Звук в памяти компьютера

Кодирование звуковой информации

Пример 3.

На экране с разрешающей способностью 640 х 200 высвечиваются только двухцветные изображения. Какой минимальный объем видеопамяти необходим для хранения изо­бражения?

Решение. Так как битовая глубина двухцветного изображе­ния равна 1, а видеопамять, как минимум, должна вмещать одну страницу изображения, то объем видеопамяти равен 640 х 200 х 1 = 128000 бит = 16000 байт.

Для записи и обработки аналогового сигнала с выхода микрофона осуществляется его оцифровка с помощью аналого-цифрового преобразователя. При этом они заменяются цифровыми значениями отдельных выборок, взятых через достаточно короткие промежутки времени dt. То есть непрерывный сигнал квантуется по величине и по времени, в результате чего получается поток логических 0 и 1, которые обрабатывает процессор. При 16-разрядном амплитудном кодировании непрерывный сигнал разбивается на 2¹⁶=65 536 ступеней квантования. В соответствии с теоремой отсчетов, частота квантования 44,1 кГц обеспечивает воспроизводимость всего звукового диапазона частот (до 20 кГц). При этом объем файла в битах равен V=f*r*t, где r_КВАНТ — разрядность квантования по величине (число ступенек), t — время записи. Оцифрованный сигнал может быть преобразован в аналоговый с помощью цифроаналогового преобразователя.

Физическая природа звука — колебания в определенном диапазоне частот, передаваемые звуковой волной через воздух (или другую упругую среду). Процесс преобразо­вания звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера:

Аудиоадаптер (звуковая плата) — специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное для преобразо­вания электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования (из числового кода в электрические колебания) при воспроиз­ведении звука.

В процессе записи звука аудиоадаптер с определенным пе­риодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в регистр двоичный код полученной величины. Затем получен­ный код из регистра переписывается в оперативную память компьютера. Качество компьютерного звука определяется ха­рактеристиками аудиоадаптера: частотой дискретизации и раз­рядностью.

Частота дискретизации — это количество измерений вход­ного сигнала за 1 секунду. Частота измеряется в герцах (Гц). Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц. 1000 измерений за 1 секунду — 1 килогерц (кГц). Характерные частоты дискретизации аудиоадаптеров: 11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц и др.

Разрядность регистра — число бит в регистре аудиоадапте­ра. Разрядность определяет точность измерения входного сиг­нала. Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каж­дого отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно. Если разрядность равна 8 (16), то при измерении входного сигнала может быть получено 2⁸ = 256 (2¹⁶ = 65536) различных значений. Очевидно, 16-раз­рядный аудиоадаптер точнее кодирует и воспроизводит звук, чем 8-разрядный.

Звуковой файл — файл, хранящий звуковую информацию в числовой двоичной форме. Как правило, информация в зву­ковых файлах подвергается сжатию.

Дата добавления: 2014-01-06