ТОЦЗ
Теоретические основы цифрового звука
Цифровой звук — результат преобразования аналогового сигнала звукового диапазона в цифровой аудиоформат
Квантование – разбиение диапазона значений непрерывной или дискретной величины на конечное число интервалов
Количество уровней квантования называют также глубиной дискретизации или разрядностью
Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ, англ. Pulse Code Modulation, PCM) используется для оцифровки аналоговых сигналов.
Чтобы получить на входе канала связи ИКМ-сигнал из аналогового, мгновенное значение аналогового сигнала измеряется аналого-цифровым преобразователем (АЦП) через равные промежутки времени.
Количество оцифрованных значений в секунду (или скорость оцифровки, частота дискретизации) должно быть не ниже 2-кратной максимальной частоты в спектре аналогового сигнала (по теореме Котельникова).
Мгновенное измеренное значение аналогового сигнала округляется до ближайшего уровня из множества заранее определённых значений. Этот процесс называется квантованием. Количество уровней всегда берётся кратным степени двойки, например, 23 = 8, 24 = 16, 25 = 32, 26 = 64 и т. д. Номер уровня может быть соответственно представлен 3, 4, 5, 6 и т. д. битами. Таким образом, на выходе модулятора получается набор битов (0 и 1).
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, DAC).
Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код.
2) Нелинейность. Всем АЦП присущи ошибки, связанные с нелинейностью, которые являются следствием физического несовершенства АЦП. Это приводит к тому, что передаточная характеристика отличается от линейной. Ошибки могут быть уменьшены путём калибровки.
3) Джи́ттер (англ. jitter — дрожание) или фазовое дрожание цифрового сигнала данных — нежелательные фазовые и/или частотные случайные отклонения передаваемого сигнала. Возникают вследствие нестабильности задающего генератора, изменений параметров линии передачи во времени и различной скорости распространения частотных составляющих одного и того же сигнала.
Аудиокодек (англ. Audio codec; аудио кодер/декодер) — компьютерная программа или аппаратное средство, предназначенное для кодирования или декодирования аудиоданных.
Аудиокодек на аппаратном уровне обозначает отдельную микросхему, которая кодирует и декодирует аналоговый звуковой сигнал в цифровой сигнал и наоборот при помощи аналогово-цифрового и цифро-аналогового преобразователей. Цифро-аналоговая конвертация происходит, когда компьютер посылает звук на внешние динамики, а аналого-цифровая конвертация происходит, когда звук подаётся на компьютер извне.
Цифровой аудиоформат — формат представления звуковых данных, используемый при цифровой звукозаписи, а также для дальнейшего хранения записанного материала на компьютере и других электронных носителях
Адиоформаты без сжатия – WAVE или WAV (от waveform), AIFF (Audio Interchage File Format)
Сжатие данных без потерь — метод сжатия аудиоданных, при использовании которого закодированные данные однозначно могут быть восстановлены с точностью до бита
flac (Free Lossless Audio Codec)
ape (Monkey’s Audio)
wma (Windows Media Audio 9 Lossless),
00 → 0
00 → 0
01 → 10
10 → 110
11 → 111
00 01 00 00 11 10 00 00
0 10 0 0 111 110 0 0
Сжатие данных с потерями — метод сжатия данных, при использовании которого распакованные данные отличаются от исходных, но степень отличия не существенна с точки зрения их дальнейшего использования.
mp3
Отсечение гармоник с меньшей амплитудой и гармоник, лежащих вблизи более интенсивных
Замена двух и более близлежащих пиков одним усреднённым
Выборочно удаляются высокочастотные гармоники, чтобы уменьшить поток информации за счёт разрежения спектра