Теоретические основы информатики. Операции с данными

1.

1. Теоретические
основы информатики
1.0. Основные понятия
1.1. Характеристики информации
1.2. Арифметические основы
1.3. Логические основы
1.4. Основные операции с данными

2.

1.4. Основные операции с данными
Виды основных операций с данными
Кодирование числовых данных и текста
Кодирование графики
Кодирование мультимедиа

3.

Мультимедиа
Мультимедиа (англ. multimedia) —
контент или содержание, которое
одновременно передается в разных
формах: звук, анимированная
компьютерная графика, видеоряд.

4.

Природа и основные характеристики звука
Звуковой сигнал — ,
— мгновенная амплитуда,
— частота, Гц.
Уровень громкости:
, дБ,
— амплитуда порога
чуствительности.

5.

Оцифровка звука

6.

Методы кодирования и синтеза звука
FM (Frequency Modulation)
Wave-Table

7.

Форматы хранения аудиоданных
Число
каналов
Величина
потока данных
с диска, кбит/с
Степень сжатия/упаковки
Название формата
Квантование, бит
Частота
дискретизации, кГц
CD
16
44,1
2
1411,2
1:1 без потерь
Dolby Digital (AC3)
16-24
48
6
до 640
~12:1 с потерями
DTS
20-24
48; 96
до 8
до 1536
~3:1 с потерями
DVD-Audio
16; 20; 24
44,1; 48; 88,2; 96
6
6912
2:1 без потерь
DVD-Audio
16; 20; 24
176,4; 192
2
4608
2:1 без потерь
MP3
плавающий
до 48
2
до 320
~11:1 с потерями
AAC
AAC+ (SBR)
Ogg Vorbis
плавающий
плавающий
до 32
до 96
до 48
до 192
до 48
2
до 255
до 529
до 320
до 1000
с потерями
с потерями
с потерями
WMA
до 24
до 96
до 8
до 768
2:1, есть версия без потерь

8.

Расчёт для аудиоданных
Формула для расчета объема памяти:
A=D*T*I
T - (время записи в секундах)
I - (разрядность звуковой платы в байтах)
D - (частота дискретизации герцах).

9.

Пример 1
Объем звукового файла 5,25 Мб, разрядность звуковой платы —
16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла,
записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц?
5,25 Мбайт = 5,25*1024*1024 = 5505024 байт
5505024 байт: 22050 Гц : 2 байта = 124,8 сек
Ответ: 124,8 секунды

10.

Кодирование и сжатие видеоданных
Механизм сжатия видеоданных
Типы кадров
I-кадр
I-кадр(Intra
(Intraframe)
frame)—
—опорный
опорный
кадр,
кадр,который
которыйдекодируется
декодируется
независимо
независимоот
отдругих
другихкадров.
кадров.
P-кадр
P-кадр(predictive
(predictiveinter
interframe)
frame)
содержит
содержитссылки
ссылкина
начасти
части
предшествующих
предшествующихI-кадров
I-кадровили
или
P-кадров.
P-кадров.
B-кадр
B-кадр(bi-predictive
(bi-predictiveinter
inter
frame)
frame)—кадр,
—кадр,содержащий
содержащий
ссылки
ссылкииина
напредыдущий,
предыдущий,иина
на
последующий
последующийопорные
опорныекадры.
кадры.

11.

Видеоконтейнеры
Видео с
Аудио с
переменным переменной
кадровой Edit in-place
битрейтом
частотой
Контейнер
Владелец
стандарта
Поддержка
B-frame
AVI
Microsoft
Да
Да
Да
Нет
QuickTime
(.mov, .qt)
Apple
Да
Да
Да
Да
MP4
OGG/OGM
MPEG
Xiph.Org
Да
Да
Да
Да
Да
Нет
Да
Нет

12.

Пример 2
Емкость DVD - диска составляет 4,7 Гб. После записи свободного места на диске
не осталось. Звуковая дорожка пишется на диск с битрейтом 320 kbps, еще 10%
емкости диска отводится для служебных данных, меню и пр. Для записи фильма
использовалось значение среднего битрейта 4380 kbps. Сколько минут
составляет длительность фильма в таком качестве?
Скорость видео + скорость аудио: 320*1000 + 4380*1000= 4700000 бит/сек
Выделенная память: 4,7*1000000000 * 0,9 * 8 бит = 33840000000 бит
Время: 33840000000 (бит) / 4700000 (бит/сек) = 7200 (сек) = 120 (мин)

13.

Спасибо за внимание!

14.

Источники информации
1. Информатика: теоретические разделы : учебное пособие / Л. А. Бояркина,
Л. П. Ледак, А. В. Кревецкий ; под ред. А. В. Кревецкого ; М-во
образования и науки Рос. Федерации, ФГБОУ ВПО "Поволж. гос. технол.
ун-т". - Йошкар-Ола : ПГТУ, 2015. - 210 с.
2. Симонович С. В. Информатика. Базовый курс: Учебник для вузов. 3-е
изд. Стандарт третьего поколения. — СПб.: Питер, 2011. — 640 с.

15.

Уржумов Даниил Владимирович
старший преподаватель кафедры информатики
ФГБОУ ВО «ПГТУ», г. Йошкар-Ола
[email protected]
Ипатов Юрий Аркадьевич
к.т.н., доцент кафедры информатики
ФГБОУ ВО «ПГТУ», г. Йошкар-Ола
[email protected]