Звуковая информация

Звук представляет собой непрерывный сигнал — звуковую волну с меняющейся амплитудой и частотой.

Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека.

Чем больше частота сигнала, тем выше тон.

Частота звуковой волны выражается числом колебаний в секунду и измеряется в герцах (Гц, Hz).

Человеческое ухо способно воспринимать звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, который называют звуковым.

Количество бит, отводимое на один звуковой сигнал, называют глубиной кодирования звука. Современные звуковые карты обеспечивают 16-, 32- или 64-битную глубину кодирования звука.

При кодировании звуковой информации непрерывный сигнал заменяется дискретным, то есть превращается в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

Процесс перевода звуковых сигналов от непрерывной формы представления к дискретной, цифровой форме называют оцифровкой. Важной характеристикой при кодировании звука является частота дискретизации — количество измерений уровней сигнала за 1 секунду:

• 1 (одно) измерение в секунду соответствует частоте 1 Гц;
• 1000 измерений в секунду соответствует частоте 1 кГц.

Частота дискретизации звука — это количество измерений громкости звука за одну секунду. Количество измерений может лежать в диапазоне от 8 кГц до 48 кГц.

Чем больше частота и глубина дискретизации звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука. 

Необходимо помнить, что чем выше качество цифрового звука, тем больше информационный объем звукового файла.

Оценить информационный объём моноаудиофайла (V) можно следующим образом: 

V = t ⋅ f ⋅ k, 

где, t — общая длительность звучания (секунд), 

        f — частота дискретизации (Гц), 

        k — глубина кодирования (бит).

Пример 1

Производится одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и глубиной кодирования 24 бита. Запись длится 1 минуту, ее результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Чему равен информационный объём полученного файла, выраженному в мегабайтах?

Дано:	Решение:
f=16 кГц	V=60⋅16000⋅24 бит = 60⋅16000⋅3 байта=2880000 байт=2812 Кбайт  =2,7 Мбайт
k=24 бит
t=60 сек
Найти: N - ?	Ответ: 2,7 Мбайт

При кодировании стереозвука процесс дискретизации производится отдельно и независимо для левого и правого каналов, что, соответственно, увеличивает объём звукового файла в два раза по сравнению с монозвуком.

Пример 2

Чему равен информационный объём цифрового стереозвукового файла длительностью звучания 1 секунда с глубиной кодирования звука 16 битов, с частотой дискретизации 24000 измерений в секунду?

Дано:	Решение:
k=16 бит f=24 кГц t=1 сек	V=1⋅24000⋅16 бит ⋅2 = 768000 бит = 96000 байт = 93,75 Кбайт.
Найти: V-?	Ответ: 93,75 Кбайт.

➽Для закрепления материала можете прорешать еще несколько примеров

Задача 1

Задача 2