2.5.Качество компакт-диска

  Чтобы обеспечить передачу всего диапазона частот, воспринимаемых человеческим ухом, частота дискретизации должна превышать 40000 Гц. В качестве стандарта, с учетом создания небольшого запаса и других дополнительных соображений была выбрана частота в 44,1 кГц. При использовании 16 разрядов для записи отдельных сигналов примерно обеспечивается необходимый динамический диапазон. При стереозаписи отдельно регистрируются левый и правый каналы.

При воспроизведении звукозаписи, оцифрованной с использованием таких параметров, получается "естественный" (с поправкой на параметры звуковой системы, в случае компьютера - звуковой карты и колонок) звук, так как возникающие искажения остаются за пределами человеческого слуха. Именно эти параметры используются при записи музыкальных компакт-дисков, так что качество, которое они обеспечивают, так и называют "качество компакт-диска".

2.6.Объем звукозаписей

  По известным параметрам дискретизации можно определить объем пространства, который нужен для хранения такой цифровой записи. Действительно, один сигнал занимает 4 байта (по 2 байта на стереоканал), а в секунду делается 44100 снимков звуковой волны. Перемножая, получаем, что на секунду записи требуется 44100*4 = 176400 байт, или примерно 172 Кбайт. Отсюда легко получить, что 1 минута записи требует около 10 Мбайт дискового пространства. Отдельное произведение (например, песня) продолжительностью не более нескольких минут требует дискового пространства в несколько десятков мегабайт. Это серьезная проблема, затрудняющая хранение больших архивов звукозаписей.

  Заметим, что эта проблема особенно остро стоит именно при записи музыкальных произведений. Скажем, диапазон частот человеческого голоса составляет, в основном, 2000-8000 Гц, причем максимум приходится на частоту около 3000 Гц. Это означает, что частоту дискретизации можно снизить вдвое, а если пренебречь некоторыми характерными особенностями тембра голоса конкретного человека, то и еще уполовинить. Отказ от стереозвука и уменьшение разрядности также позволяют добиться двукратной экономии.

Получаемые форматы (частота дискретизации 11025 или 22050 Гц и восьмиразрядное монофоническое представление) носят название "качество телефонной связи" и "качество радиопередачи" и вполне пригодны в тех случаях, когда записываются немузыкальные звуки. Однако для передачи записей по компьютерным сетям (например, через Интернет) и такие форматы оказываются не слишком удовлетворительными.

2.7.Формат wav

В операционной системе Windows 9х стандартным файловым форматом, который используется для хранения волновых форм, является формат WAV (Здесь и в дальнейшем мы будем часто обозначать форматы стандартным расширением имени соответствующих файлов). Этот формат допускает хранение как моно, так и стереозаписей, причем созданных с использованием различных параметров дискретизации. Файл в этом формате содержит как собственно звуковые данные (сигналы), так и информацию об использованных параметрах.

3.Формат mp3

3.1.Сжатие звуковых данных

  Итак, использование стандартного формата записи звука связано с важной проблемой - большим объемом получающихся файлов. Такая проблема возникает не только в звукозаписи, но и во многих других случаях, и для ее решения существует стандартный прием - сжатие(упаковка) данных. Вы, вероятно, слышали, что есть два основных метода сжатия - без потери и с потерей информации.

  Первый способ, называемый также "обратимым", можно рассматривать как универсальный, он применим к любым данным и позволяет точно восстановить их исходный вид. Однако эффективность сжатия сильно зависит от структуры самих данных. Оказывается, что структура звуковых данных в этом плане очень "неудачна".

Стандартные алгоритмы обратимого сжатия не позволяют сэкономить больше чем 10-20% от общего объема файла. Алгоритмы, учитывающие структуру звукозаписи, позволяют несколько повысить эффективность сжатия, но также не слишком значительно. Не будет преувеличением сказать, что ни один из обратимых алгоритмов не позволяет добиться хотя бы двукратного уменьшения требуемого пространства.