7. Природа звука. Процесс оцифровки звука.

Для оцифровки аналогового сигнала применяется дискретизация по времени и квантование по уровню. Это означает, что регулярно с частотой дискретизации производятся выборки мгновенного значения аналогового сигнала. Эти выборки квантуются при помощи аналогово-цифрового преобразователя АЦП. На выходе АЦП информация представляет­ся в виде двоичного кода — то есть числом, которое может принимать одно из множества дискретных значений, определяемых разрядностью преобразователя. Очевидно, чем выше разрядность, тем точнее это число может представлять мгно­венное значение аналогового сигнала. «Может» потому, что для точности харак­теристика преобразователя должна быть еще монотонной и линейной. В идеале передаточная характеристика преобразователя выглядит ровной «лесенкой» с одинаковыми ступеньками (линейность) и без провалов (монотонность). Посколь­ку мгновенные значения сигнала не «обязаны» попадать на ступеньки этой ле­сенки, при преобразовании возникают шумы квантования — отклонения кванто­ванного значения от реального, в среднем, половина кванта.

Обратное преобразование выполняется с помощью цифро-аналогового пре­образователя ЦАП, на вход которого поступа­ет цифровой поток с той же частотой. Аналоговый сигнал после ЦАП должен быть опять-таки отфильтрован — частоты выше половины частоты квантования подавляются. К устройству ЦАП предъявляют те же требования по разряднос­ти, линейности и монотонности. Разрядность АЦП и ЦАП может и не совпа­дать — эффективная разрядность тракта будет определяться наименьшим значе­нием.

Простейший способ цифрового представления сигналов называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) или PCM. Поток данных РСМ представляет собой последователь­ность мгновенных значений или выборок в двоичном коде. Если при­меняемые преобразователи имеют линейную характеристику (мгновенное зна­чение напряжения сигнала пропорционально коду), то данная модуляция назы­вается линейной. В случае ИКМ кодер и декодер не выполняют преобразования информации, а только занимаются упаковкой / распаковкой бит в байты и слова данных. Интенсивность потока определяется как про­изведение частоты дискретизации на разрядность и на число кана­лов.

8. Формат цифрового звука Dolby Digital 5.1

Для цифровых систем фирма Dolby разработала систему Dolby Digital, она же АС-3, в которой передается (хранится) в сжатом виде информация шести каналов — пяти широкополосных и одного низкочастотного. Здесь слушателя также окружают колонками со всех сторон: три колонки спереди (слева, справа и по центру), две тыловые (слева и справа) и еще одна колонка, низкочастотная, называемая сабвуфером, располагается за спиной (хотя ее положение относительно произвольно). Самая мощная колонка в этой системе — сабвуфер; центральная колонка несколько мощнее боковых. Тыловые колонки могут иметь сравнительно небольшую мощность и размеры. Сигнал для каждой колонки передается своим собственным каналом в цифровом виде. Как и положено фирме Dolby, в системе приняты эффективные способы шумоподавления. Эта полная схема поддерживается цифровым форматом и называется «5.1». Такая система воспроизведения устанавливается в современных кинотеатрах с «цифровым» звуком.

Название АС-3 означает «аудиокодек-3». Кодер Dolby Digital упаковывает 5 каналов с полосой 20-20000 Гц и один канал с полосой 20-120 Гц. Входные сигналы могут иметь разрядность 20 и более бит и частоту дискретизации в 32, 44,1 или 48 кГц. В зависимости от требований к качеству и числу каналов поток данных на выходе кодера имеет скорость от 32 Кбит/с (моно) до 640 Кбит/с. Характерны скорости в 384 Кбит/с для полной схемы «5.1» бытового формата и 192 Кбит/с для стереофонической передачи звука. Кодирование 5.1 включено в стандарт МРЕС-2 и используется для записи звукового сопровождения для DVD-дисков (и супер видео-СD). Выход на 6-канальную акустику (аналоговый или даже цифровой) имеют «продвинутые» модели современных звуковых карт для РС. Аппаратный декодер АС-3, встроенный в звуковую карту, позволяет разгрузить центральный процессор при воспроизведении DVD (или иных источников аудио потока МРЕС-2).