Základní pojmy
Vzorkovací frekvence (f) určuje počet vzorků uložených za 1 sekundu;
1 Hz (jeden hertz) je jeden vzorek za sekundu,
a 8 kHz je 8000 vzorků za sekundu
Hloubka kódování (b) je počet bitů potřebných pro zakódování úrovně hlasitosti 1
Doba hraní (t)
Kapacita paměti pro ukládání dat 1 kanál (mono)
I = f b t
(pro uložení informace o zvuku o délce t sekund, zakódovaném vzorkovací frekvencí f Hz a hloubkou kódování b bitů, já bit paměti)Na dvoukanálové nahrávání (stereo) množství paměti potřebné k uložení dat jednoho kanálu se vynásobí 2
I = f b t 2
Zvukové kódování
Základní teoretická ustanovení
Časové vzorkování zvuku. Aby počítač mohl zpracovávat zvuk, musí být nepřetržitý zvukový signál převeden do digitální diskrétní formy pomocí časového vzorkování. Souvislá zvuková vlna je rozdělena na samostatné malé časové úseky, pro každý takový úsek je nastavena určitá hodnota intenzity zvuku.
Plynulá závislost hlasitosti zvuku na čase A (t) je tedy nahrazena diskrétní sekvencí úrovní hlasitosti. Na grafu to vypadá jako nahrazení hladké křivky sekvencí „kroků“.
Vzorkovací frekvence. Mikrofon připojený ke zvukové kartě se používá k záznamu analogového zvuku a jeho převodu do digitální podoby. Kvalita získaného digitálního zvuku závisí na počtu měření hladiny hlasitosti zvuku za jednotku času, tzn. vzorkovací frekvence. Čím více měření je provedeno za 1 sekundu (čím vyšší je vzorkovací frekvence), tím přesnější je „žebřík“ digitálního zvukový signál opakuje křivku analogového signálu.
Vzorkovací frekvence zvuku je počet měření hlasitosti zvuku za jednu sekundu, měřeno v hertzech (Hz). Označme vzorkovací frekvenci písmenem F.
Vzorkovací frekvence zvuku se může pohybovat od 8000 do 48000 měření hlasitosti zvuku za sekundu. Pro kódování je vybrána jedna ze tří frekvencí: 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.
Hloubka kódování zvuku. Každému „kroku“ je přiřazena specifická hodnota úrovně hlasitosti zvuku. Na úrovně hlasitosti zvuku lze nahlížet jako na soubor možných stavů N, pro jejichž zakódování je potřeba určité množství informací. b což se nazývá hloubka kódování zvuku
Hloubka kódování zvuku je množství informací požadovaných ke kódování jednotlivých úrovní hlasitosti digitálního zvuku.
Pokud je známa hloubka kódování, lze počet úrovní hlasitosti digitálního zvuku vypočítat podle vzorce N = 2b. Nechť je hloubka kódování zvuku 16 bitů, pak počet úrovní hlasitosti zvuku je:
N = 2 b = 2 16 = 65 536.
Během procesu kódování je každé úrovni hlasitosti přiřazen vlastní 16bitový binární kód, nejnižší úroveň zvuku bude odpovídat kódu 000000000000000 a nejvyšší - 1111111111111111.
Kvalita digitalizovaného zvuku.Čím vyšší je frekvence a hloubka vzorkování zvuku, tím lepší bude zvuk digitalizovaného zvuku. Nejnižší kvalita digitalizovaného zvuku odpovídající kvalitě telefonní spojení, se získá při vzorkovací frekvenci 8000krát za sekundu, hloubce vzorkování 8 bitů a záznamu jedné zvukové stopy (režim „mono“). Nejkvalitnější digitalizovaný zvuk, srovnatelný s kvalitou audio CD, je dosažen při vzorkovací frekvenci 48 000krát za sekundu, vzorkovací frekvenci 16 bitů a záznamu dvou zvukové stopy(režim „stereo“).
Je třeba mít na paměti, že čím vyšší je kvalita digitálního zvuku, tím větší je objem informací. zvukový soubor.
Samostudijní úkoly.
1. Vypočítejte velikost mono zvukového souboru o délce 10 s s 16bitovým kódováním a vzorkovací frekvencí 44,1 kHz. (861 kB)
2. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 48 kHz a rozlišením 24 bitů. Záznam trvá 1 minutu, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Které z následujících čísel se nejvíce blíží výsledné velikosti souboru vyjádřené v megabajtech?
1)0,3 2) 4 3) 16 4) 132
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 11 kHz a hloubkou kódování 24 bitů. Záznam trvá 7 minut, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Které z následujících čísel se nejvíce blíží výsledné velikosti souboru vyjádřené v megabajtech?
1) 11 2) 13 3) 15 4) 22
4. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 11 kHz a hloubkou kódování 16 bitů. Záznam trvá 6 minut, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Které z následujících čísel se nejvíce blíží výsledné velikosti souboru vyjádřené v megabajtech?
1) 11 2) 12 3) 13 4) 15
Základní pojmy
Vzorkovací frekvence (f) určuje počet vzorků uložených za 1 sekundu;
1 Hz (jeden hertz) je jeden vzorek za sekundu,
a 8 kHz je 8000 vzorků za sekundu
Hloubka kódování (b) je počet bitů potřebných pro zakódování úrovně hlasitosti 1
Doba hraní (t)
Kapacita paměti pro ukládání dat 1 kanál (mono)
I = f b t
(pro uložení informace o zvuku o délce t sekund, zakódovaném vzorkovací frekvencí f Hz a hloubkou kódování b bitů, já bit paměti)Na dvoukanálové nahrávání (stereo) množství paměti potřebné k uložení dat jednoho kanálu se vynásobí 2
I = f b t 2
Zvukové kódování
Základní teoretická ustanovení
Časové vzorkování zvuku. Aby počítač mohl zpracovávat zvuk, musí být nepřetržitý zvukový signál převeden do digitální diskrétní formy pomocí časového vzorkování. Souvislá zvuková vlna je rozdělena na samostatné malé časové úseky, pro každý takový úsek je nastavena určitá hodnota intenzity zvuku.
Plynulá závislost hlasitosti zvuku na čase A (t) je tedy nahrazena diskrétní sekvencí úrovní hlasitosti. Na grafu to vypadá jako nahrazení hladké křivky sekvencí „kroků“.
Vzorkovací frekvence. Mikrofon připojený ke zvukové kartě se používá k záznamu analogového zvuku a jeho převodu do digitální podoby. Kvalita získaného digitálního zvuku závisí na počtu měření hladiny hlasitosti zvuku za jednotku času, tzn. vzorkovací frekvence. Čím více měření je provedeno za 1 sekundu (čím vyšší je vzorkovací frekvence), tím přesněji „ladder“ digitálního audio signálu opakuje křivku analogového signálu.
Vzorkovací frekvence zvuku je počet měření hlasitosti zvuku za jednu sekundu, měřeno v hertzech (Hz). Označme vzorkovací frekvenci písmenem F.
Vzorkovací frekvence zvuku se může pohybovat od 8000 do 48000 měření hlasitosti zvuku za sekundu. Pro kódování je vybrána jedna ze tří frekvencí: 44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.
Hloubka kódování zvuku. Každému „kroku“ je přiřazena specifická hodnota úrovně hlasitosti zvuku. Na úrovně hlasitosti zvuku lze nahlížet jako na soubor možných stavů N, pro jejichž zakódování je potřeba určité množství informací. b což se nazývá hloubka kódování zvuku
Hloubka kódování zvuku je množství informací požadovaných ke kódování jednotlivých úrovní hlasitosti digitálního zvuku.
Pokud je známa hloubka kódování, lze počet úrovní hlasitosti digitálního zvuku vypočítat podle vzorce N = 2b. Nechť je hloubka kódování zvuku 16 bitů, pak počet úrovní hlasitosti zvuku je:
N = 2 b = 2 16 = 65 536.
Během procesu kódování je každé úrovni hlasitosti přiřazen vlastní 16bitový binární kód, nejnižší úroveň zvuku bude odpovídat kódu 000000000000000 a nejvyšší - 1111111111111111.
