한 정보의 양입니다.

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

N=2 b = 216 = 65536.

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

디지털화된 사운드의 품질입니다.사운드의 주파수와 샘플링 깊이가 높을수록 디지털화된 사운드의 품질이 좋아집니다. 전화 통신 품질에 해당하는 가장 낮은 디지털 오디오 품질은 초당 8000회의 샘플링 속도, 8비트의 샘플링 깊이 및 하나의 오디오 트랙 녹음("모노" 모드)에서 얻습니다. 초당 48,000회의 샘플링 속도, 16비트의 샘플링 깊이, 2개의 오디오 트랙 녹음(스테레오 모드)으로 오디오 CD 품질에 상응하는 최고 품질의 디지털 사운드를 구현합니다.

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

자율 학습 과제.

1. 16비트 인코딩 및 44.1kHz의 샘플링 속도를 사용하여 10초짜리 모노 오디오 파일의 볼륨을 계산합니다. (861KB)

2. 2채널(스테레오) 사운드는 샘플링 주파수 48kHz 및 24비트 해상도로 녹음됩니다. 녹음은 1분 동안 지속되며 결과는 파일에 기록되며 데이터 압축은 수행되지 않습니다. 아래 숫자 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 7분 동안 지속되며 결과는 파일에 기록되며 데이터 압축은 수행되지 않습니다. 아래 숫자 중 메가바이트로 표시되는 결과 파일의 크기에 가장 가까운 숫자는 무엇입니까?

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

4. 2채널(스테레오) 사운드 녹음은 11kHz의 샘플링 주파수와 16비트의 코딩 깊이로 이루어집니다. 녹음은 6분 동안 지속되며 결과는 파일에 기록되며 데이터 압축은 수행되지 않습니다. 아래 숫자 중 메가바이트로 표시되는 결과 파일의 크기에 가장 가까운 숫자는 무엇입니까?

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

오디오 정보 인코딩 문제 해결

I. 디지털 파일 크기

해결책:

크기 계산 공식(바이트 단위)디지털 오디오 파일:A=D*T*I/8.

바이트로 변환하려면 결과 값을 8비트로 나누어야 합니다.

22.05kHz = 22.05 * 1000Hz = 22050Hz

A=D*T*I/8=22050 x 10 x 8 / 8 = 220500바이트.

^ 답변: 파일 크기는 220500바이트입니다.

2. 44.1kHz의 샘플링 속도와 16비트의 해상도에서 재생 시간이 2분인 디지털 오디오 파일의 저장 공간을 결정합니다. (, p. 157, No. 88)

해결책:

A=D*T*I/8. – 디지털 오디오 파일을 저장할 메모리 양.

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

답변: ≈ 10Mb

6. 2분간의 디지털 오디오 녹음은 5.1MB의 디스크 공간을 차지합니다. 샘플링 주파수 - 22050Hz. 오디오 어댑터의 비트 심도는 무엇입니까

해결책:

비트 심도를 계산하는 공식은 다음과 같습니다. (메모리 바이트) : (초 단위 재생 시간): (샘플링 주파수):

5, 1MB = 5347737.6바이트

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

해결책:

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

^ 답변: a) 937.5KB; b) 2.8MB

9. 재생 시간이 3분인 고품질 디지털 오디오 파일을 저장하려면 얼마나 많은 저장 공간이 필요합니까?

해결책:

10. 디지털 오디오 파일에 낮은 품질의 오디오 녹음이 포함되어 있습니다(사운드가 어둡고 약함). 볼륨이 650KB인 경우 파일 소리의 길이는 얼마입니까?
해결책:

T=665600바이트/11025Hz/1바이트 ≈60.4초

^ 답: 소리의 길이는 60.5초입니다.

