Что такое звук?
Звук – механические колебания в твёрдой, жидкой или газообразной среде. Все, что мы слышим – звуковые колебания. Однако, мир таких колебаний гораздо шире.
Полную картину колебаний можно видеть на следующем рисунке[1]:
Но какие бы не были колебания – они представляют непрерывный аналоговый сигнал синусоидальной формы. На рисунке ниже представлен звук с частотой 440 Гц (Нота «Ля» первой октавы[2]).
Однако в жизни мы практически не сталкиваемся с однотонными звуками.
На рисунке изображены сложные звуковые колебания[3]
У колебаний есть два важных свойства: амплитуда и частота.
Чем больше амплитуда, тем громче звук.
Чем больше частота, тем выше (тоньше) звук.
Частота – это количество колебаний в секунду.
Для того, чтобы непрерывный аналоговый сигнал превратился в цифровой необходимо произвести дискретизацию: преобразование непрерывного аналогового звука в цифровой – дискретный.
И тут начинается самое интересное.
Аналоговый звук – непрерывный, а цифровой звук – дискретный (прерывистый). Чтобы из аналогового звука получить цифровой – надо сделать его дискретным (прерывистым). Для этого звуковые колебания делят по времени на части (эти части очень маленькие) и производят замер громкости в данный момент времени. По-научному: производят квантование.
Квантова́ние (англ. quantization) – в информатике – разбиение диапазона значений непрерывной или дискретной величины на конечное число интервалов (По материалам Википедия).
Такое количество измерений громкости звука в секунду называется частотой дискретизации звука. Частоту дискретизации измеряют в Герцах (Гц).
Громкость тоже делят на равные (очень мелкие) части (производят квантование). Чем больше таких частей, тем больше битов (разрядов, знакомест) нужно для кодировки одной такой части. Количество битов, которое отводят на один звуковой сигнал, называют глубиной кодирования звука.
Глубину кодирования звука измеряют в битах.
В результате получается то, что мы видим на рисунке: синий график – аналоговый звук, красный – это цифровой звук.
И эти графики не совпадают!!! Ну нельзя «один-в-один» пересчитать из «аналога» в «цифру». Однако, при достаточно большой глубине кодирования и большой частоте дискретизации эти несоответствия становятся неразличимы для нашего уха. А, субъективно, цифровой звук воспринимается «чище», потому что там практически отсутствуют шумы. На самом деле шумы есть, но их гораздо меньше, чем при аналоговом воспроизведении.
А теперь познакомимся с формулой вычисления информационного объема звукового файла:
Примеры решения задач на вычисление информационного объема
ЗАДАЧА:
Производится четырёхканальная (квадро) звукозапись с частотой дискретизации 48 кГц и 24-битным разрешением. Запись длится 1 минуту, её результаты записываются в файл, сжатие данных не производится. Какая из приведённых ниже величин наиболее близка к размеру полученного файла?
- 14 Мбайт
- 27 Мбайт
- 33 Мбайт
- 59 Мбайт
Задача решается просто, когда под рукой калькулятор. Но на экзамене калькулятора не будет.
Давайте попробуем решить эту задачу без помощи калькулятора и с минимальной нагрузкой на мозг.
Представим все числа в виде произведения простых чисел:
В большинстве задач ОГЭ и ЕГЭ
все очень хорошо сокращается 🙂
[1] ЛИШЕВСКИЙ, В. Колебания [Текст]/В.Лишевский//науч.журн. Наука и жизнь. 1988. №1
[2] http://gitaman.narod.ru/info/comp.myz/gl2/gl2.html
[3] http://gitaman.narod.ru/info/comp.myz/gl2/gl2.html