Опубликовано: 17.12.2018  
   

Как происходит оцифровка звука.

Звуковой сигнал в аналоговой аппаратуре — это непрерывный электрический сигнал. А компьютер это машина, которая оперирует данными в цифровом виде. Значит и звуковой сигнал в ней представляется тоже в «цифре». Но как же происходит процесс преобразования аналогового в цифровой звук?

Оцифровка звука

При оцифровке звука условно можно выделить два этапа:

  1. Устройство, называемое аналого-цифровой преобразователь (АЦП), преобразует электрический аналоговый сигнал в отсчёты (временные точки) и фиксирует амплитуду сигнала (зависит от шага дискретизации).
  2. Реальные значения сигнала округляются, как бы сглаживаются (интерполяция). И получается цифровой сигнал состоящий из дискретных отсчётов.
Кстати аналоговый (analog) означает «непрерывный».

Первый этап называют процессом дискретизации. Компьютер получает информацию в виде величин преобразуемого сигнала в определённые промежутки времени.

Второй этап — квантование. Это и есть процесс замены реальных значений получаемого сигнала, к очень точным, но тем не менее приближенным значениям.

Таким образом, оцифровка звука — это фиксация в определённые временные промежутки амплитуды сигнала и регистрация этих величин амплитуды в виде округлённых цифровых значений. А округлённых потому, что амплитуда это непрерывная величина и точным числом записать её нет возможности. В принципе звуковые колебания представить в виде математической формулы практически невозможно. Вот и остаётся хранить сигнал в виде дискретных значений, записанных в определённых временных точках.

Пример оцифровки звука

Рассмотрим рисунок, чтобы стало немного понятнее:

На первом рисунке: в АЦП поступает аналоговый электрический сигнал.

На втором рисунке: АЦП приближает полученный сигнал (его напряжение) дискретной числовой последовательностью. При этом шкала времени (ось Х — горизонталь) разбивается на равноотстоящие интервалы. Именно по этим интервалам и происходит выборка АЦП мгновенного напряжения аналогового аудиосигнала. Эти записанные значения называют отсчётами. Логично предположить, что чем больше и чаще эти замеры произвести, тем выше будет частота дискретизации и придётся намного меньше округлять полученные значения (квантование). В итоге получится более точное представление аналогового сигнала в цифровой форме. Вы наверно видели на всех дисках или звуковых файлах числа 44100 — это и есть частота дискретизации (подробнее почему именно эти цифры рассмотрим в другой статье).

Что касается оси Y (вертикаль), то она также разбита и имеет определённый шаг. По этой оси отсчитывается дискретное значение, то есть ближайшее к измеренному мгновенному значению.

На третьем рисунке: АЦП округляет все измерения.

На четвёртом рисунке: Аналоговый сигнал превращается в цифровой. Но как вы уже поняли это не совсем исходный сигнал, так как преобразуется он с некоторой погрешностью, зависящей от уровня квантования сигнала.

Sample

Если взять любой аудиофайл и очень сильно увеличить масштаб, то получите следующую картину (файл открыт в программе Adobe Audition):

На рисунке вы видите зелёные квадратики, это и есть отдельные отсчёты сигнала, называемые sample. Линии между квадратиками добавлены только чтобы облегчить наше визуальное восприятие. А на самом деле сигнал дискретен (разделен).

Вообще с оцифровкой звука, есть много различных проблем и нюансов, но об этом мы поговорим в следующих статьях.

Понравился пост? Поделись с друзьями!

А чтобы подписаться на рассылку нажимай здесь.

Похожие записи

Рассказать о New Style Sound друзьям:

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.