13.Кодирование звуковой информации. Оцифровка звука. Основные параметры, влияющие на качество звука. Особенности хранения цифрового звука.

Звук– волна с непрерывно изменяющейся амплитудой и частотой.Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота, тем выше тон.

Цифровой звук– это аналоговый звуковой сигнал, представленный посредством дискретных численных значений его амплитуды.

В основе кодирования звука с использованием компьютеров лежит процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрического тока и последующая дискретизация аналогового электрического сигнала.

Кодирование и воспроизведение звуковой информации осуществляется с помощью специальных программ (редакторы звукозаписи).

Качество воспроизведения закодированного звука зависит от частоты дискретизации и её разрешения.

Оцифровка звука— (или аналогово-цифровое преобразование) - технология преобразования аналогового звукового сигнала в цифровой вид, которая осуществляется путем замеров амплитуды сигнала с определенным временным шагом и последующей записи полученных значений в численном виде.

Оцифровка звука включает в себя два процесса:

• процесс дискретизации (осуществление выборки сигнала по времени);

• процесс квантования по амплитуде.

Процесс дискретизации по времени— процесс получения значений сигнала, который преобразуется с определенным временным шагом —шагом дискретизации.

Количество замеров величины сигнала, осуществляемых в одну секунду, называют частотой дискретизациииличастотой выборки, иличастотой семплирования(от англ. « ampling» — «выборка»).

Чем меньше шаг дискретизации, тем выше частота дискретизации и тем более точное представление о сигнале нами будет получено.

Процесс квантования по амплитуде - процесс замены реальных значений амплитуды сигнала значениями, приближенными с некоторой точностью.

Квантование– дискретизация по уровню.

Принимается, что погрешности квантования, являющиеся результатом квантования с разрядностью 16 бит, остаются для слушателя почти незаметными.

Каждый из 2^Nвозможных уровней называетсяуровнем квантования, а расстояние между двумя ближайшими уровнями квантования называетсяшагом квантования.

Число N называют разрядностью квантования, а полученные в результате округления значений амплитуды числа —отсчетами илисемплами(от англ. « sample» — «замер»).

Погрешности квантования, являющиеся результатом квантования с разрядностью 16 бит, остаются для слушателя почти незаметными.

Оцифровка звука – итог:

Плюсы:можно закодировать любой звук (в т.ч. голос, свист, шорох, …)

Минусы: есть потеря информации, большой объем файлов

Основные параметры, влияющие на качество звука:

1. Разрядность - размерность (количество бит информации кодируемое/декодируемое при АЦП и ЦАП).

2. Частота дискретизации- частота взятия отсчетов непрерывного во времени сигнала при его дискретизации (АЦП), измеряется в Герцах.

3. Шум - нежелательные фазовые и/или частотные случайные отклонения передаваемого сигнала

Форматы звуковых файлов

• WAV(Waveform audio format), часто без сжатия (размер!)

• MP3(MPEG-1 Audio Layer 3, сжатие с учётом восприятия человеком)

• AAC (Advanced Audio Coding, 48 каналов, сжатие)

• WMA (Windows Media Audio, потоковый звук, сжатие)

• OGG (Ogg Vorbis, открытый формат, сжатие)