Характеристика цифровой звукозаписи

Качество цифровой записи определяют два параметра:

1. Частота дискретизации (sample rate), с которой производятся измерения, т.е. сколько раз в секунду производится измерение амплитуды. Чем выше значение этого параметра, тем качественнее будет преобразован сигнал из аналоговой формы в цифровую. Чтобы преобразовать сигнал без потерь, надо производить отсчеты минимум в два раза чаще, чем самая высокая частота в спектре сигнала. Например, при записи аудио-CD (звук высокого качества) используется частота дискретизации 44 100 Гц. Это вызвано тем, что человек воспринимает звуки в диапазоне частот от 15 до 20 000 Гц, следовательно, для точного преобразования звука в цифровую форму минимальная частота дискретизации должна быть равна 40 000 Гц, а для обеспечения высокого качества используется некоторый запас, из него и получается частота 44 100 Гц.

2. Разрешающая способность (sample format или sample size) — точность представления каждого измерения амплитуды, т.е. количество бит, выделенных для хранения информации об измерении. При записи аудио-CD на каждое измерение выделяется 16 бит. Напомним, что один бит представляет собой либо 0, либо 1. При оцифровке последовательности из 8, 16 или иного числа бит содержат информацию об амплитуде звукового сигнала. Количество возможных вариантов таких последовательностей составляет: 2⁸ = 256 при разрешающей способности равной 8 бит; и 2¹⁶ = 65 536 — при 16 бит. То есть в первом случае количество возможных вариантов амплитуды меньше, чем во втором, а значит, точность преобразования сигнала в первом случае будет ниже, а во втором — выше.

Преимущества хранения звука в цифровой форме по сравнению с аналоговой в том, что цифровые файлы:

— можно копировать сколько угодно раз без потери качества;

— могут храниться сколько угодно долго без потери качества;

— можно записывать на CD и выкладывать на сайт в Интернете;

— удобнее редактировать.

Звуковые файлы

Существует два основных типа звуковых файлов:

1. Созданные по технологии PCM. К этой группе относятся форматы файлов WAV и др. Они точно передают звук, но занимают много места на диске. Чтобы уменьшить объём занимаемой памяти, используют различные алгоритмы сжатия, при разработке которых учитывалась специфика восприятия звука человеком: не все частоты воспринимаются им даже в слышимом диапазоне, поэтому их можно исключить из записи. К таким форматам относятся MP3 (MPEG I, layer 3), Ogg Vorbis, и WMA (Windows Media Audio).

2. Аббревиатура MIDI означает Musical Instruments Digital Interface, т. е. цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Этот формат больше напоминает не звуковой файл, а программу, которая управляет синтезатором звука, встроенного в звуковую карту компьютера.

Одним из важных параметров, характеризующих как аналоговые, так и цифровые звукозаписи, является разделение на каналы. Как правило, звукозаписи содержат два канала — левый и правый, не зависящих друг от друга и могущих содержать совершенно разную информацию. При воспроизведении левый канал выводится на левую аудиоколонку, правый — на правую. Такой режим звучания звукозаписи называется стереофоническим (от слова «стерео» — пространственный, т. е. позволяющий получить пространственное, объёмное звучание). Стереофоническая звукозапись может содержать и только один канал — левый или правый. При воспроизведении такой записи будет звучать только одна колонка, соответствующая содержащемуся в звукозаписи каналу, а вторая будет молчать. Существуют также звукозаписи с большим количеством каналов, например квадрофонические, в них количество каналов увеличено до четырёх.

Монофонические (приставка «моно» означает один, единый, единственный) звукозаписи содержат только один канал, который воспроизводится на обе аудиоколонки совершенно одинаково.