Средства для работы со звуком

Носители звуковой информации

Первичным носителем звуковой информации является акустическая среда, способная передавать звуковые волны – колебания давления воздуха, воды и другой среды. Источником звука являются механические колебания (колебания голосовых связок, струны и др.). Воздействуя на наш слуховой аппарат, колебания воздуха преобразуются в слуховые ощущения. При этом частота колебаний определяет высоту звука, а амплитуда – громкость (уровень). Человеческое ухо воспринимает колебания с частотой 20 Гц – 20 кГц (Гц – 1 колебание в секунду, герц). "Полезный" звук всегда сопровождается некоторым шумом. По отношению уровня полезного звукового сигнала к уровню шума человеческое ухо настроено на так называемый максимальный динамический диапазон в 90 дБ (децибел). Превышение этого диапазона сопровождается чрезмерным увеличением громкости и вызывает болезненные ощущения.

Важнейшим вторичным носителем звуковой информации является электромагнитное поле. Электромагнитные волны возникают при воздействии звуковых волн на мембрану микрофона, распространяются по проводам или в радиоэфире, а в акустических системах (звуковых колонках, наушниках) преобразуются снова в звук. При этом частота и амплитуда звуковых колебаний определенным образом связаны с частотой и амплитудой электромагнитных колебаний. Такое электромагнитное представление звуковой информации называется аналоговым звуковым сигналом. Дальность передачи аналогового сигнала значительно превышает дальность передачи звуковых волн.

Акустический сигнал научились записывать и воспроизводить в 1877 году. Сначала для этого использовался механический способ записи звука на восковые валики (фонограф Т. Эдисона), затем на пластмассовые граммофонные пластинки (граммофон, патефон) – механическим и электромеханическим способом. В кино используется фотоэлектрический способ записи звука на киноплёнку. В отличие от "акустического" звука для его аналогового представления существуют весьма совершенные способы сохранения звуковой информации на магнитных лентах. Однако, при передаче или перезаписи акустического или аналогового сигнала он искажается, звуковая информация теряется и качество звука ухудшается.

И в "акустическом" звуковом сигнале, и в аналоговом амплитуда колебаний является непрерывной функцией времени и пространства. Разложение этой функции в ряд Фурье (по функциям sin(nt) и cos(nt)) имеет естественную интерпретацию. Каждая такая функция называется гармоникой и соответствует звучанию одного тона (ноты), соответствующего звуковой волне с частотой n. Величина коэффициента при этой гармонике определяет громкость ее звучания. При извлечении некоторого тона с помощью музыкального инструмента этот основной тон сопровождается обертонами – более высокими и слабыми тонами, определяющими тембр инструмента. Важной характеристикой является спектр звуковой волны – совокупность коэффициентов ряда Фурье для всех гармоник. Анализ спектра используется для борьбы с излишними шумами.

Сейчас на передний план выдвигаются цифровые носители звука, в которых звуковая информация представлена дискретной последовательностью чисел. Передача и перезапись цифрового представления может происходить абсолютно без искажений. К тому же в цифровой форме звуковая информация может храниться и обрабатываться на компьютере.

Звуковая информация представляется в цифровом виде в двух принципиально разных формах – WAVE и MIDI. WAVE-форма используется для цифровых аудиодисков, а MIDI – в электронных музыкальных инструментах.

Дата добавления: 2014-01-11