Kvalita digitalizovaného zvuku.Čím vyšší je frekvence a hloubka vzorkování zvuku, tím lepší bude zvuk digitalizovaného zvuku. Nejnižší kvalita digitalizovaného zvuku, odpovídající kvalitě telefonní komunikace, je získána při vzorkovací frekvenci 8000krát za sekundu, vzorkovací frekvenci 8 bitů a záznamu jedné zvukové stopy (režim „mono“). Nejvyšší kvality digitalizovaného zvuku, odpovídající kvalitě audio CD, je dosaženo při vzorkovací frekvenci 48 000krát za sekundu, vzorkovací frekvenci 16 bitů a záznamu dvou zvukových stop (režim „stereo“).
Je třeba mít na paměti, že čím vyšší je kvalita digitálního zvuku, tím větší je informační objem zvukového souboru.
Samostudijní úkoly.
1. Vypočítejte velikost mono zvukového souboru o délce 10 s s 16bitovým kódováním a vzorkovací frekvencí 44,1 kHz. (861 kB)
2. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 48 kHz a rozlišením 24 bitů. Záznam trvá 1 minutu, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Které z následujících čísel se nejvíce blíží výsledné velikosti souboru vyjádřené v megabajtech?
1)0,3 2) 4 3) 16 4) 132
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 11 kHz a hloubkou kódování 24 bitů. Záznam trvá 7 minut, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Které z následujících čísel se nejvíce blíží výsledné velikosti souboru vyjádřené v megabajtech?
1) 11 2) 13 3) 15 4) 22
4. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 11 kHz a hloubkou kódování 16 bitů. Záznam trvá 6 minut, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Které z následujících čísel se nejvíce blíží výsledné velikosti souboru vyjádřené v megabajtech?
1) 11 2) 12 3) 13 4) 15
Při řešení problémů se studenti spoléhají na následující koncepty:
Vzorkování času - proces, při kterém se během kódování spojitého audio signálu zvuková vlna rozdělí na samostatné malé časové úseky a pro každý takový úsek se nastaví určitá hodnota amplitudy. Čím větší je amplituda signálu, tím je zvuk hlasitější.
Hloubka zvuku (hloubka kódování) -počet bitů na kódování zvuku.
Úrovně hlasitosti (úrovně signálu)- zvuk může mít různé úrovně hlasitosti. Počet různých úrovní hlasitosti se vypočítá pomocí vzorce N= 2 já kdejá- hloubka zvuku.
Vzorkovací frekvence - počet měření úrovně vstupního signálu za jednotku času (po dobu 1 sekundy). Čím vyšší je vzorkovací frekvence, tím přesnější je postup. binární kódování... Frekvence se měří v hertzech (Hz). 1 měření za 1 sekundu -1 Hz.
1000 měření za 1 sekundu 1 kHz. Označme vzorkovací frekvenci písmenemD... Pro kódování je vybrána jedna ze tří frekvencí:44,1 kHz, 22,05 kHz, 11,025 kHz.
Předpokládá se, že rozsah frekvencí, ze kterých člověk slyší, pochází 20 Hz až 20 kHz.
Kvalita binárního kódování -hodnota, která je určena hloubkou kódování a vzorkovací frekvencí.
Audio adaptér (zvuková karta) - elektrické vibrační zařízení zvukový kmitočet do číselného binárního kódu při zadávání zvuku a naopak (od číselného kódu po elektrické vibrace) při přehrávání zvuku.
Specifikace audio adaptéru:vzorkovací frekvence a kapacita registru.).
Bitová šířka registru - počet bitů v registru audio adaptéru. Čím větší je kapacita číslic, tím menší je chyba každého jednotlivého převodu hodnoty elektrický proud do čísla a zpět. Pokud je bitová šířka já, poté při měření vstupního signálu, 2já = N různé hodnoty.
Velikost souboru mono digitálního zvuku (A) se měří podle vzorce:
A= D* T* já/8 , kdeD – vzorkovací frekvence (Hz),T- čas ozvučení nebo zvukového záznamu,jávelikost registru (rozlišení). Tento vzorec měří velikost v bajtech.
Velikost souboru digitálního stereo zvuku (A) se měří podle vzorce:
A=2* D* T* já/8 , signál je zaznamenán pro dva reproduktory, protože levý a pravý zvukový kanál jsou kódovány samostatně.
Pro studenty je užitečné rozdat tabulku 1, který ukazuje, kolik MB zabere zakódovaná jedna minuta zvukové informace při různých vzorkovacích frekvencích:
1. Velikost digitálního souboru
úroveň "3"
1. Určete velikost (v bajtech) digitálního zvukového souboru, jehož doba přehrávání je 10 sekund při vzorkovací frekvenci 22,05 kHz a rozlišení 8 bitů. Soubor není komprimován. (, str. 156, příklad 1)
Řešení:
Vzorec pro výpočet velikosti (v bajtech) digitální audio soubor: A= D* T* já/8.
Pro převod na bajty je třeba výslednou hodnotu vydělit 8 bity.
22,05 kHz = 22,05 * 1000 Hz = 22050 Hz
A= D* T* já/8 = 22050 x 10 x 8/8 = 220 500 bajtů.
Odpověď: Velikost souboru je 220 500 bajtů.
2. Určete velikost paměti pro uložení digitálního zvukového souboru, jehož doba přehrávání je dvě minuty při vzorkovací frekvenci 44,1 kHz a rozlišení 16 bitů. (, str. 157, č. 88)
Řešení:
A= D* T* já/osm. - velikost paměti pro uložení digitálního zvukového souboru.
44100 (Hz) x 120 (s) x 16 (bit) / 8 (bit) = 10584000 bajtů = 10335,9375 KB = 10,094 MB.
Odpověď: ≈ 10 MB
úroveň "4"
3. Uživatel má k dispozici paměť o velikosti 2,6 MB. Potřebujete nahrát 1 minutový digitální zvukový soubor. Jaká by měla být vzorkovací frekvence a bitová hloubka? (, str. 157, č. 89)
Řešení:
Vzorec pro výpočet vzorkovací frekvence a bitové hloubky: D * I = A / T
(velikost paměti v bajtech): (doba přehrávání v sekundách):
2,6 MB = 2726297,6 bajtů
D * I = A / T = 2726297,6 bajtů: 60 = 45438,3 bajtů
D = 45438,3 bajtů: I
Bitová velikost adaptéru může být 8 nebo 16 bitů. (1 bajt nebo 2 bajty). Vzorkovací frekvence tedy může být buď 45438,3 Hz = 45,4 kHz ≈ 44,1 kHz- standardní charakteristická vzorkovací frekvence nebo 22719,15 Hz = 22,7 kHz ≈ 22,05 kHz- standardní charakteristická vzorkovací frekvence
Odpovědět:
Vzorkovací frekvence | Bitová hloubka audio adaptéru |
|
Možnost 1 | 22,05 kHz | 16 bit |
Možnost 2 | 44,1 kHz | 8 bitů |
4. Volné místo na disku - 5,25 MB, kapacita zvukové karty - 16. Jaká je doba trvání digitálního zvukového souboru nahraného se vzorkovací frekvencí 22,05 kHz? (, str. 157, č. 90)
Řešení:
Vzorec pro výpočet trvání zvuku: T = A / D / I
(velikost paměti v bajtech): (vzorkovací frekvence v Hz): (kapacita zvukové karty v bajtech):
5,25 MB = 5505024 bajtů
5505024 bajtů: 22050 Hz: 2 bajty = 124,8 s
Odpověď: 124,8 sekund
5. Jedna minuta záznamu digitálního audio souboru zabírá 1,3 MB na disku, kapacita zvukové karty - 8. Jaká je vzorkovací frekvence nahraného zvuku? (, str. 157, č. 91)
Řešení:
Vzorec pro výpočet vzorkovací frekvence: D = A / T / I
(velikost paměti v bajtech): (doba záznamu v sekundách): (kapacita zvukové karty v bajtech)
1,3 MB = 1363148,8 bajtů
1363148,8 bajtů: 60:1 = 22719,1 Hz
Odpověď: 22,05 kHz
6. Dvě minuty záznamu digitálního zvukového souboru zaberou na disku 5,1 MB. Vzorkovací frekvence je 22050 Hz. Jaká je bitová hloubka audio adaptéru? (, str. 157, č. 94)
Řešení:
Vzorec pro výpočet bitové hloubky: (velikost paměti v bajtech): (doba přehrávání v sekundách): (vzorkovací frekvence):
5,1 MB = 5347737,6 bajtů
5347737,6 bajtů: 120 s: 22 050 Hz = 2,02 bajtů = 16 bitů
Odpověď: 16 bit
7. Volné místo na disku - 0,01 GB, kapacita zvukové karty - 16. Jaká je doba trvání digitálního zvukového souboru nahraného se vzorkovací frekvencí 44100 Hz? (, str. 157, č. 95)
Řešení:
Vzorec pro výpočet trvání zvuku T = A / D / I
(velikost paměti v bajtech): (vzorkovací frekvence v Hz): (kapacita zvukové karty v bajtech)
0,01 GB = 10737418,24 bajtů
10737418,24 bajtů: 44100: 2 = 121,74 s = 2,03 min
Odpověď: 20,3 minut
8. Odhadněte objem informací mono-audio souboru s délkou trvání 1 min. pokud jsou „hloubka“ kódování a vzorkovací frekvence zvukového signálu stejné:
a) 16 bitů a 8 kHz;
b) 16 bitů a 24 kHz.