11. 인코딩 "깊이"가 16비트이고 샘플링 주파수가 48kHz인 경우 사운드 길이가 1분인 고품질 스테레오 오디오 파일의 정보량을 추정합니다. (, p. 74, 예 2.54)

해결책:

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

1분 길이의 사운드 파일 정보량은 다음과 같습니다.
187.5KB/s x 60s ≈ 11MB

답변: 11MB

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

해결책:

ㅏ).
1) 1초 길이의 사운드 파일 정보량은 다음과 같습니다.

700KB: 62.5KB/초 = 11.2초

답변: a) 10초; b) 1.5분

13. 스테레오 녹음의 1초가 CD에서 차지하는 정보의 바이트 수를 계산합니다(주파수 44032Hz, 값당 16비트). 1분은 얼마나 걸립니까? 최대 디스크 용량은 얼마입니까(최대 길이를 80분으로 가정)?

해결책:

메모리 양 계산 공식A=D*T*I:
(녹음 시간(초)) * (사운드카드 비트 심도(바이트)) * (샘플링 속도). 16비트 - 2바이트.
1) 1s x 2 x 44032Hz = 88064바이트(1초 스테레오 CD)
2) 60s x 2 x 44032Hz = 5283840바이트(1분 스테레오 CD)
3) 4800s x 2 x 44032Hz = 422707200바이트 = 412800KB = 403.125MB(80분)

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

^ II. 음질의 정의.

음질을 결정하려면 샘플링 주파수를 찾고 표 1을 사용해야 합니다.

256 (2 8 ) 신호 강도 수준 - 라디오 방송 음질, 65536 사용(2 16 ) 신호 강도 수준 - 오디오 CD 음질. 최고 품질의 주파수는 CD에 녹음된 음악에 해당합니다. 이 경우 아날로그 신호의 크기는 초당 44,100회 측정됩니다.

13. 사운드 지속 시간이 10초인 모노 오디오 파일의 볼륨을 알고 있는 경우 음질(방송 품질, 중간 품질, 오디오 CD 품질)을 결정합니다. 같음:
a) 940KB
b) 157KB.

해결책:
ㅏ).
1) 940KB = 962560바이트 = 7700480비트
2) 7700480bps: 10초 = 770048bps
3) 770048bps: 16비트 = 48128Hz - 샘플 속도 - 가장 높은 44.1kHz에 근접
^ 답변: 오디오 CD 품질
비).
1) 157KB = 160768바이트 = 1286144비트
2) 1286144비트: 10초 = 128614.4bps
3) 128614.4bps: 16비트 = 8038.4Hz
답변: 방송 품질
답변: a) CD 품질; b) 방송의 품질.

표적.소리 정보를 변환하는 과정을 이해하고 소리 정보의 양을 계산하는 데 필요한 개념을 습득한다. 주제에 대한 문제를 해결하는 방법을 배웁니다.

목표는 동기 부여입니다.시험 준비.

강의 계획

1. 교사의 설명이 있는 주제에 대한 프레젠테이션을 봅니다.부록 1

발표 자료: 소리 정보의 코딩.

90년대 초부터 개인용 컴퓨터는 소리 정보로 작업할 수 있었습니다. 사운드 카드, 마이크 및 스피커가 있는 모든 컴퓨터는 사운드 정보를 녹음, 저장 및 재생할 수 있습니다.

컴퓨터 메모리에서 음파를 이진 코드로 변환하는 과정:

컴퓨터 메모리에 저장된 소리 정보를 재생산하는 과정:

소리진폭과 주파수가 지속적으로 변화하는 음파입니다. 진폭이 클수록 사람의 소리가 커지고 신호의 주파수가 클수록 톤이 높아집니다. 현재 컴퓨터 소프트웨어를 사용하면 연속적인 소리 신호를 이진 형식으로 표현할 수 있는 일련의 전기 자극으로 변환할 수 있습니다. 연속적인 오디오 신호를 인코딩하는 과정에서 시간 이산화 . 연속적인 음파는 별도의 작은 시간 섹션으로 나뉘며 각 섹션에 대해 특정 진폭 값이 설정됩니다.

