6.1.2. Цифровой звук

Устройство, осуществляющее дискретизацию звукового сигнала, называется ана­лого-цифровым преобразователем (АЦП), в англоязычном варианте — Audio-to-Digital converter (ADC), международное обозначение — coder/decoder, codec.

Принцип работы АЦП можно представить так: через определенные промежутки времени измеряется амплитуда сигнала и по числовому тракту передается после­довательность чисел, несущих информацию об изменениях величины амплиту­ды. Во время оцифровки сигнала не происходит никакого его физического пре­образования. С электрического сигнала как бы снимается отпечаток или обра­зец, являющийся цифровой моделью колебаний напряжения в аудиотракте.

Одной из двух основных характеристик качества устройства, осуществля­ющего перевод непрерывного сигнала в дискретный (АЦП), является частота дискретизации (указывается в килогерцах (кГц)). Это то количество измере­ний амплитуды сигнала, которое способно осуществить устройство за одну секунду. В современных устройствах для качественного преобразования ана­логового сигнала в цифровой применяют частоты более чем в два раза превы­шающие верхнюю границу звукового диапазона: 44,1 и 48 кГц. А в новом фор­мате компакт-дисков «DVD» применяется частота сэмплирования 96 кГц. То есть за 1 секунду сигнал измеряется 96 тысяч раз! Во многих случаях (создание звука для мультимедийного приложения, запись голоса телефонного качества и т.д.) применяются меньшие частоты дискретизации, что позволяет сэконо­мить вычислительные ресурсы устройств и оперировать большими объемами информации. Общепринятыми в современной аудиоиндустрии частотами дис­кретизации являются: 8 кГц, 11,025 кГц (качество телефонной линии), 22,05, 24, 32 кГц, 44,1 кГц (качество CD), 48 кГц (качество DAT), 96 кГц (стандарт DVD).

Второй основной характеристикой, характеризующей качество АЦП, явля­ется его разрядность сэмплирования (указывается в битах). Этот параметр указывает, с какой точностью происходят измерения амплитуды аналогового сигнала. Точность, с которой при оцифровке передается значение амплитуды сигнала в каждый из моментов времени, фактически определяет качество сигна-

158

ла после цифро-аналогового преобразования. От этой точности зависит досто­верность восстановления формы волны.

Чем больше разрядов в числе, тем точнее записываются результаты измере­ний, соответственно, тем шире передаваемый динамический диапазон — т.е. мак­симально возможная разность между двумя сигналами разной громкости, вос­производимыми в пределах одного отсчета. При расчетах 1 бит (разряд) прирав­нивается к 6,01 дБ, таким образом получается, что при 20-битном представлении сигнала его динамический диапазон равен 120 дБ, а при 16-битной разрядности динамический диапазон равен 92 дБ.

Следует отметить, что если в звуковом тракте есть цифровые устройства с разной разрядностью, то разрядность всей системы вычисляется по минимально­му значению.

Вывод цифрового звука осуществляется при помощи цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), в англоязычном варианте — Digital-to Audio Converter (DAC), который на основании поступающих цифровых данных в соответствую­щие моменты времени генерирует электрический сигнал необходимой амплиту­ды. А в акустических системах этот сигнал преобразуется в звуковые волны, которые мы слышим.