Кодиране на звукова информация

Всички процеси на реалността могат да бъдат преобразувани в цифрова форма. По този начин кодирането на аудио информация, използвайки компютри, се извършва съгласно следната схема:

- въздушните вибрации се записват от чувствителни инструменти;

- преобразуването им в електрически ток, в който честотата (амплитудата) се променя съответно;

- полученият ток се цифровизира, т.е. се взема проба (понякога се казва, че се извършва двойно кодиране на аудио информация).

Полученият електронен аналог на първоначалния звуков поток е по-качествен, толкова по-голяма е честотата на вземане на проби при вземането на проби и дълбочината на кодирането.

С други думи, кодиращата звукова информация е процес на преобразуване на познат аналогов към цифров сигнал, предназначен за последваща обработка на подходящи устройства. Нека разгледаме по-подробно етапите и начините за цифровизиране на звука.

Извадката по време на домейна е основа за цифровизацията. Според теорема на Котелникков, аналоговият електрически сигнал може да бъде дигитализиран чрез четене с определена стъпка на непрекъсната серия от стойности на неговата амплитуда. Честотата на такива отчитания трябва да се удвои поне от граничната стойност на честотата на главния сигнал. Ако е необходимо да се цифровизира аналоговият "източник" с работна честота от 0-20 kHz, от пробата трябва да се вземат проби не по-малко от 40 хиляди пъти в секунда (40 kHz). Вземането на проби показва броя измервания в секунда на оригиналния аналогов сигнал (вземане на проби, честота на вземане на проби). С нарастването на пробите се увеличава не само качеството, но и обемът на получения поток от данни.

Също така, кодирането на аудио информация може да се извърши по други начини. Като например, цифровизация чрез нееднакво квантуване, понякога наричана логаритмична. Когато го използвате, цялата скала на амплитудата се разделя на секции с високи и ниски стойности. Допълнително кодиране на аудио информация става чрез прилагане на голям брой нива на квантуване в области с малка амплитудна стойност (и обратно). Все пак, ние отбелязваме, че общият брой на нивата остава същият като в хомогенния метод за квантоване (PCM).

В алтернативен метод на кодиране се прилага напълно различен подход. Тя се нарича "диференциална импулсна кодова модулация" (DPCM). По този начин, квантуването се влияе не от непосредствената амплитуда на сигнала, а от относителните му стойности. В резултат на това е възможно да се намали количеството данни, заемани от данните, тъй като е включен механизмът за предсказване на следващите проби от първоначалния сигнал.

Кодирането и обработката на звукова информация, описана в тази статия, предполага необходимостта от извършване на трансформация "аналогова цифра". Този процес се осъществява чрез ADC (аналогово-цифров преобразувател). С работата на това устройство всеки собственик на оборудван компютър звукова карта (в този случай има обратен процес - получаване на аналогов сигнал от цифровия поток).

Функциите на ADC са, както следва:

- При ограничаване на честотната лента. С помощта на филтрите компонентите на сигнала, чиято честота е повече от половината от честотата на вземане на проби, са отрязани (причината е описана по-горе).

- Вземане на проби от амплитудни стойности в определени интервали от време. В резултат на това, аналогов сигнал е представена от последователност от единични цифри с различни интензитети (дискретизация).

- Замяна на стойностите на получените битове с техните най-близки стойности от фиксиран набор (квантуване).

- Преобразуване на всяка квантована стойност от условния брой на нивото на квантоване (всяка стойност има собствен сериен номер). Това е последният етап от цифровизацията.