Звукозапис

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Поштова марка США на честь 100-річчя звукозапису

Звукозапис — процес запису звукової інформації з метою її збереження і подальшого відтворення; Звукозаписом називають також записану звукову інформацію. Звукозапис заснований на зміні фізичного стану або форми різних ділянок носія запису — магнітної стрічки, грамофонної платівки, кіноплівки, цифрових носіїв інформації тощо.

Звукозапис є окремим випадком запису і відтворення інформації і здійснюється двома способами: акустичним і електроакустичним. У першому способі звукові коливання безпосередньо керують роботою приладу, що впливає на носій запису, в другому — спочатку перетворяться мікрофоном в електричні коливання, потужність яких підвищується підсилювачем до необхідного значення, після чого електричні коливання поступають в прилад, що впливає на носій, який безпосередньо проводить запис.

Запис може бути здійсненим на аналогові та цифрові носії інформації. У випадку аналогового запису, електричний сигнал являє собою «аналог» акустичних коливань, в якому періодичні зміни звукового тиску можна представити як зміни електричної напруги, які фіксуються на магнітній стрічці або фотоплівці. У випадку цифрового звукозапису, електричний сигнал після підсилення поступає на аналого-цифровий перетворювач (АЦП), який перетворює аналоговий сигнал на цифровий, який можна зафіксувати на тому чи іншому цифровому носії інформації.

Види звукозапису[ред.ред. код]

Механічний звукозапис[ред.ред. код]

Схема механічного звукозапису (а) і її відтворення (б): 1 — мікрофон; 2 — підсилювач електричних коливань; 3 — носій запису; 4 — рекордер; 5 — різець; 6 — доріжка запису (канавка); 7 — механічна фонограма; 8 — звукознімач; 9 — грамофонна голка; 10 — гучномовець.

При механічному записі звуку голка або різець видавлює або вирізує на поверхні рухомого носія канавку, форма якої відповідає формі записуваних звукових коливань. В процесі відтворення електропрогравачем грамофонна голка, рухаючись по звивині канавки, повторює ці коливання і передає їх або мембрані, випромінюючій звук через рупор, або електромеханічному перетворювачу звукознімача, що виробляє електричні сигнали. Механічний звукозапис вперше практично здійснена в 1877 американським винахідником Томасом Альва Едісоном, який побудував фонограф із записом звуку на валу, обернутому олов'яною фольгою. Надалі фольга була замінена воском. Механічний звукозапис на грамофонних платівках набув широкого поширення через простоту і зручність відтворення звуку в домашніх умовах.

Фотографічний запис[ред.ред. код]

Схема фотографічного запису (а) і її відтворення (б): 1 — мікрофон; 2 — підсилювач електричних коливань; 3 — джерело світла; 4 — модулятор світла; 5 — носій запису (кіноплівка); 6 — доріжка запису (фотографічна фонограма); 7 — фотоелемент; 8 — гучномовець.

При фотографічному звукозаписі у такт із звуковими коливаннями змінюється (модулюється) сила або форма світлового променя, падаючого на рухому кіноплівку. В результаті звук виявляється «сфотографованим». Після хімічного прояву на плівці утворюється затемнена доріжка запису, прозорість або ширина якої змінюється по довжині плівки відповідно до закономірності записаного коливання. Для відтворення звукозапису фотографічну фонограму, яка рухається з тією ж швидкістю, з якою рухалася плівка при записі, просвічують променем світла, що проходить крізь доріжку запису і падаючим на фотоелемент, фотоелемент перетворить коливання сили світла в електричні коливання. Прообразом апаратів фотографічної звукозапис є фотографофон, виготовлений в 1901 німецьким інженером Е. Румером. Фотографічний звукозапис застосовували головним чином в звуковому кіно. Принципи фотографічного звукозапису були покладені в основу роботи синтезатора АНС.

Магнітний запис[ред.ред. код]

Схема магнітного звукозапису (а) і її відтворення (б): 1 — мікрофон; 2 — підсилювач електричних коливань; 3 — магнітна головка; 4 — магнітне поле головки; 5 — носій запису; 6 — магнітна фонограма; 7 — гучномовець. Стрілкою вказаний напрям руху носія запису (магнітної стрічки)/
  • При магнітному записі в такт із звуковими коливаннями намагнічуються окремі ділянки носія, що рухається через магнітне поле. Поле створюється магнітною головкою, через обмотку якої проходять посилені електричні струми мікрофону. При відтворенні відбувається зворотне перетворення: рухома магнітна фонограма порушує в магнітній головці електричні сигнали. Перший апарат для магнітного звукозапису на сталевий дріт (телеграфон) був запропонований в 1898 данським інженером В. Паульсеном. З 40—50-х рр. 20 століття набув поширення магнітний звукозапис на магнітну стрічку за допомогою магнітофонів, які стали простими і зручними апаратами для виробництва звукозапису у домашніх умовах.

Цифровий запис[ред.ред. код]

Аналогово-цифрове квантування

Перетворення звукового сигналу в цифрову форму полягає у вимірюванні миттєвих значень його амплітуди через рівні проміжки часу і представленні отриманих значень, званих відліками, у вигляді послідовності чисел. Ця процедура називається аналого-цифровим перетворенням, а пристрій для її реалізації - аналого-цифровим перетворювачем (АЦП).

Числа, отримані в результаті аналого-цифрового перетворення, виражаються в двійковій системі числення, тобто у вигляді комбінації двох цифр - нулів (0) і одиниць (1).

Процес перетворення безперервного аналогового сигналу в послідовність його миттєвих значень (виборок) називається дискретизацією. Визначення чисельного значення величини вибірки (відліку) називається квантуванням. Для цього весь діапазон можливих змін амплітуди перетворюваного сигналу ділиться на певну кількість рівнів квантування, яка визначається розрядністю використовуваного при цьому двійкового числа. Чим більше число розрядів квантування, тим менше відстань між рівнями квантування (крок квантування) і тим вище виходить точність перетворення.

Амплітудна розрядність квантування. δ - крок квантування

.

Основними характеристики аналогово-цифрового перетворення є:

  • Частота дискретизації сигналу (частота квантування) - визначає швидкість проходження відліків в секунду. На практиці застосовується від 11 025 до 96 000 кГц. Чим вища частота дискретизації, тим більша точність перетворення
  • Амплітудна розрядність квантування - визначає кількість розрядів двійкового числа, що використовуэться для визначення кількосты рівнів квантування, напр. 16-розрядне квантування містить 216=65 536 рівнів квантування. На практицы застосовується переважно 16-розрядне, рідше 24- та 32-розрядне квантування.

Джерела[ред.ред. код]

  • БСЭ
  • Цифровая запись
  • В.Белунцов. Новейший самоучитель работы на компьютере для музыкантов. "ДЕСС", М.-2003