Двоичное кодирование звуковой информации

1 колебание/сек
Человек воспринимает звуки в диапазоне от 16 Гц до 20 кГц

Измеряется в Па (Паскалях).
Воспринимаемая человеком громкость звука от 20 мкПа (едва различимый звук) до 200 Па (болевой порог).

(сила звука, звуковое давление)

давление измеряемого звука

Из-за широкого диапазона амплитуд чаще используется логарифмическая шкала децибелов (дБ):

Тогда весь диапазон слышимости 0 – 140 дБ.

Человек способен уловить различие в громкости, если звуки отличаются более, чем на 10%, т.е. на 1 дБ – это используется а алгоритмах сжатия звука для удаления маловажной информации.

хранения

хранения

Цифровой

Результаты измерений записываются в цифровом виде с ограниченной точностью

временная дискретизация

квантование

Параметры звукового сигнала измеряются не непрерывно, а через определенные промежутки времени

моменты времени, т.е. измерение производится «импульсами»

При записи звука в компьютер амплитуда измеряется через равные промежутки времени с высокой частотой.
При восстановлении звука сохраненные значения используются для восстановления непрерывной формы выходного сигнала.

называется АЦП - аналого-цифровой преобразователь (ACD);
Устройство, выполняющее обратное преобразование – ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь (DAC);

значительную часть рутинных расчетов при обработке звука:
смешение звуков;
наложение спецэффектов;
расчет формы выходного сигнала;
микросхема с набором «самплов»-образцов звуков для синтеза звуковых файлов формата MIDI

кГц – автоответчик, сотовый телефон;
22,05 кГц – радио;
44,1 кГц - AudioCD

При квантовании диапазон значений амплитуды разбивается на подуровни и сохраняется номер подуровня, в который попадает значение.

Количество бит, используемых для записи номера поддиапазона (одного отсчета) называется глубиной кодирования.

8 бит – автоответчик, сотовый телефон;
16 бит – AudioCD, звуковая карта среднего качества

глубина кодирования (разрядность звуковой карты);
N – количество каналов (1 – моно, 2 – стерео);
t – время звучания в сек.

Увеличивая частоту дискретизации и глубину кодирования, можно более точно сохранить (и впоследствии восстановить) форму звукового сигнала, но при этом увеличивается объем сохраненных данных

компактны, голос человека не воспроизводят, (соответствуют векторному представлению в графике)
WAV – универсальный звуковой формат, в нем хранится полная информация об оцифрованном звуке (соответствует формату bmp в графике). Занимает очень большой объем памяти (15 Мбайт на 1 минуту звучания).
MP3 – формат сжатия аудиоинформации с регулируемой потерей информации, позволяет сжимать файлы в несколько раз в зависимости от заданного битрейта (в среднем в 11 раз). Даже при самом высоком битрейте – 320 кбит/сек – обеспечивает 4-кратное сжатие по сравнению с компакт-дисками.
APE – формат сжатия аудиоинформации без потери информации (а следовательно – качества) , коэффициент сжатия около 2.

звука и воспроизведение оцифрованного звука
частота дискретизации
квантование
разрядность регистра
моно/ стерео
потеря информации
объем звукового файла

1