Кодирование звука: частота, разрядность, каналы

Зачем это в ЕГЭ. Задание 7 проверяет умение рассчитывать объём звукового файла и параметры его кодирования. Даёт 1 первичный балл. Встречается практически в каждом варианте ФИПИ, часто в комбинации с другими темами.

Главная идея. Звук кодируется как последовательность чисел, где каждое число — это амплитуда звуковой волны в определённый момент времени. Основные параметры: частота дискретизации (сколько раз в секунду измеряется амплитуда), разрядность (сколько бит выделяется на одно измерение) и количество каналов (моно или стерео).

Алгоритм (чеклист).
1. Определи все известные параметры: частоту дискретизации, разрядность, количество каналов, время записи.
2. Переведи время записи в секунды, если оно дано в минутах.
3. Используй формулу для расчёта объёма файла:

V = f \cdot d \cdot t \cdot k

, где

f

— частота дискретизации,

d

— разрядность,

t

— время,

k

— количество каналов.
4. Переведи результат в нужные единицы измерения (байты, килобайты, мегабайты).
5. Проверь, правильно ли переведены единицы измерения и все ли параметры учтены.

Опоры (кратко).
- Формула объёма звукового файла:

V = f \cdot d \cdot t \cdot k

- 1 байт = 8 бит
- 1 килобайт = 1024 байта
- 1 мегабайт = 1024 килобайта

Пример 1 (расчёт объёма файла)
Шаг 1. Дано: частота дискретизации 44.1 кГц, разрядность 16 бит, время записи 2 минуты, стерео (2 канала).
Шаг 2. Переведём время в секунды: $2 \cdot 60 = 120$ секунд.
Шаг 3. Подставим значения в формулу:

V = 44100 \cdot 16 \cdot 120 \cdot 2

Шаг 4. Вычислим:

V = 44100 \cdot 16 \cdot 120 \cdot 2 = 169344000

бит.
Шаг 5. Переведём в мегабайты:

\frac{169344000}{8 \cdot 1024 \cdot 1024} \approx 20.16

МБ.

Пример 2 (нахождение разрядности)
Шаг 1. Дано: объём файла 10 МБ, частота дискретизации 48 кГц, время записи 1 минута, моно (1 канал).
Шаг 2. Переведём объём в биты: $10 \cdot 8 \cdot 1024 \cdot 1024 = 83886080$ бит.
Шаг 3. Переведём время в секунды: $1 \cdot 60 = 60$ секунд.
Шаг 4. Подставим значения в формулу:

83886080 = 48000 \cdot d \cdot 60 \cdot 1

Шаг 5. Найдём разрядность:

d = \frac{83886080}{48000 \cdot 60} = 29.1

бит.

Типичные ошибки.
1. Неправильный перевод времени. Например, забывают перевести минуты в секунды.
2. Ошибка в единицах измерения. Например, путают биты и байты или килобайты и мегабайты.
3. Неучтённое количество каналов. Например, забывают умножить на 2 для стерео.
4. Неправильная подстановка в формулу. Например, путают частоту дискретизации и разрядность.
5. Округление результата. Например, округляют до целых чисел без указания точности.

Дальше. Переходи к задачам на кодирование изображений и видео.

Кодирование звука: частота, разрядность, каналы

Кодирование звука: частота, разрядность, каналы

Теория изучена?