(, str. 76, č. 2.82)
Řešení:
A).
16 bitů x 8 000 = 128 000 bitů = 16 000 bajtů = 15 625 kB/s
15 625 kB / s x 60 s = 937,5 kB
b).
1) Informační objem zvukového souboru o délce 1 sekundy je:
16 bitů x 24 000 = 384 000 bitů = 48 000 bajtů = 46,875 kB/s
2) Informační objem zvukového souboru o délce 1 minuty se rovná:
46 875 kB / s x 60 s = 2 812,5 kB = 2,8 MB
Odpověď: a) 937,5 KB; b) 2,8 MB
úroveň "5"
Tabulka 1 se používá
9. Kolik úložného prostoru je potřeba k uložení vysoce kvalitního digitálního zvukového souboru, když je doba přehrávání 3 minuty? (, str. 157, č. 92)
Řešení:
Vysoce kvalitní zvuk je dosažen se vzorkovací frekvencí 44,1 kHz a bitovou hloubkou zvukového adaptéru rovnou 16.
Vzorec pro výpočet velikosti paměti: (doba záznamu v sekundách) x (kapacita zvukové karty v bajtech) x (vzorkovací frekvence):
180 s x 2 x 44100 Hz = 15876000 bajtů = 15,1 MB
Odpověď: 15,1 MB
10. Digitální zvukový soubor obsahuje zvukový záznam Nízká kvalita(zvuk je tmavý a tlumený). Jak dlouho bude znít soubor, pokud je jeho velikost 650 Kb? (, str. 157, č. 93)
Řešení:
Pro ponurý a tlumený zvuk jsou charakteristické následující parametry: vzorkovací frekvence - 11, 025 KHz, bitová hloubka audio adaptéru - 8 bitů (viz tabulka 1). Pak T = A / D / I. Převedeme velikost na bajty: 650 KB = 665600 bajtů
Т = 665600 bajtů / 11 025 Hz / 1 bajt ≈ 60,4 s
Odpověď: Délka zvuku je 60,5 s
Řešení:
Informační objem zvukového souboru o délce 1 sekundy se rovná:
16 bitů x 48 000 x 2 = 1 536 000 bitů = 187,5 KB (vynásobeno 2 od sterea).
Informační objem zvukového souboru o délce 1 minuty se rovná:
187,5 KB/s x 60 s ≈ 11 MB
Odpověď: 11 MB
Odpověď: a) 940 KB; b) 2,8 MB.
12. Vypočítejte dobu přehrávání mono-audio souboru, pokud při 16bitovém kódování a vzorkovací frekvenci 32 kHz je jeho hlasitost:
a) 700 kB;
b) 6300 kB
(, str. 76, č. 2.84)
Řešení:
A).
1) Informační objem zvukového souboru o délce 1 sekundy je:
700 kB: 62,5 kB/s = 11,2 s
b).
1) Informační objem zvukového souboru o délce 1 sekundy je:
16 bitů x 32 000 = 512 000 bitů = 64 000 bajtů = 62,5 kB/s
2) Doba přehrávání 700 KB mono-audio souboru je:
6300 kB: 62,5 kB/s = 100,8 s = 1,68 min
Odpověď: a) 10 sekund; b) 1,5 minuty.
13. Vypočítejte, kolik bajtů informací zabere jedna sekunda stereo záznamu na CD (frekvence 44032 Hz, 16 bitů na hodnotu). Jak dlouho trvá jedna minuta? Jaká je maximální kapacita disku (za předpokladu maximální doby trvání 80 minut)? (, str. 34, cvičení číslo 34)
Řešení:
Vzorec pro výpočet velikosti paměti A=
D*
T*
já:
(doba záznamu v sekundách) * (kapacita zvukové karty v bajtech) * (vzorkovací frekvence). 16 bitů -2 bajty.
1) 1s x 2 x 44032 Hz = 88064 bajtů (1 sekunda stereo záznamu na CD)
2) 60 s x 2 x 44032 Hz = 5283840 bajtů (1 minuta stereo záznamu na CD)
3) 4800 s x 2 x 44032 Hz = 422707200 bajtů = 412800 kB = 403,125 MB (80 minut)
Odpověď: 88064 bajtů (1 sekunda), 5283840 bajtů (1 minuta), 403,125 MB (80 minut)
2. Stanovení kvality zvuku.
Chcete-li určit kvalitu zvuku, musíte najít vzorkovací frekvenci a použít tabulku číslo 1
256 (28) úrovní intenzity signálu - kvalita zvuku rozhlasového vysílání, pomocí 65536 (216) úrovní intenzity signálu - kvalita zvuku zvukového CD. Nejkvalitnější frekvence odpovídá hudbě zaznamenané na CD. Hodnota analogového signálu je v tomto případě měřena 44 100krát za sekundu.
úroveň "5"
13. Určete kvalitu zvuku (kvalita rozhlasového vysílání, průměrná kvalita, kvalita zvukového CD), pokud víte, že hlasitost monofonního zvukového souboru o délce 10 sekund. je rovný:
a) 940 kB;
b) 157 kB.
(, str. 76, č. 2.83)
Řešení:
A).
1) 940 kB = 962560 bajtů = 7700480 bitů
2) 7700480 bitů: 10 sekund = 770048 bps
3) 770048 bps: 16 bit = 48128 Hz - vzorkovací frekvence - blízko nejvyšší 44,1 kHz
Odpověď: kvalita audio CD
b).
1) 157 kB = 160768 bajtů = 1286144 bitů
2) 1286144 bitů: 10 s = 128614,4 bps
3) 128 614,4 bps: 16 bitů = 8 038,4 Hz
Odpověď: kvalita rozhlasového vysílání
Odpověď: a) CD kvalita; b) kvalita rádiového přenosu.
14. Určete délku zvukového souboru, který se vejde na 3,5” disketu. Všimněte si, že pro ukládání dat na takovou disketu je alokováno 2847 512bajtových sektorů.
a) s nízkou kvalitou zvuku: mono, 8 bitů, 8 kHz;
b) při vysoká kvalita zvuk: stereo, 16 bit, 48 kHz.
(, str. 77, č. 2,85)
Řešení:
A).
8 bitů x 8 000 = 64 000 bitů = 8 000 bajtů = 7,8 kB/s
3) Doba přehrávání mono-audio souboru o objemu 1423,5 KB se rovná:
1423,5 KB: 7,8 KB/s = 182,5 s ≈ 3 minuty
b).
1) Informační objem diskety je:
2847 sektorů x 512 bajtů = 1457664 bajtů = 1423,5 kB
2) Informační objem zvukového souboru o délce 1 sekundy je:
16 bitů x 48 000 x 2 = 1 536 000 bitů = 192 000 bajtů = 187,5 kB/s
3) Doba přehrávání stereo audio souboru o objemu 1423,5 kB se rovná:
1423,5 kB: 187,5 kB/s = 7,6 s
Odpověď: a) 3 minuty; b) 7,6 sekundy.
3. Binární kódování zvuku.
Při řešení problémů používá následující teoretický materiál:
Chcete-li zakódovat zvuk, analogový signál znázorněno na obrázku,
rovina se dělí na vertikální a vodorovné čáry... Vertikální dělení je vzorkování analogového signálu (frekvence měření signálu), horizontální dělení je kvantování podle úrovně. To znamená, že čím jemnější je mřížka, tím lépe je analogový zvuk aproximován pomocí čísel. Osmibitová kvantizace se používá k digitalizaci běžné řeči (telefonní rozhovor) a krátkovlnných rádiových přenosů. Šestnáctibitový - pro digitalizaci hudby a VHF (ultrakrátkovlnného) rozhlasového vysílání.
