Кодирование звуковой информации.

КОДИРОВАНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

Звук – непрерывный сигнал. При двоичном кодировании аналогового звукового сигнала непрерывный сигнал дискретизируется, т.е. заменяется серией отдельных выборок с заданной периодичностью. Качество двоичного кодирования зависит от двух параметров: количества распознаваемых дискретных уровней сигнала и количества выборок в секунду. Периодичность выборок определяется частотой дискретизации. Оцифрованный звуковой сигнал соответствует исходному аналоговому сигналу в том случае, если частота дискретизации не меньше удвоенной частоты наивысшей гармоники этого исходного сигнала. Человек слышит звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, поэтому максимальная частота дискретизации должна быть не менее 40 кГц.

Одновременно с дискретизацией осуществляется квантование отсчетов по амплитуде – измерение мгновенных значений амплитуды и преобразование их в цифровой код. Точность измерения зависит от количества разрядов кодового слова. При длине кодового слова 8 бит количество градаций амплитуды составляет 256, при 16 битах – 65 536. На рис. 1.2 показан процесс дискретизации и квантования аналогового сигнала 3-разрядными числами.

Рис. 1.2. Дискретизация по времени и квантование по уровню аналогового сигнала

Для стереозвука дискретизация и квантование выполняются отдельно и независимо для левого и правого каналов. Для записи и воспроизведения звука в компьютерах используются звуковые карты, которые обеспечивают 8- или 16-битные выборки.

Качество звука в дискретной форме может быть плохим (качество радиотрансляции) при 8 битах и 5,5 кГц и достаточно высоким (качество аудио-CD) при 16 битах и 44 кГц. Объем аудиофайла с длительностью звучания 1 с при хорошем качестве звука составит V = 16 бит • 44 000 = 88 Кбайт. Для уменьшения объема хранения аудиоинформации применяют методы компрессии (сжатия), уменьшающие объем без ухудшения качества до 20% первоначального.

При генерировании звучания различных музыкальных инструментов используются синтезаторы, применяющие такие методы, как метод частотной модуляции (FM-синтез) и таблицы волн (WT-синтез).