따라서 시간에 대한 신호 진폭의 지속적인 의존성 에)불연속적인 볼륨 레벨 시퀀스로 대체됩니다. 그래프에서 이것은 부드러운 곡선을 일련의 "단계"로 대체하는 것처럼 보입니다. 각 "단계"에는 음량 수준, 해당 코드(1, 2, 3 등)에 대한 값이 할당됩니다.

더 나아가). 사운드 볼륨 레벨은 각각 가능한 상태의 집합으로 간주할 수 있습니다. 코딩 프로세스에서 더 많은 볼륨 레벨이 할당될수록 각 레벨 값에 의해 더 많은 정보가 전달되고 사운드가 더 좋아집니다.

오디오 어댑터 (사운드 카드) - 컴퓨터에 연결되는 특수 장치로 소리가 입력되면 소리 주파수의 전기적 진동을 숫자 이진 코드로 변환하고 소리를 재생할 때 역변환(숫자 코드에서 전기적 진동으로)하도록 설계되었습니다.

녹음 과정에서 오디오 어댑터는 일정 주기로 전류의 진폭을 측정하고 수신된 값의 이진 코드를 레지스터에 입력합니다. 그런 다음 레지스터에서 수신된 코드가 컴퓨터의 RAM에 다시 기록됩니다. 컴퓨터 사운드의 품질은 오디오 어댑터의 특성에 따라 결정됩니다.

샘플링 속도
비트 심도(사운드의 깊이).

시간 샘플링 속도

1초 동안 입력 신호를 측정한 횟수입니다. 주파수는 헤르츠(Hz) 단위로 측정됩니다. 초당 한 번의 측정은 1Hz의 주파수에 해당합니다. 1초 - 1kHz(킬로헤르츠)에 1000회 측정. 오디오 어댑터의 일반적인 샘플링 속도:

11kHz, 22kHz, 44.1kHz 등

레지스터의 비트 깊이(사운드 깊이)는 가능한 사운드 레벨의 수를 설정하는 오디오 어댑터 레지스터의 비트 수입니다.

비트 심도는 입력 신호 측정의 정확도를 결정합니다. 비트 심도가 클수록 전기 신호의 크기를 숫자로 또는 그 반대로 개별 변환할 때마다 발생하는 오류가 작아집니다. 비트 깊이가 8(16)이면 입력 신호를 측정할 때 2 8 = 256(2 16 = 65536) 다른 값을 얻을 수 있습니다. 분명히 16비트 오디오 어댑터는 8비트 어댑터보다 사운드를 더 정확하게 인코딩하고 재생합니다. 최신 사운드 카드는 16비트 오디오 인코딩 깊이를 제공합니다. 서로 다른 신호 수준(주어진 인코딩에 대한 상태)의 수는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

N = 2 I = 2 16 = 65536, 여기서 I는 소리의 깊이입니다.

따라서 최신 사운드 카드는 65536개의 신호 레벨을 인코딩할 수 있습니다. 오디오 신호 진폭의 각 값에는 16비트 코드가 할당됩니다. 연속 오디오 신호의 이진 코딩을 사용하면 일련의 이산 신호 레벨로 대체됩니다. 코딩 품질은 단위 시간당 신호 레벨 측정 횟수에 따라 달라집니다. 샘플 속도.더 많은 측정이 1초에 이루어집니다(샘플링 속도가 높을수록 이진 코딩 절차가 더 정확합니다.

사운드 파일 -사운드 정보를 이진수 형식으로 저장하는 파일입니다.

2. 정보 측정 단위를 반복합니다.

1바이트 = 8비트

1KB = 2 10바이트 = 1024바이트

1MB = 2 10KB = 1024KB

1GB = 2 10MB = 1024MB

1TB = 2 10GB = 1024GB

1PB = 2 10TB = 1024TB

3. 발표자료, 교재를 보고 공부한 자료를 통합한다.