úroveň "3"
15. Analogový zvukový signál byl nejprve navzorkován pomocí 256 úrovní síly signálu (kvalita zvuku vysílání) a poté pomocí 65536 úrovní síly signálu (kvalita zvuku zvukového CD). Kolikrát se liší informační objemy digitalizovaného zvuku? (, str. 77, č. 2.86)
Řešení:
Délka kódu analogového signálu využívajícího 256 úrovní síly signálu je 8 bitů, při použití 65536 úrovní síly signálu je 16 bitů. Protože se délka kódu jednoho signálu zdvojnásobila, informační objemy digitalizovaného zvuku se liší 2krát.
Odpověď: 2krát.
Úroveň "4"
16. Podle Nyquist-Kotelnikovovy věty, aby byl analogový signál přesně rekonstruován z jeho diskrétní reprezentace (z jeho vzorků), musí být vzorkovací frekvence alespoň dvojnásobkem maximální zvukové frekvence tohoto signálu.
· Jaká by měla být vzorkovací frekvence lidského zvuku?
· Co by mělo být vyšší: vzorkovací frekvence řeči nebo vzorkovací frekvence zvuku symfonického orchestru?
Cíl: Seznámit studenty s charakteristikou hardwaru a softwaru pro práci se zvukem. Aktivity: získávání znalostí z kurzu fyziky (nebo práce s referenčními knihami). (, str. ??, problém 2)
Řešení:
Předpokládá se, že rozsah frekvencí, které člověk slyší, je od 20 Hz do 20 kHz. Tedy podle Nyquist-Kotelnikovovy věty, aby byl analogový signál přesně rekonstruován z jeho diskrétní reprezentace (z jeho vzorků), vzorkovací frekvence musí být alespoň dvojnásobkem maximální zvukové frekvence tohoto signálu. Maximální frekvence zvuku, kterou člověk slyší, je -20 KHz, což znamená, že zařízení ra a software musí poskytovat vzorkovací frekvenci alespoň 40 kHz, nebo spíše 44,1 kHz. Počítačové zpracování zvuku symfonického orchestru vyžaduje vyšší vzorkovací frekvenci než zpracování řeči, protože frekvenční rozsah v případě symfonického orchestru je mnohem větší.
Odpověď: ne méně než 40 kHz, vzorkovací frekvence symfonického orchestru je vyšší.
úroveň "5"
17. Obrázek ukazuje zvuk 1 sekundy řeči zaznamenaný diktafonem. Kódujte jej v binárním digitálním kódu s frekvencí 10 Hz a délkou kódu 3 bity. (, str. ??, problém 1)
Řešení:
Kódování při 10 Hz znamená, že musíme měřit výšku tónu 10krát za sekundu. Vyberme si stejně vzdálené časové okamžiky:
Délka kódu 3 bity znamená 23 = 8 kvantizačních úrovní. To znamená, že jako číselný kód výšky tónu v každém zvoleném okamžiku můžeme nastavit jednu z následujících kombinací: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Je jich tedy pouze 8, tedy , výšku tónu lze měřit pomocí 8 "úrovní":
Hodnoty výšek „zaokrouhlíme“ na nejbližší nižší úroveň:
Použitím tudy kódování, dostaneme následující výsledek (pro čitelnost jsou vloženy mezery): 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.
Poznámka. Je vhodné upozornit studenty na to, jak nepřesně kód vyjadřuje změnu amplitudy. To znamená, že vzorkovací frekvence 10 Hz a úroveň kvantizace 23 (3 bity) jsou příliš nízké. Typicky se pro zvuk (hlas) volí vzorkovací frekvence 8 kHz, to znamená 8000krát za sekundu, a úroveň kvantizace 28 (kód o délce 8 bitů).
Odpověď: 100 100 000 011 111 010 011 100 010 110.
18. Vysvětlete, proč úroveň kvantizace spolu se vzorkovací frekvencí odkazuje na hlavní charakteristiky reprezentace zvuku v počítači. cíle: upevnit porozumění studentům pojmů "přesnost prezentace dat", "chyba měření", "chyba prezentace"; kontrola binárního kódování a délky kódu se studenty. Typ činnosti: práce s definicemi pojmů. (, str. ??, problém 3)
Řešení:
V geometrii, fyzice, technice existuje pojem „přesnost měření“, úzce souvisí s pojmem „chyba měření“. Existuje ale také koncept "Věrnost prezentace". Například o výšce člověka můžeme říci, že: a) asi. 2 m, b) o něco více než 1,7 m, c) rovná se 1 m 72 cm, d) rovná se 1 m 71 cm 8 mm. To znamená, že k označení naměřené výšky lze použít 1, 2, 3 nebo 4 číslice.
Totéž platí pro binární kódování. Pokud se pro záznam výšky tónu v konkrétním čase použijí pouze 2 bity, pak, i když byla měření přesná, lze přenášet pouze 4 úrovně: nízká (00), podprůměrná (01), nadprůměrná (10), vysoká ( 11). Pokud použijete 1 bajt, můžete přenést 256 úrovní. Jak vyšší kvantizační úroveň, nebo, což je stejné jako čím více bitů je přiděleno pro záznam naměřené hodnoty, tím přesněji je tato hodnota přenášena.
Poznámka. Nutno podotknout, že měřicí přístroj musí podporovat i zvolenou kvantizační úroveň (délku měřenou pravítkem s decimetrovými dílky, nemá smysl ji znázorňovat s milimetrovou přesností).
Odpověď: čím vyšší je úroveň kvantizace, tím přesněji je zvuk reprodukován.
Literatura:
[ 1] Informatika. Workshop book ve 2 svazcích / Ed. ,: Svazek 1. - Laboratoř základních znalostí, 1999 - 304 s .: ill.
Workshop Informatika a informační technologie. Tutorial pro vzdělávací instituce /,. - M.: Binom. Laboratoř znalostí, 2002.400 s.: nemoc.
Informatika ve škole: Příloha časopisu „Informatika a vzdělávání“. č. 4 - 2003. - M .: Vzdělávání a informatika, 2003. - 96 s .: nemoc.
Atd. Informační kultura: čtení informací. Informační modely... Ročníky 9-10: Učebnice pro všeobecně vzdělávací instituce. - 2. vyd. - M .: Drop, 1996 .-- 208 s .: ill.
Senoseč v informatice pro školáky. - Jekatěrinburg: "U-Factoria", 2003. - 346. s. 54-56.
Informační objem zvukového souboru lze vypočítat pomocí následujícího vzorce (4):
V audio = D * T * n kanálů * i/k komprese, (4)
kde je V objem informací zvukový soubor, měřený v bajtech, kilobajtech, megabajtech; D - vzorkovací frekvence (počet bodů za sekundu pro popis zvukového záznamu); T - čas zvukového souboru; n kanálů - počet kanálů zvukového souboru (stereo - 2 kanály, systém 5.1 - 6 kanálů); i je hloubka zvuku, která se měří v bitech, k komprese je poměr komprese dat, bez komprese je 1.
Výpočet informačního objemu animace
Výpočet informačního objemu animace lze provést pomocí následujícího vzorce (5):
V anim = K * T * proti* i/k komprese, (5)
kde V anim je informační objem rastru grafický obrázek měřeno v bytech, kilobajtech, megabajtech; K je počet pixelů (bodů) v obrázku, který je určen rozlišením nosiče informace (obrazovka monitoru, skener, tiskárna); T - doba animace; proti- snímková frekvence za sekundu; i je barevná hloubka, která se měří v bitech na pixel, k komprese je poměr komprese dat, bez komprese je 1.
Výpočet informačního objemu video souboru
Informační objem video souboru lze vypočítat pomocí následujícího vzorce (5):
V video = V anim + V audio + V sub, (5)
kde V video je informační objem video souboru, měřený v bajtech, kilobajtech, megabajtech; V anim je objem informací animace (video série), měřený v bajtech, kilobajtech, megabajtech; V audio je informační objem zvukového souboru, měřený v bajtech, kilobajtech, megabajtech (videoklip může obsahovat soubory zvukových stop pro několik jazyků, pak vynásobíme velikost zvukového souboru počtem jazykových stop); V sub je informační objem souboru s titulky, měřený v bajtech, kilobajtech, megabajtech (pokud existuje několik souborů s titulky, přidejte velikosti každého souboru).
