Частота дискретизации и глубина кодирования звука
💻 Информатика · 7 класс
Как звук становится цифровым
Звук в природе непрерывен, а компьютер хранит только числа. Чтобы записать звук, его измеряют через равные промежутки времени и каждое измерение превращают в число. Качество цифрового звука зависит от двух главных величин: частоты дискретизации и глубины кодирования. Понимание этих понятий помогает оценивать объём звуковых файлов.
Частота дискретизации
Частота дискретизации — это число измерений громкости звука за одну секунду. Её измеряют в герцах. Например, частота 44100 герц означает, что за секунду звук замеряется 44 100 раз. Чем выше частота дискретизации, тем точнее передаётся звук и тем больше объём файла.
Глубина кодирования
Глубина кодирования (разрядность) — это число битов, которыми кодируется громкость одного измерения. Если глубина равна i бит, то можно различить 2^i уровней громкости. Например, при глубине 16 бит получается 2^16 = 65536 уровней. Чем больше глубина, тем точнее передаются оттенки громкости.
Вычисление объёма звукового файла
Объём звукового файла вычисляют по формуле: I = N · i · t, где N — частота дискретизации, i — глубина кодирования в битах, t — время звучания в секундах.
| Величина | Обозначение | Единица |
|---|---|---|
| Частота дискретизации | N | герц |
| Глубина кодирования | i | бит |
| Время звучания | t | секунда |
| Объём файла | I | бит, байт |
Разбор примера
Найдём объём 2 секунд звука с частотой 8000 герц и глубиной 8 бит:
I = N · i · t
I = 8000 · 8 · 2 = 128000 бит
I = 128000 / 8 = 16000 байт
I ≈ 15,6 Кбайт
Влияние параметров на качество
Качество цифрового звука тем выше, чем больше частота дискретизации и глубина кодирования. Телефонная речь записывается с частотой около 8000 герц — этого достаточно, чтобы разобрать слова. Музыка на компакт-диске использует частоту 44100 герц и глубину 16 бит, что близко к пределу человеческого слуха. Но за высокое качество приходится платить большим объёмом файла.
Моно и стереозвук
Звук бывает одноканальным (моно) и двухканальным (стерео). При записи стерео звук пишется отдельно для левого и правого каналов, чтобы создать ощущение пространства. Поэтому объём стереофайла вдвое больше, чем монофайла той же длительности: формулу I = N · i · t умножают ещё и на число каналов.
Частые ошибки. Не путайте биты и байты: в формуле глубина берётся в битах, а итог часто переводят в байты делением на 8. Также для стереозвука объём удваивается, потому что записывают два канала.
Кратко о главном
- Частота дискретизации — число измерений звука в секунду, в герцах.
- Глубина кодирования — число битов на одно измерение; уровней громкости
2^i. - Объём звука:
I = N · i · t. - Чем выше частота и глубина, тем лучше качество и больше файл.
- Для стереозвука объём удваивается.