Цифровий звук

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Перейти до: навігація, пошук
Звукова хвиля (сіра), представлена в цифровому вигляді (червона) (after a zero-order hold but before filtering)

Цифровий звук, англ. Digital audio використовує цифрові сигнали для відтворення звуку. В широкому розумінні цифровий звук містить звук в його цифровій формі. що передбачає цифро-аналогове та аналогово-цифрове перетворення, зберігання та передачу інформації.

Цифровий звук виявився корисним для запису, обробки, масового виробництва та поширення аудіо. В сучасності поширення музики через інтернет-магазини магазини залежить від цифрового запису та алгоритмів компресії звуку. Поширення звукової інформації у вигляді аудіофайлів значно дешевше ніж її поширення у вигляді фізичних об'єктів. В той же час, таке поширення дає можливість сумісного використання файлів через peer-to-peer мережі, що в багатьох країнах вважається піратством, шкідливим для бізнесу.

Цифрове аудіо принципово відрізняється від аналогового. Якщо в аналогових звукових системах (як наприклад запис на грамафонні платівки, магнітофонні касети і т.ін), акустичні коливання повітря перетворються на аналогічні за формою електричні за допомогою мікрофона та зберігаються. Відтворення звуку відбувається зворотнім шляхом - через підсилювач та конвертацію в акустичні коливання через гучномовець. Аналогове аудіо вразливе для шумів та спотворень через властивий шум в електричних контурах.

Цифрове аудіо починається з перетворення аналогового сигналу на електричний імпульсний (— ‘on/off’) сигнал, відмінний від електро-механічного. Цей сигнал перекодовується, для запобігання помилок при зберіганні чи передачі сигналу.

Зміст

[ред.] Цифрове аудіо

Семплювання та 4-бітова квантизація аналогового сигналу (червоний) за допомогою Імпульсно-кодової модуляція

Цифрове аудіо є аудіо в цифровій формі, а точніше - цифровий сигнал, закодований в бітах інформації.

Аналоговий сигнал конвертується в цифровий сигнал у заданій частоті дискретизації англ. sampling rate та роздільності англ. bit resolution; часто він складатиметься з кількох каналів (2 канали для стерео або більше для об'ємного звуку). Вища частота та розрядність конвертації забезпечує вищу точність.

[ред.] Якість звуку
Приклад аудіо, із зростаючим шумом квантизації
При проблемах з прослуховуванням гляньте у довідку.

Тоді як завданням обидвох систем є відтворення звуку з максимальною якістю, існують ряд перешкод для досягнення бажаного результату:

  • Аналоговий рівень власних шумів, який залежить від ємності та індуктивності, що обмежують смугу пропускання системи, а також опору, що обмежує амплітуду.
  • Цифровий шум квантизації, який залежить від частоти дискретизації, що обмежує смуги пропускання, а також розрядності, що обмежує динамічний діапазон.

Для досягнення вищої якості запису необхідні високоякісні компоненти, що збільшує загальну вартість обладнання.

[ред.] Процес конвертації

Цифровий сигнал отримують з аналогового шляхом його конвертації аналогово-цифровим перетворювачем (АЦП). АЦП працює у заданій частоті дискретизації (sample rate) та розрядності (bit resolution) модуляції. Наприклад, CD audio має частоту дискретизації 44.1 кГц (44,100 семпли в секунду) та 16-бітову розрядність для кожного каналу (стерео). Якщо аналоговий сигнал ще не обмежений у вузькій смузі частот, перед конвертацією необхідний фільтр захисту накладання спектрів (англ. anti-aliasing filter), щоб запобігти ефекту накладання (англ. aliasing) цифрового сигналу. (Ефект накладання виникає коли частоти вищі за максимально припустиму (англ. Nyquist frequency) не були відфільтровані, і через це виникають звукові ефекти на нижчих частотах).

Огляд цифро <-> аналогового перетворення

Деякі цифрові сигнали, наприклад, згенеровані на цифрових синтезаторах, мають виключне цифрове походження, в цьому випадку аналогово-цифрове перетворення не здійснюється.

Після оцифровки, цифровий сигнал може бути підданим цифровій обробці, що може включати застосування фільтрів або звукових ефектів.

Далі цифрове аудіо може бути збережене або передане. Зберігання цифрового аудіо здійснуюється на компакт-дисках, iPod, жорстких дисках або будь-яких інших цифрових носіях інформації. Компресія звукових даних &mdash у таких форматах як MP3, Ogg Vorbis або AAC — звичайно застосовується для зменшення об'єму файлів.

Останнім етапом роботи з цифровим аудіо є зворотня конвертація в аналоговий формат за допомогою Цифро-аналогового перетворювача (DAC). Як і АЦП, ЦАП працює із заданою частотою модуляції (sampling rate) та розрядністю (bit resolution, причому частота модуляції може відрізнятися від застосованої при АЦП. В цьому випадку здійснються процеси передискретизаці, підвищення або зниження частоти модуляції.

[ред.] Історичний нарис

Комерційне продукування цифрових записів класичної та джазової музики починається на початку 1970-х, піонерами були японські компанії Denon, BBC та британський лейбл Decca, хоча експериментальні записи існували ще у 1960-х. Перший 16-бітний PCM-запис у США був зроблений в 1976 році. В більшості випадків мікшування звуку не застосовувалось; цифровий стереозапис виготовлявся та використовувався як незмінний майстер-запис для наступного комерційного використання та позначався як "DDD" . Перший повністю цифровим (DDD) альбомом поп-музики став "Bop Till You Drop" гурту Ry Cooder, записаний в 1978.

[ред.] Цифрові аудіотехнології

Зберігання інформації:

[ред.] Цифровий аудіоінтерфейс

Специфічні аудіоінтерфейси:

[ред.] Література

  • Borwick, John, ed., 1994: Sound Recording Practice (Oxford: Oxford University Press)
  • Ifeachor, Emmanuel C., and Jervis, Barrie W., 2002: Digital Signal Processing: A Practical Approach (Harlow, England: Pearson Education Limited)
  • Rabiner, Lawrence R., and Gold, Bernard, 1975: Theory and Application of Digital Signal Processing (Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall, Inc.)
  • Watkinson, John, 1994: The Art of Digital Audio (Oxford: Focal Press)
Отримано з http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D0%B9_%D0%B7%D0%B2%D1%83%D0%BA
Особисті інструменти