Kódovanie zvukových informácií

Všetky procesy reality môžu byť transformované do digitálnej podoby. Kódovanie audio informácií pomocou počítačov sa teda uskutočňuje podľa nasledujúcej schémy:

- vibrácie vzduchu zaznamenávajú citlivé prístroje;

- sú prepočítané na elektrický prúd, v ktorom sa frekvencia (amplitúda) mení podľa toho;

- prijatý prúd je digitalizovaný, to znamená, že sa odoberá vzorka (niekedy sa hovorí, že dochádza k binárnemu kódovaniu zvukových informácií).

Prijatý elektronický analóg počiatočného zvuku je viac kvalitatívny, čím je vzorkovacia frekvencia pri odberoch vzoriek a hĺbka kódovania vyššia.

Inými slovami, kódovanie audio informáciíJe proces prevodu známeho analógu na digitálny signál, ktorý je určený na následné spracovanie na príslušných zariadeniach. Pozrime sa podrobnejšie na štádiá a spôsoby digitalizácie zvuku.

Odber vzoriek v časovej oblasti je základomdigitalizácie. Podľa Kotel'nikovovej vety môže byť analógový elektrický signál transformovaný do digitálnej formy tým, že sa určitým krokom prečíta nepretržitá séria hodnôt jeho amplitúdy. Frekvencia takýchto odčítaní by mala aspoň zdvojnásobiť limitnú hodnotu frekvencie hlavného signálu. Ak je potrebné digitizovať analógový "zdroj" s prevádzkovou frekvenciou 0-20 kHz, vzorka by mala byť odobratá najmenej 40 000 krát za sekundu (40 kHz). Odber vzoriek udáva počet meraní za sekundu pôvodného analógového signálu (odber vzoriek, vzorkovacia frekvencia). S rastom vzoriek sa zvyšuje nielen kvalita, ale aj objem prijímaného dátového toku.

Tiež kódovanie zvukových informácií môžeuskutočňované inými spôsobmi. Ako napríklad digitalizácia pomocou nerovnomerného kvantizovania, niekedy nazývaného logaritmickým. Keď sa používa, celá stupnica amplitúdy je bežne rozdelená na úseky s vysokými a nízkymi hodnotami. Ďalšie kódovanie audio informácií sa uskutočňuje aplikáciou veľkého množstva úrovní kvantizácie v oblastiach s malou amplitúdovou hodnotou (a naopak). Treba však poznamenať, že celkový počet hladín zostáva rovnaký ako v prípade metódy homogénnej kvantizácie (PCM).

Zavádza sa celkom iný prístupalternatívna metóda kódovania. Volá sa to "diferenciálna impulzná kódová modulácia" (DPCM). Týmto spôsobom nie je kvantizácia ovplyvnená nie okamžitou amplitúdou signálu, ale jeho relatívnymi hodnotami. Výsledkom toho je, že je možné znížiť množstvo dát obsadených údajmi, keďže mechanizmus predpovedania následných počtov pôvodného signálu je zahrnutý.

Kódovanie a spracovanie audio informácií,opísaný v tomto článku, predpokladá potrebu vykonať transformáciu "analógových číslic". Tento proces sa vykonáva pomocou ADC (analógovo-digitálny konvertor). Pri prevádzke tohto zariadenia každý majiteľ počítača vybaveného zvukovou kartou čelí každý deň (v tomto prípade dochádza k opačnému procesu - získanie analógového signálu z digitálneho prúdu).

Funkcie ADC sú nasledovné:

- pri obmedzovaní šírky pásma vysielaných frekvencií. Pomocou filtrov sú komponenty signálu, ktorých frekvencia je viac ako polovica vzorkovacej frekvencie, odrezané (dôvod bol opísaný skôr).

- Odber vzoriek hodnôt amplitúdy v určitých intervaloch. V dôsledku toho je analógový signál reprezentovaný sekvenciou jednotlivých bitov s rôznou intenzitou (odber vzoriek).

- Nahradenie hodnôt získaných bitov ich najbližšími hodnotami z pevnej množiny (kvantizácia).

- Konverzia každej kvantizovanej hodnoty podmieneným počtom úrovní kvantifikácie (každá hodnota má svoje vlastné sériové číslo). Toto je posledná fáza digitalizácie.