Представление звуковой информации в компьютере
1. Оцифровка звука
Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Для человека звук тем громче, чем больше амплитуда сигнала, и тем выше тон, чем больше частота сигнала. Непрерывный сигнал не несет в себе информации, поэтому он должен быть превращен в последовательность двоичных нулей и единиц – двоичный (цифровой) код.
Оцифровку звука выполняет специальное устройство на звуковой плате. Называется оно аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Обратный процесс — воспроизведение закодированного звука производится с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП):
В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его дискретизация по времени, или, как говорят, «временная дискретизация». Звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Данный метод называется импульсно-амплитудной модуляцией РСМ I Pulse Code Modulation).
A
(t)
t
Время
Таким образом, гладкая кривая заменяется на последовательность «ступенек». Каждой «ступеньке» присваивается значение громкости звука (1, 2, 3 и т.д.). Чем больше «ступенек», тем большее количество уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, и тем большее количество информации будет нести значение каждого уровня и более качественным будет звучание.
2. Характеристики оцифрованного звука
Качество звука зависит от двух характеристик - глубины кодирования звука и частоты дискретизации.
Глубина кодирования звука (I) - это количество бит, используемое для кодирования различных уровней сигнала или состояний. Тогда общее количество таких состояний или уровней (N) можно вычислить по формуле: N = 2I.
Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука, и тогда общее количество различных уровней будет: N = 2I6 = 65536.
Частота дискретизации (М) — это количество измерений уровня звукового сигнала в единицу времени. Эта характеристика показывает качество звучания и точность процедуры двоичного кодирования. Измеряется в герцах (Гц). Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц, 1000 измерений за одну секунду - 1 килогерц (кГц). Частота дискретизации звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц. При частоте 8 кГц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 кГц - качеству звучания аудио-CD.