4. 문제 해결

프레젠테이션에서 솔루션을 보여주는 자습서.

작업 1.고음질(16비트, 48kHz)에서 소리 지속 시간이 1초인 스테레오 오디오 파일의 정보량을 결정합니다.

작업(직접).프레젠테이션에서 솔루션을 보여주는 자습서.
22.05kHz의 샘플링 속도와 8비트의 해상도에서 지속 시간이 10초인 디지털 오디오 파일의 정보량을 결정합니다.

5. 고정. 다음 수업에서 집에서 스스로 문제 해결하기

44.1kHz의 샘플링 속도와 16비트의 해상도에서 재생 시간이 2분인 디지털 오디오 파일의 저장 공간을 결정하십시오.

사용자의 메모리는 2.6MB입니다. 1분 길이의 디지털 오디오 파일을 녹음해야 합니다. 샘플링 속도와 비트 심도는 어떻게 됩니까?

디스크의 여유 메모리 양은 5.25MB이고 사운드 카드의 비트 심도는 16입니다. 샘플링 주파수 22.05kHz로 녹음된 디지털 오디오 파일의 사운드 길이는 얼마입니까?

디지털 오디오 파일을 녹음하는 1분은 디스크에서 1.3MB를 차지하며 사운드 카드의 비트 심도는 8입니다. 사운드가 녹음된 샘플링 속도는 얼마입니까?

재생 시간이 3분인 고품질 디지털 오디오 파일을 저장하려면 얼마나 많은 저장 공간이 필요합니까?

디지털 오디오 파일에 낮은 품질의 오디오 녹음이 포함되어 있습니다(사운드가 어둡고 약함). 볼륨이 650KB인 경우 파일 소리의 길이는 얼마입니까?

2분간의 디지털 오디오 녹음은 5.05MB의 디스크 공간을 차지합니다. 샘플링 주파수 - 22,050Hz. 오디오 어댑터의 비트는 무엇입니까?

디스크의 여유 메모리 양은 0.1GB이고 사운드 카드의 비트 심도는 16입니다. 샘플링 속도 44 100Hz로 녹음된 디지털 오디오 파일의 사운드 길이는 얼마입니까?

답변

92. 124.8초.

93. 22.05kHz.

94. 샘플링 속도 44.1kHz, 오디오 어댑터 비트 깊이 16으로 고음질을 구현합니다. 필요한 메모리 크기는 15.1MB입니다.

95. 다음 매개 변수는 일반적으로 어둡고 약한 사운드에 사용됩니다. 샘플링 주파수 - 11kHz, 오디오 어댑터 비트 깊이 - 8. 사운드 지속 시간은 60.5초입니다.

96번. 16비트.

97번. 20.3분.

문학

1. 교과서: I.G. Semakin, E.K. 편집, 정보학, 실용 통합 문서, 1권. 헤너)

2. 교육학 아이디어의 축제 "오픈 레슨"사운드. 사운드 정보의 이진 코딩. Supryagina Elena Aleksandrovna, 컴퓨터 과학 교사.

3. N. 우그리노비치. 정보학 및 정보 기술. 10-11 등급. 모스크바. 이항식. 지식 연구실 2003.

소리 정보 공식의 볼륨. 오디오 인코딩

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유사한 문서

(, p. 76, No. 2.82)

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

(, p. 76, No. 2.84)

13. 사운드 지속 시간이 10초인 모노 오디오 파일의 볼륨을 알고 있는 경우 음질(방송 품질, 중간 품질, 오디오 CD 품질)을 결정합니다. 같음: a) 940KB b) 157KB.

(, p. 76, No. 2.83)

(, p. 77, No. 2.85)

답변: 양자화 수준이 높을수록 사운드가 더 정확하게 전송됩니다.

12. 16비트 인코딩 및 32kHz 샘플링 속도를 사용하여 볼륨이 다음과 같은 경우 모노 오디오 파일의 재생 시간을 계산합니다.
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