Praktická část
|
Parametry / Možnosti | ||||||||||
|
Snímková frekvence | ||||||||||
|
Velikost obrázku | ||||||||||
|
Barevná hloubka, bit | ||||||||||
|
Kompresní poměr obrazu | ||||||||||
|
Zvuková stopa | ||||||||||
|
Počet jazyků | ||||||||||
|
Hloubka zvuku, bit | ||||||||||
|
Vzorkovací frekvence audio streamu, Hz | ||||||||||
|
Kompresní poměr zvukové stopy | ||||||||||
|
Počet titulků, ks. | ||||||||||
|
Kódování textu titulků | ||||||||||
|
Počet znaků v souboru titulků, ks. | ||||||||||
|
Poměr komprese textu |
Metodické pokyny
Časové vzorkování je proces, při kterém se během kódování spojitého zvukového signálu zvuková vlna rozdělí na samostatné malé časové úseky a pro každý takový úsek se nastaví určitá hodnota amplitudy. Čím větší je amplituda signálu, tím je zvuk hlasitější.
Hloubka zvuku (hloubka kódování) - počet bitů na kódování zvuku.
Úrovně hlasitosti (úrovně signálu) - zvuk může mít různé úrovně hlasitosti. Počet různých úrovní hlasitosti se vypočítá podle vzorce N = 2 I, kde I je hloubka zvuku.
Vzorkovací frekvence - počet měření úrovně vstupního signálu za jednotku času (po dobu 1 sec). Čím vyšší je vzorkovací frekvence, tím přesnější je postup binárního kódování. Frekvence se měří v hertzech (Hz). 1 měření za 1 sekundu - 1 Hz.
Měření za 1 sekundu 1 kHz. Označme vzorkovací frekvenci písmenem D.
Předpokládá se, že rozsah frekvencí, ze kterých člověk slyší, pochází 20 Hz až 20 kHz.
Kvalita binárního kódování je hodnota, která je určena hloubkou kódování a vzorkovací frekvencí.
Audio adaptér (zvuková karta) je zařízení, které převádí elektrické vibrace zvukové frekvence na číselný binární kód při zadávání zvuku a naopak (z číselného kódu na elektrické vibrace) při přehrávání zvuku.
Vlastnosti audio adaptéru: vzorkovací frekvence a kapacita registru.
Velikost registru je počet bitů v registru zvukového adaptéru. Čím větší je kapacita číslic, tím menší je chyba každého jednotlivého převodu velikosti elektrického proudu na číslo a naopak. Pokud je bitová šířka I, pak při měření vstupního signálu lze získat 2 I = N různých hodnot.
Velikost digitálního mono audio souboru (A) se měří pomocí vzorce:
Kde D je vzorkovací frekvence (Hz), T je doba ozvučení nebo záznamu zvuku, I je hloubka kódování (rozlišení). Tento vzorec měří velikost v bajtech.
Velikost digitálního stereo audio souboru (A) se měří pomocí vzorce:
, signál je zaznamenán pro dva reproduktory, protože levý a pravý zvukový kanál jsou kódovány samostatně.
Velikost digitálního 4kanálového stereo audio souboru (A) se měří pomocí vzorce:
, množství paměti potřebné k uložení dat jednoho kanálu se vynásobí 4.
Příklady
1. Určete velikost (v bajtech) digitálního zvukového souboru, jehož doba přehrávání je 10 sekund při vzorkovací frekvenci 22,05 kHz a rozlišení 8 bitů. Soubor není komprimován.
Řešení.
Vzorec pro výpočet velikosti (v bajtech) digitální audio soubor: 
.
Pro převod na bajty je třeba výslednou hodnotu vydělit 8 bity.
(byte).
Odpověď: Velikost souboru je 220 500 bajtů.
2. Určete velikost paměti pro uložení digitálního zvukového souboru, jehož doba přehrávání je dvě minuty při vzorkovací frekvenci 44,1 kHz a rozlišení 16 bitů.
Řešení.
- velikost paměti pro uložení digitálního zvukového souboru.
Odpověď: ≈ 10 MB.
3. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 32 kHz a 16bitovým rozlišením. Záznam trvá 5 minut, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
Hloubka kódování je 16 bitů, tedy 2 bajty. Vzhledem k tomu, že záznam je dvoukanálový, množství paměti potřebné k uložení dat jednoho kanálu se vynásobí 2. Pro zjištění velikosti výsledného souboru je nutné vynásobit dobu, po kterou byl záznam prováděn. hloubka kódování a vzorkovací frekvence:
300 · 2 · 2 · 32 000 = 38 400 000 bajtů = 36,6 MB.
Odpověď: 36,6 MB.
4. Čtyřkanálový (quadro) zvukový záznam se vzorkovací frekvencí 24 kHz a 16bitovým rozlišením byl pořízen po dobu dvou minut. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
Protože vzorkovací frekvence je 24 kHz, za jednu sekundu se uloží 24 000 hodnot signálu.
Hloubka kódování - 16 bitů = 2 bajty, doba záznamu 2 minuty nebo 120 sekund. Protože záznam je čtyřkanálový, množství paměti potřebné k uložení dat jednoho kanálu se násobí 4, takže k uložení informace o takovém záznamu je potřeba 24 000 2 120 4 = 2304 0000 bajtů nebo 21,97 MB, což je téměř 22 MB.
Odpověď: 22 MB.
5. Volné místo na disku - 5,25 MB, kapacita zvukové karty - 16. Jaká je doba trvání digitálního zvukového souboru nahraného se vzorkovací frekvencí 22,05 kHz?
Řešení.
Vzorec pro výpočet trvání zvuku: T = A / D / I
(velikost paměti v bajtech): (vzorkovací frekvence v Hz): (kapacita zvukové karty v bajtech):
5,25 MB = 5505024 bajtů.
T = 5505024 bytů: 22050 Hz: 2 byty = 124,8 sec.
Řešení.
Informační objem zvukového souboru o délce 1 sekundy se rovná:
16 bitů · 48 000 · 2 = 1 536 000 bitů = 187,5 KB (vynásobeno 2 od sterea).
Informační objem zvukového souboru o délce 1 minuty se rovná:
187,5 KB/s 60 s ≈ 11 MB.
Odpověď: 11 MB.
7. Jednokanálový (mono) záznam zvuku byl proveden se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 32 bitů. V důsledku toho byl získán soubor o velikosti 20 MB, nebyla provedena žádná komprese dat. Určete dobu, po kterou byl záznam prováděn.
Protože vzorkovací frekvence je 16 kHz, za jednu sekundu se uloží 16 000 hodnot signálu.
Hloubka kódování je 32 bitů = 4 bajty, velikost souboru je 20 MB = 20971520 bajtů. Doba záznamu je určena následovně: Т = 20971520 / (16000 4) = 328 sekund nebo 5,5 minuty, což se blíží 5 minutám.
Odpověď: 5,5 minuty.
8. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 48 kHz a rozlišením 32 bitů, výsledky se zapisují do souboru, nepoužívá se komprese dat. Velikost nahraného souboru nesmí přesáhnout 16 MB. Určete dobu záznamu v sekundách.
Protože vzorkovací frekvence je 48 kHz, za jednu sekundu se uloží 48 000 hodnot signálu.
Hloubka kódování je 32 bitů, tedy 4 bajty. Protože záznam je dvoukanálový, množství paměti potřebné k uložení dat jednoho kanálu se vynásobí 2, a proto, protože velikost souboru nemůže přesáhnout 16 MB, jeden kanál zabere 8 MB nebo 8 · 2 20 bajtů. Pro nalezení maximální možné délky záznamu je nutné vydělit nalezený informační objem hloubkou kódování a vzorkovací frekvencí:
sek
Odpověď: 43,69 sec.
9. Čtyřkanálový (quadro) záznam zvuku byl pořízen se vzorkovací frekvencí 32 kHz a rozlišením 24 bitů. V důsledku toho byl získán soubor o velikosti 20 MB, nebyla provedena žádná komprese dat. Určete dobu, po kterou bylo nahrávání provedeno, v sekundách.
