Основные параметры цифро-аналогового преобразования звука.

Звук представляет собой типичный аналоговый сигнал, в котором по оси X откладывается время, а по оси Y давление воздуха.

Чтобы человек слышал звук, это давление должно меняться с определенной частотой. Человек способен воспринимать звуковые колебания в пределах частот от 16-20 герц до15-20 килогерц (1 герц – одно колебание в секунду). Чем больше частота, тем выше тон звука.

Другой характеристикой звука, как и любого колебания, служит громкость– величина давления, амплитуда колебания. Громкость измеряется в децибелах. Децибел измеряет разность уровней звука как соотношение их логарифмов. 1 бел = lg(A/B) = 1. При этом А/В = 10. 1 децибел = 1/10 Бел, то есть lg(A/B) = 0,1. При этом А/В = 1,259. То громкость двух звуков, отличающихся на 1 дб, различается примерно на 26%

0 дб – это полная тишина, выше 150 дб может наступить болевой порог, когда есть риск разрыва барабанных перепонок. Тиканье часов – 10 дб, шум оживленной улицы – 60-85 дб, в московском метро уровень шума достигает 100 дб.

1. Разрядность, определяет количество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой в цифровую форму и наоборот. Чем больше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой, тем выше качество звучания.

Для перевода в компьютер требуется разбить сигнал на отдельные дискретные участки. В результате разбиения получается ступенчатая кривая, которая в той или иной степени приближается к реальному объекту. Ступени могут быть меньше, но никогда не превратятся в плавную линию.

Минимальным требованием сегодняшнего дня являются 16 разрядов (качество CD), студийная запись звука имеет 24 разряда (качество DVD). 16 разрядный звук обеспечивает динамический диапазон (отношение самого громкого звука к самому тихому) в 48 децибел. А 24-разрядный имеет динамический диапазон в 72 децибела.

На некоторых звуковых картах может быть указано, что они обеспечивают 32, 64 и даже более разрядов, но это не значит, что они подают в компьютер звук такого высочайшего качества. Имеется в виду, что внутри звуковой карты идет повышение разрядности сигнала, с которым затем производятся различные операции: дитер, транкейт, нормалайз и др. На выходе из звуковой карты разрядность понижается до 16 или 24. Без такой обработки музыкальное произведение может иметь различные искажения и шумы, которые заметные слушателю. Особенно на технике воспроизведения высокого уровня.

2. Частота дискретизации – это количество измерений амплитуды сигнала в секунду, на рисунке 9 она будет определять ширину «ступенек» по оси X.

Частота дискретизации измеряется в килогерцах и имеет следующие стандарты:

· 11,025 Кгц (11 тысяч измерений в секунду) – качество цифровых телефонных линий.

· 44,1 Кгц – качество CD; звук, записанный с более низкой частотой дискретизации, на аппаратуре CD-ROM воспроизводиться не будет.

· 96 Кгц – качество DVD, это современный профессиональный стандарт звукозаписи.

Согласно теореме Котельникова, для нормального качества звука частота дискретизации должна превышать частоту наивысшей гармоники полезного сигнала не менее чем в два раза. Верхний предел частоты, которую человек способен услышать, составляет 20 Кгц.

То есть, частота дискретизации должна быть не менее 40 Кгц, что и соблюдается для записи/воспроизведения компакт-дисков. А для телефонных разговоров не обязательно добиваться высокого качества звучания, залезая на максимальные частоты. Здесь достаточно сделать речь разборчивой.

При этом аудиокарта должна иметь частоту дискретизации, соответствующую прослушиваемому диску, что не всегда соблюдается. Например, есть карты с частотой 48 Кгц вместо 44,1 (это половина частоты сигнала DVD). Прослушивание дисков на таких аудио картах сопровождается существенным искаженими звука (треск, щелчки и пр.).