Урок 10
§14. Кодирование звука и видео
Содержание урока
Оцифровка звука
Глубина (разрядность) кодирования
Инструментальное кодирование звука
Оцифровка звука
Ключевые слова:
• аналоговый сигнал • оцифровка • отсчёт • частота дискретизации • разрядность кодирования • инструментальное кодирование
Звук — это колебания среды (воздуха, воды), которые воспринимает человеческое ухо. С помощью микрофона звук преобразуется в непрерывный (аналоговый) электрический сигнал, который в любой момент времени может принимать любое значение в некотором интервале (рис. 2.30).
Рис. 2.30
Как вы знаете, современные компьютеры обрабатывают только дискретные сигналы (двоичные коды). Поэтому для работы со звуком необходима звуковая карта — специальное устройство, которое полученный с микрофона аналоговый сигнал превращает в двоичный код. Это называется оцифровкой звукового сигнала.
Оцифровка — это преобразование аналогового сигнала в цифровой код.
Ситуация напоминает ту, с которой мы столкнулись при кодировании рисунка — любая линия состоит из бесконечного числа точек, поэтому, чтобы её закодировать, нужна бесконечная память. Здесь тоже придётся использовать дискретизацию — представить аналоговый сигнал в виде набора чисел, т. е. записать в память только значения сигнала в отдельных точках, взятых с некоторым шагом Т по времени (рис. 2.31).
Рис. 2.31
Число Т называется интервалом дискретизации, а обратная ему величина 1/Т — частотой дискретизации. Частота дискретизации обозначается буквой f и измеряется в герцах (Гц) и килогерцах (кГц). Это число показывает, сколько раз в секунду выполняются измерения.
Чем больше частота дискретизации, тем точнее мы записываем сигнал, тем меньше информации теряем и тем лучше будет качество звучания. Однако при этом возрастает количество данных и увеличивается объём файла, в котором хранится закодированный звук.
Как же выбрать оптимальную частоту при кодировании? Учёные установили, что частоту дискретизации нужно брать в два раза больше, чем максимальная частота колебаний сигнала, который мы хотим записывать.
Известно, что человек в среднем слышит только звуки (колебания воздуха или другой среды) с частотами от 16 Гц до 20 кГц, поэтому все частоты выше 20 кГц можно «потерять» практически без ухудшения качества звука (человек не почувствует разницу!). Поэтому достаточно использовать частоту дискретизации около 40 кГц, повышать её дальше нет смысла. Более низкие частоты дискретизации применяют тогда, когда важно всячески уменьшать объём звуковых данных (например, для трансляции радиопередач через Интернет), даже ценой ухудшения качества.
С помощью оцифровки можно закодировать любой звук, который принимает микрофон. Это единственный способ кодирования человеческого голоса и различных природных звуков (шума прибоя, шелеста листвы и т. п.).
Однако у этого метода есть и недостатки:
• при оцифровке звука всегда есть потеря информации (из-за дискретизации);
• звуковые файлы, полученные с помощью оцифровки, имеют, как правило, большой размер.
Используя дополнительные источники, выясните, какая частота дискретизации используется:
а) для того чтобы можно было распознать речь человека;
б) на звуковых компакт-дисках;
в) в фильмах формата DVD;
г) для высококачественного кодирования звука в формате DVD-audio.
Следующая страница 
Глубина (разрядность) кодирования
Cкачать материалы урока