Protože vzorkovací frekvence je 32 kHz, uloží se 32 000 hodnot signálu za jednu sekundu.
Hloubka kódování je 24 bitů, tedy 3 bajty. Vzhledem k tomu, že záznam je čtyřkanálový, množství paměti potřebné k uložení dat jednoho kanálu se vynásobí 4, a proto, protože bylo požadováno 20 MB, jeden kanál zabere 5 MB nebo 5 · 2 20 bajtů. Pro zjištění doby, po kterou byl záznam prováděn, je nutné vydělit nalezený objem informací hloubkou kódování a vzorkovací frekvencí:
sek.
Doba záznamu je tedy přibližně 1 minuta.
Odpověď: 1 minuta.
Samostudijní úkoly
Možnost 1
1. Studenti skupiny studují jeden ze tří jazyků: anglický, německý nebo francouzský. Navíc se 12 studentů neučí anglicky. Zpráva, že náhodně vybraný student Petrov studuje angličtinu, nese log23 bitů informací a že Ivanov studuje francouzštinu - 1 bit. Kolik studentů studuje Němec?
2. V některých zemích se 7místná poznávací značka skládá z velká písmena(30 různých písmen) a desetinné číslice v libovolném pořadí. Každé takové číslo v počítačový program se zapisuje s minimálním možným a stejným celočíselným počtem bajtů (v tomto případě je použito kódování znak po znaku a všechny znaky jsou zakódovány stejným a minimálním možným počtem bitů). Určete množství paměti přidělené tímto programem pro záznam 40 čísel.
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 48 kHz a hloubkou kódování 16 bitů. Záznam trvá 2 minuty, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
5. Pro uložení obrázku o velikosti bodů je alokováno 128 × 128 4 Kbytes paměti. Určete, jaký je maximální počet barev v paletě.
Možnost 2
1. Balíček obsahuje 32 karet. Z balíčku bylo náhodně vylosováno eso, poté bylo položeno zpět a balíček byl zamíchán. Poté bylo znovu vylosováno stejné eso z balíčku. Kolik bitů informací skládají tyto dvě zprávy dohromady?
2. Maratonu se účastní 12 sportovců. Speciální zařízení registruje průjezd cílem a zaznamenává jeho číslo pomocí minimálního možného počtu bitů, stejného pro každého běžce. Jaký je informační objem zprávy zaznamenané zařízením poté, co 2/3 sportovců protnou cílovou čáru?
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 22 kHz a hloubkou kódování 16 bitů. Záznam trvá 2 minuty, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Čtyřkanálový (quadro) zvukový záznam byl pořízen se vzorkovací frekvencí 24 kHz a 16bitovým rozlišením. V důsledku toho byl získán soubor o velikosti 1800 MB, nebyla provedena žádná komprese dat. Určete přibližný počet zaznamenaných minut. Jako odpověď zadejte nejbližší celý počet minut k času záznamu.
5. 16barevný obrázek obsahuje 500 bajtů informací. Z kolika bodů se skládá?
Možnost 3
1. Balíček obsahuje 32 karet. Náhodně z něj vzali 2 karty. Kolik informací je ve zprávě, že eso a král jsou stejné barvy?
Závodů ve vrhu koulí se zúčastnilo 2.11 sportovců. Všechny výsledky byly zaznamenány speciálem automatické zařízení s použitím minimálního možného počtu bitů, stejný pro všechny sportovce. Jaký je informační objem zprávy, pokud je známo, že nejlepší výsledek byl 37 metrů?
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 11 kHz a hloubkou kódování 24 bitů. Záznam trvá 7 minut, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Skladba byla nahrána v mono formátu, digitalizována a uložena jako soubor bez použití komprese dat. Velikost výsledného souboru je 24 MB. Poté byla stejná hudební skladba znovu nahrána ve stereu (dvoukanálový záznam) a digitalizována s rozlišením 4krát vyšším a vzorkovací frekvencí 1,5krát nižší než poprvé. Nebyla provedena žádná komprese dat. Zadejte velikost přepsaného souboru v MB. Do odpovědi zapište pouze celé číslo, měrnou jednotku psát nemusíte.
5. Určete požadované množství (v megabajtech) video paměti pro implementaci grafický režim monitor s rozlišením 1024 × 768 pixelů s počtem zobrazených barev 4294967296.
Možnost 4
1. Ve složení 16 vozů, mezi nimi K - kupé, P - vyhrazené místo a SV - spaní. Zpráva, že váš přítel dorazí do CB, obsahuje 3 bity informací. Určete, kolik vozů SV je ve vlaku.
2. Zkoušku složilo 64 studentů. Maximální skóre, které bylo možné během zkoušky získat, bylo 100. Skóre (počet, nikoli počet) každého studenta bylo kódováno pomocí binární kód minimální možný počet bitů, stejný pro všechny. Určete objem informací zprávy obsahující skóre každého studenta.
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 32 bitů. Záznam trvá 8 minut, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Dvoukanálový (stereo) zvukový záznam byl pořízen se vzorkovací frekvencí 64 kHz a rozlišením 32 bitů. V důsledku toho byl získán soubor o velikosti 60 MB, nebyla provedena žádná komprese dat. Jak dlouho (v minutách) bylo nahrávání provedeno? Jako odpověď zadejte nejbližší celé číslo k času záznamu.
5. Určete množství video paměti v kB pro grafický soubor Velikost 480 × 1240 pixelů a 16bitová barevná hloubka.
Možnost 5
1. Studenti ve třídě 21 se učí němčinu nebo francouzštinu. Zpráva, že se student A učí němčinu, nese log 2 3 bity informace. Kolik lidí se učí francouzsky?
2. V některých zemích se 10znaková poznávací značka skládá z velkých písmen (používá se 19 různých písmen) a desetinných číslic v libovolném pořadí. Každé takové číslo v počítačovém programu je zaznamenáno s minimálním možným a stejným celočíselným počtem bajtů (v tomto případě je použito kódování znak po znaku a všechny znaky jsou zakódovány stejným a minimálním možným počtem bitů). Určete množství paměti přidělené tímto programem pro záznam 40 čísel.
4. Dvoukanálový (stereo) zvukový záznam byl pořízen se vzorkovací frekvencí 64 kHz a 16bitovým rozlišením. V důsledku toho byl získán soubor o velikosti 60 MB, nebyla provedena žádná komprese dat. Jak dlouho (v minutách) bylo nahrávání provedeno? Jako odpověď zadejte nejbližší celé číslo k času záznamu.
5. Určete velikost video paměti v kilobajtech pro grafický soubor o velikosti 480x640 pixelů a paletě 32 barev.
Možnost 6
1. Krabice obsahovala 64 fixů. Všechny značky jsou různých barev. Kolik informací obsahuje zpráva, že z ní byla vyjmuta červená fixa?
2. Při registraci u počítačový systém každému uživateli je přiděleno heslo skládající se z 9 znaků a obsahující pouze znaky A, B, C, D. E, F. Každé takové heslo v počítačovém programu je zaznamenáno v minimálním možném a stejném celém počtu bajtů (v tomto případě se používá kódování znak po znaku a všechny znaky jsou kódovány stejně a minimální možný počet bitů). Určete množství paměti přidělené tímto programem pro záznam 50 hesel
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 44,1 kHz a hloubkou kódování 16 bitů. Záznam trvá 2 minuty, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Jednokanálový (mono) záznam zvuku byl proveden se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 32 bitů. V důsledku toho byl získán soubor o velikosti 1 MB, nebyla provedena žádná komprese dat. Určete přibližný počet zaznamenaných minut. Jako odpověď zadejte nejbližší celý počet sekund k času záznamu.
5. Po transformaci grafického obrázku se počet barev snížil z 256 na 32. Kolikrát se zmenšila velikost paměti, kterou zabíral?
Možnost 7
1. Dům má 16 pater. V každém patře je několik bytů. Zpráva, že Sasha žije v bytě 40, obsahuje 6 bitů informací. Kolik bytů je v každém patře?
