Цифровой звук

ЦИФРОВОЙ ЗВУК

Цифровой звук

 До сих пор мы рассматривали аналоговый звук. Компьютер оперирует с цифровыми данными. По этому для перевода в компьютер аналоговый звуковой сигнал необходимо превратить в цифровой. Для воспроизведения же - наоборот - цифровой сигнал необходимо превратить в аналоговый. Для этого используются специальные устройства: аналого-цфровой преоюразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Оба эти устройства встроены в звуковую карту вашего компьютера.    

Запись и оцифровка

Запись на магнитофонную ленту является примером аналоговой записи. Компьюер же оперирует с цифровыми данными. Цифровые записи имеют массу преимуществ перед аналоговыми:

  • Цифровые файлы могут копироваться сколько угодно раз без потери качества.
  • Цифровые файлы можно записывать на CD и выкладывать на сайт в Интернете.
  • Цифровые записи удобнее редактировать.

Чтобы преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, требуется специальное устройство - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). АЦП преобразовывает аналоговый сигнал в последовательность цифровых значений, которые передаются в компьютер. Метод, который используется для преобразования аналогового сигнала в цифровой, называется методом импульсного кодирования (PCM Pulse Code Modulation). Суть этого метода в том, что производятся отсчеты амплитуды аналогового сигнала через равные промежутки времени:

Чтобы преобразовать сигнал без потерь, надо производить отсчеты в 2xПи раз чаще, чем самая высокая частота в спектре сигнала:

Не сложно догадаться, что два параметра определяют качество цифровой записи:

  • Частота дискретизации (sample rate): Частота, с которой производятся отсчеты. Измеряется в в герцах (Гц). 1Гц=1/С.
    Аудио CD, к примеру используют частоту дискретизации 44,100Гц.

  • Разрешающая способность (Sample format или sample size): Точность представления каждого отсчета, т.е. каким числом описывается каждый отсчет. Аудио CD представлен 16 битами.



Человеческое ухо распознает звуки в частотном диапазоне от 15 ГЦ до 20 КГЦ. Следовательно, идеальная частота дискретизации равна 128 КПц. Эта частота используется в DVD формате. Последнее время распространенным становится частота 192 кгЦ с дискретизацией 24 и 32 бита. Такое разрешение позволяет передавать совершенно реалистическое звучание, однако требует качественной аккустики.

Для аудио формата выбрана частота 44,100Гц с дискретизацией 16 бит (см. "Что такое звук) - это соответствует способности к воспроизведению большинства акустических систем.

Оцифровка аналогового сигнала производится методом пульсовой модуляции (PCM stands for Pulse Code Modulation).

Воспроизведение

 

Для воспроизведения цифровой сигнал надо преобразовать в аналоговый, усилить и подать на звуковоспроизводящее устройство - колонки или наушники.

Для преобразования цифрового сигнала в аналоговый используется устройство - цифро-аналоговый преобразователь (АЦП).

Как правило, АЦП и ЦАП встроены в звуковую компьютерную карту