Большие наборы байтов измеряют более крупными единицами:

1 байт = 8 бит

1 Кбайт = 2¹⁰ байт = 1024 байт

1 Мбайт = 2²⁰ байт = 2¹⁰ Кбайт = 2¹⁰ * 2¹⁰ байт = 1 048 576 байт

1 Гбайт = 2³⁰ байт = 2¹⁰ Мбайт = 2¹⁰ * 2¹⁰ Кбайт = 2¹⁰ * 2¹⁰ * 2¹⁰ байт = 1 073 741 824 байт

1 Тбайт = 2⁴⁰ байт = 2¹⁰ Гбайт = 2¹⁰ * 2¹⁰ Мбайт = 2¹⁰ * 2¹⁰ * 2¹⁰ Кбайт = 2¹⁰ * 2¹⁰ * 2¹⁰ *2¹⁰ байт

Задача 1:

Переведите 2 Мб в Кб, байты, биты

1 способ:

2 Мб*1024 Кб = 2048 Кб

2 Мб*1024 Кб*1024 байт = 2097152 байт

2 Мб*1024Кб*1024 байт*8 бит = 16777216 бит

2 способ:

2 Мб*1024 Кб = 2048 Кб

2048 Кб*1024 байт = 2097152 байт

2097152 байт*8 бит = 16777216 бит

Задача 2:

Переведите 27262976 бит в Мб, Кб, байты

1 способ:

27262976 бит:8 бит = 3407872 байта

27262976 бит:8 бит:1024 байта = 3328 Кб

27262976 бит:8 бит:1024 байта:1024 Кб = 3,25 Мб

2 способ:

27262976 бит:8 бит = 3407872 байта

3407872 байта:1024 байта = 3328 Кб

3328 Кб:1024 Кб = 3,25 Мб

Задача 3:

Найдите Х:

8^Х байт = 16 Мбайт

2^3Х = 2⁴*2²⁰

Х=8

Задача 4:

Сколько дискет объемом 1,37 Мб необходимо для сохранения информации с винчестера объемом 40 Гб?

40 Гб *1024 Мб = 40960 Мб

40960 Мб :1,37 Мб = 29897, 81 => 29898 дискет

Представление звука в ЭВМ

Звук – это механические колебания среды: воздуха, воды и т.д, воспринимаемые слуховым аппаратом человека. То, что мы слышим – это звуковые волны колеблют барабанную перепонку, эти колебания обрабатываются нервной системой. Вне среды переноса звуковых волн звук не существует. Однако звуковые колебания можно перевести на другой носитель, т.е. изменить представление информации, не теряя ее фактически. Обычно звуковые колебания переносят на сигналы радиоволн. В дальнейшем, после передачи их на расстояние, осуществляется преобразование обратно, в звуковую форму.

Все слышимые звуки являются результатом воздействия звуковых волн. На магнитной ленте, виниловой пластинке звук сохраняется в виде непрерывного электрического сигнала, определяющего изменение звуковых волн. Звук, создаваемый звуковыми волнами, называют аналоговым.

Звук может храниться на цифровых носителях, т.е. быть представленным в виде набора цифр. Таким образом, для переноса звука на цифровой носитель, необходимо осуществить его аналогово-цифровое преобразование.

На практике преобразования звуковой информации из непрерывной формы в дискретную и наоборот выполняются устройствами, называемыми аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) и цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП). В современных звуковых картах они обеспечивают кодирование с различным уровнем сигнала – от 16-битного до 128-битного, т.е., например, кодирование выборки 2¹⁶ = 65536 уровней сигнала.

Можно оценить информационный объем моно-аудио-файла длительностью звучания 1 секунду при среднем качестве звука (16 бит, 24 кГц). Для этого количество бит на одну выборку необходимо умножить на количество выборок в 1 секунду:

16 бит × 24000 = 384000 бит/с = 48000 байт/с ≈ 47 Кбайт/с ≈ 2,8 Мбайт/мин.

Иными словами, битрейт такого звука составляет 47 Кбайт/с.

Методы сжатия звука без потерь малоэффективны, в лучшем случае они дают трехкратный выигрыш при значительной затрате вычислительных ресурсов. Поэтому широкое распространение нашли методы психоакустического сжатия.

В 1994 г. в научно-исследовательском институте интегральных схем общества Фраунгофера (нем. Fraunhofer IIS) был разработан формат сжатия звука, получивший коммерческое название MP3. Суть метода состоит в следующем. Предполагается, что при одновременном звучании двух сигналов одной частоты, но разной громкости человеческое ухо воспринимает только громкий, не замечая более тихий. При том, что полный звуковой спектр содержит все сигналы. Сжатие достигается тем, что предположительно неслышимые сигналы удаляются из спектра, тем самым уменьшается количество информации, которую нужно сохранять. Такой подход позволяет уменьшить размер звукового файла до 10 раз, при этом для большинства слушателей качество звука практически не изменяется. Однако сжатие с потерями делает нецелесообразным дальнейшее использование такого звука в звукорежиссуре, а кроме того, психоакустическая модель не очень хорошо работает с насыщенной звуковой палитрой, как, например, в классической музыке.

Полное название формата MP3 – MPEG-1/2/2.5 Layer 3, что означает уровень 3 стандартов MPEG первого и второго поколений. MPEG – более общий стандарт, включающий в себя форматы сжатия и передачи цифровой видео и аудио информации.

Кроме MP3 существуют и другие методы сжатия, использующие психоакустическую модель, такие как WMA, OGG, AAC и др.

Задача 1:

Оценить объем стереоаудиофайла длительностью звучания 1 секунда при высоком качестве (16 бит, 48 кГц частота в секунду)

Количество бит, приходящихся на одну выборку, необходимо умножить на количество выборок в секунду и умножить на 2 (стерео):

16 бит*48000*2 = 1 536 000 бит = 192000 байт = 187, 5 Кбайт