2. Při registraci do počítačového systému používaného v týmové olympiádě je každému studentovi přidělen jedinečný identifikátor - celé číslo od 1 do 1000. Pro uložení každého identifikátoru studenta je použit stejný a minimální možný počet bitů. Každý tým má 4 studenty. ID týmu se skládá z sekvenčních studentských ID a 12 dalších bitů. Systém používá stejný a minimální počet bajtů k záznamu každého identifikátoru příkazu. Kolik bajtů by měl systém přidělit k záznamu 20 identifikátorů příkazů?
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 8 kHz a hloubkou kódování 16 bitů. Záznam trvá 2 minuty, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
5. Barevný skener má rozlišení 512x1024 bodů na palec. Velikost paměti, kterou zabírá naskenovaný obrázek o velikosti 4 × 2 palce, je přibližně 8 MB. Jaká je bitová hloubka barvy skeneru?
Možnost 8
1. V košíku je 32 kuliček vlny. Mezi nimi jsou 4 červené. Kolik informací je ve zprávě, že klubko červené vlny bylo vytaženo?
2. SPZ se skládá z několika písmen (počet písmen je na všech SPZ stejný) následovaných třemi číslicemi. V tomto případě se používá 10 čísel a pouze 5 písmen: H, O, M, E a P. Musíte mít alespoň 100 tisíc různých čísel. Jaký je nejmenší počet písmen na SPZ?
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 32 bitů. Záznam trvá 4 minuty, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Jednokanálový (mono) záznam zvuku byl proveden se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 32 bitů. V důsledku toho byl získán soubor o velikosti 20 MB, nebyla provedena žádná komprese dat. Určete přibližný počet zaznamenaných minut. Jako odpověď zadejte nejbližší celý počet minut k času záznamu.
Možnost 9
1. Krabička obsahuje 64 barevných tužek. Zpráva, že byla vytažena bílá tužka, nese 4 bity informace. Kolik bílých tužek bylo v košíku?
2. SPZ se skládá ze tří písmen, po nichž následují tři číslice. V tomto případě je použito 10 čísel a pouze 6 písmen: I, N, D, E, K a C. Pro uložení jednoho čísla se používá minimální možný počet bitů, stejný pro všechna čísla. Kolik bajtů paměti potřebujete k uložení 400 SPZ? Čísla jsou uložena bez oddělovačů.
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 48 kHz a 16bitovým rozlišením. Záznam trvá 2 minuty, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech
4. Jednokanálový (mono) záznam zvuku byl proveden se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 24 bitů. V důsledku toho byl získán soubor o velikosti 3 MB, komprese dat nebyla provedena. Určete přibližný počet zaznamenaných minut. Jako odpověď zadejte nejbližší celý počet sekund k času záznamu.
5. Barvu pixelu monitoru určují tři složky: zelená, modrá a červená. Pro červenou a modrou složku bylo přiřazeno 5 bitů. Kolik bitů je přiděleno zelené složce, pokud rastrový obrázek 8x8 pixelů zabírá 128 bajtů?
Možnost 10
1. Rukavice (bílé a černé) jsou v krabici. Mezi nimi jsou 2 černé páry. Zpráva, že pár černých rukavic byl vyjmut z krabice, nese 4 bity informace. Kolik párů rukavic bylo v krabici?
2. Při registraci do počítačového systému používaného v týmové olympiádě je každému studentovi přidělen jedinečný identifikátor - celé číslo od 1 do 1000. Pro uložení každého identifikátoru je použit stejný a minimální možný počet bitů. ID týmu se skládá z sekvenčních studentských ID a 8 dalších bitů. Systém používá stejný a minimální počet bajtů k záznamu každého identifikátoru příkazu. Všechny týmy mají stejný počet účastníků. Kolik účastníků je v každém týmu, pokud uložení ID 20 zúčastněných týmů zabralo 180 bajtů?
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 32 bitů. Záznam trvá 12 minut, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Provádí se jednokanálový (mono) digitální záznam zvuku. Hodnota signálu je zachycena 48 000krát za sekundu, pro záznam každé hodnoty je použito 32 bitů. Výsledky se zapisují do souboru, neprovádí se žádná komprese dat. Velikost nahraného souboru nesmí přesáhnout 16 MB. Určete přibližný počet zaznamenaných minut. Jako odpověď zadejte nejbližší celý počet sekund k času záznamu.
5. Po převodu rastrového 256barevného grafického souboru do černobílého dvoubarevného formátu se jeho velikost zmenšila o 70 bajtů. Jaká byla velikost původního souboru v bajtech?
Možnost 11
1. Ve třídě je 30 lidí. Za test z matematiky bylo obdrženo 6 pětek, 15 čtyřek, 8 trojek a 1 dvojka. Kolik informací ve zprávě, že Ivanov dostal čtyřku?
2. Cyklokrosu se účastní 119 sportovců. Speciální zařízení registruje průjezd každého účastníka mezicíle a zaznamenává jeho číslo pomocí minimálního možného počtu bitů, stejného pro každého sportovce. Jaký je informační objem zprávy zaznamenané zařízením poté, co 70 cyklistů projede mezicílem?
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 32 bitů. Záznam trvá 11 minut, jeho výsledky se zapisují do souboru, data nejsou komprimována. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Provádí se jednokanálový (mono) digitální záznam zvuku. Hodnota signálu je zachycena 16 000krát za sekundu, pro záznam každé hodnoty je použito 32 bitů. Výsledky se zapisují do souboru, neprovádí se žádná komprese dat. Velikost nahraného souboru nesmí přesáhnout 3 MB. Určete přibližný počet zaznamenaných minut. Jako odpověď zadejte nejbližší celý počet sekund k času záznamu.
5. V procesu převodu rastrového grafického souboru se jeho velikost zmenšila 1,5krát. Kolik barev bylo původně v paletě, pokud byl po převodu získán obrázek stejného rozlišení v paletě 256 barev?
Možnost 12
1. Zpráva, že váš přítel bydlí v 6. patře, obsahuje 4 bity informace. Kolik pater je v domě?
2. Při registraci do počítačového systému je každému uživateli přiděleno heslo skládající se ze 6 znaků a obsahující pouze znaky ze sady 7 písmen H, O, P, C, T, Y, X. Databáze pro ukládání informací o každém uživatel má stejný a nejmenší možný celočíselný počet bajtů. V tomto případě se používají hesla znak po znaku, všechny znaky jsou zakódovány stejným a minimálním možným počtem bitů. Kromě vlastního hesla pro každého uživatele systém ukládá další informace, pro které je přiděleno 10 bajtů. Určete množství paměti potřebné k uložení informací o 100 uživatelích
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 128 Hz. Při záznamu bylo použito 64 vzorkovacích úrovní. Záznam trvá 6 minut 24 sekund, jeho výsledky se zapisují do souboru a každý signál je zakódován minimálním možným a stejným počtem bitů. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Dvoukanálový (stereo) zvukový záznam byl pořízen se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 24 bitů. V důsledku toho byl získán soubor o velikosti 60 MB, nebyla provedena žádná komprese dat. Určete přibližný počet zaznamenaných minut. Jako odpověď zadejte nejbližší celý počet minut k času záznamu.
5. Fotografie 10x10 cm byla naskenována v rozlišení 400dpi s barevnou hloubkou 24 bitů. Určete informační kapacitu výsledného rastrového souboru v kilobajtech. Poznámka: vezměte 1 palec = 2,5 cm.
Možnost 13
1. Balíček obsahuje 32 karet. Z balíčku je náhodně vytažena karta. Kolik informací nese zpráva, že vytažená karta je eso?
2. V bazénu je sledována teplota vody. Výsledkem jednoho měření je celé číslo od +10 do +35 stupňů, které je zapsáno s použitím minimálního možného počtu bitů. Bylo provedeno 27 měření. Určete informační objem všech výsledků pozorování.
3. Jednokanálový (mono) zvukový záznam je pořízen se vzorkovací frekvencí 256 Hz. Při záznamu bylo použito 128 vzorkovacích úrovní. Záznam trvá 8 minut, jeho výsledky se zapisují do souboru a každý signál je zakódován minimálním možným a stejným počtem bitů. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v kilobajtech.
4. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 24 bitů, výsledky se zapisují do souboru, nepoužívá se komprese dat. Velikost nahraného souboru nesmí přesáhnout 4 MB. Určete přibližný počet zaznamenaných minut. Jako odpověď zadejte nejbližší celý počet sekund k času záznamu.
5. Chcete-li zakódovat barvu pozadí webové stránky, použijte atribut
Možnost 14
1. Jaké množství informací sděluje sdělení, že člověk bydlí v prvním nebo druhém vchodě, pokud je v domě 16 vchodů?
2. Při registraci do počítačového systému je každému uživateli přiděleno heslo skládající se z 15 znaků a obsahující pouze znaky ze sady 12 znaků: A, B, C, D, E, F, G, H, K, L, M, N. Databáze pro ukládání informací o každém uživateli má přidělen stejný a minimální možný celočíselný počet bajtů. V tomto případě se používá znak po znaku kódování hesel, všechny znaky jsou kódovány stejným a minimálním možným počtem bitů. Kromě samotného hesla jsou v systému pro každého uživatele uloženy další informace, pro které je přidělen celý počet bajtů; toto číslo je stejné pro všechny uživatele. Uložení informací o 20 uživatelích trvalo 400 bajtů. Kolik bajtů je přiděleno pro uložení dalších informací o jednom uživateli? Do odpovědi zapište pouze celé číslo - počet bajtů.
3. Čtyřkanálový (quadro) zvukový záznam se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 24 bitů byl pořízen po dobu tří minut. Nebyla provedena žádná komprese dat. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech
4. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 24 bitů, výsledky se zapisují do souboru, nepoužívá se komprese dat. Velikost nahraného souboru nesmí přesáhnout 8 MB. Určete přibližný počet zaznamenaných minut. Jako odpověď zadejte nejbližší celý počet sekund k času záznamu.
5. V barevném modelu RGB grafický editor Paint.NET má nastaveny tyto desetinné parametry barev: 127, 127, 127. Jaké barvě budou tyto parametry odpovídat?
Možnost 15
1. Pro přenos signálů ve flotile se používají speciální signální praporky vyvěšené v jednom řádku (důležité je pořadí). Kolik různých signálů může loď vysílat pomocí tří signálních vlajek, pokud má loď čtyři vlajky? odlišné typy(existuje neomezený počet vlajek každého typu)?
2. Při registraci do počítačového systému je každému uživateli přiděleno heslo skládající se z 11 znaků a obsahující pouze znaky I, K, L, M, N. Každé takové heslo v počítačovém programu je zaznamenáno v minimálním možném a stejném celý počet bajtů (v tomto případě je použito kódování znak po znaku a všechny znaky jsou kódovány stejným a minimálním možným počtem bitů). Určete množství paměti přidělené tímto programem pro záznam 60 hesel.
3. Čtyřkanálový (quadro) záznam zvuku se vzorkovací frekvencí 32 kHz a 32bitovým rozlišením byl pořízen během jedné minuty. Nebyla provedena žádná komprese dat. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 48 kHz a rozlišením 32 bitů, výsledky se zapisují do souboru, nepoužívá se komprese dat. Velikost nahraného souboru nesmí přesáhnout 16 MB. Určete přibližný počet zaznamenaných minut. Jako odpověď zadejte nejbližší celý počet sekund k času záznamu.
5. Je videopaměť 256 KB dostatečná pro provoz monitoru v režimu 640´ 480 s paletou 16 barev?
Možnost 16
1. Každý prvek světelné tabule může být osvětlen jednou ze 4 barev. Jaký je nejmenší počet prvků, které musí fungovat k přenosu 500 různých signálů?
2. Cyklokrosu se účastní 779 sportovců. Speciální zařízení registruje průjezd každého účastníka mezicíle a zaznamenává jeho číslo pomocí minimálního možného počtu bitů, stejného pro každého sportovce. Jaký je informační objem zprávy (v bajtech) zaznamenaný zařízením poté, co 280 cyklistů projelo mezicílem?
3. Je pořízen čtyřkanálový (quad) zvukový záznam se vzorkovací frekvencí 16 kHz a 16bitovým rozlišením. Záznam trvá 1 minutu, jeho výsledky se zapisují do souboru, neprovádí se žádná komprese dat. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 32 bitů, výsledky se zapisují do souboru, nepoužívá se komprese dat. Velikost souboru s nahrávkou nesmí přesáhnout 3 MB. Sekundy
5. Jaká je minimální velikost paměti (v bajtech) dostatečná pro uložení černé a bílé bitmapa 32 x 32 pixelů, pokud je známo, že obrázek nepoužívá více než 16 odstínů šedé.
Možnost 17
1. V krabici jsou bílé a černé kuličky. Jsou mezi nimi 2 černoši Zpráva, že dostali toho černého, nese 4 bity informace. Kolik bílých kuliček je v krabici?
2. Při registraci do počítačového systému je každému uživateli přiděleno heslo skládající se ze 13 znaků a obsahující pouze znaky Z, X, C, V, B. Každé takové heslo v systému je zaznamenáno v minimálním možném a stejném počtu bajtů (v tomto případě je použito kódování znak po znaku a všechny znaky jsou kódovány stejným a minimálním možným počtem bitů). Určete množství paměti přidělené systémem pro záznam 75 hesel.
3. Čtyřkanálový (quad) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 32 kHz a rozlišením 24 bitů. Záznam trvá 1 minutu, jeho výsledky se zapisují do souboru, neprovádí se žádná komprese dat. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se pořizuje se vzorkovací frekvencí 48 kHz a 16bitovým rozlišením, výsledky se zapisují do souboru, nepoužívá se komprese dat. Velikost nahraného souboru nesmí přesáhnout 2 MB. Sekundy.
5. Monitor pracuje s paletou 16 barev v režimu 640 * 400 pixelů. Kódování obrázku zabere 1250 kB. Kolik stránek video paměti zabere?
Možnost 18
1. K svátku se nafoukly bílé a modré balónky. Bílé koule 24. Zpráva, že modrá koule praskla, nese 2 bity informace. Kolik balónků bylo nafouknuto?
2. Při registraci do počítačového systému je každému uživateli přiděleno heslo, které se skládá z 15 znaků a obsahuje pouze symboly Ш, К, О, Л, А(je tedy použito 5 různých symbolů). Každé takové heslo v počítačovém systému je zaznamenáno s minimálním možným a stejným celým počtem bajtů (v tomto případě je použito kódování znak po znaku a všechny znaky jsou zakódovány stejným a minimálním možným počtem bitů). Určete množství paměti přidělené tímto systémem pro záznam 30 hesel.
3. Je pořízen čtyřkanálový (quad) zvukový záznam se vzorkovací frekvencí 64 kHz a rozlišením 32 bitů. Záznam trvá 1 minutu, jeho výsledky se zapisují do souboru, neprovádí se žádná komprese dat. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Dvoukanálový (stereo) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 48 kHz a rozlišením 32 bitů, výsledky se zapisují do souboru, nepoužívá se komprese dat. Velikost nahraného souboru nesmí přesáhnout 6 MB. Určete přibližný počet zaznamenaných minut. Jako odpověď zadejte nejbližší celý počet sekund k času záznamu.
5. Velikost video paměti je 256 Kb. Počet použitých barev je -16. Vypočítejte možnosti rozlišení displeje. Za předpokladu, že počet stránek obrázku může být 1, 2 nebo 4.
Možnost 19
1. V krabici je 32 tenisových míčků, mezi nimiž jsou žluté míčky. Náhodně se losuje jeden míček. Zpráva „NOT yellow ball retrieved“ nese 4 bity informace. Kolik žlutých kuliček je v krabici?
2. Při registraci do počítačového systému je každému uživateli přiděleno heslo skládající se z 15 znaků a obsahující pouze znaky A, B, C, D, D, E. Každé takové heslo v počítačovém programu je zaznamenáno v minimálním možném a stejný celý počet bajtů při použití kódování znak po znaku a všechny znaky jsou kódovány stejným a minimálním možným počtem bitů. Určete, kolik bajtů potřebujete k uložení 20 hesel.
3. Čtyřkanálový (quad) záznam zvuku se provádí se vzorkovací frekvencí 32 kHz a 16bitovým rozlišením. Záznam trvá 1 minutu, jeho výsledky se zapisují do souboru, neprovádí se žádná komprese dat. Určete velikost výsledného souboru vyjádřenou v megabajtech.
4. Čtyřkanálový (quadro) záznam zvuku byl pořízen se vzorkovací frekvencí 16 kHz a rozlišením 24 bitů. Výsledkem byl soubor o velikosti 48 MB, nebyla provedena žádná komprese dat. Určete, kolik přibližně minut