Digitale Audioinformationen (Teil 1)
Die Geschichte der Aufnahmetechnik
Die Erzeugung von Ton durch Computer ist eine moderne Etappe in der Geschichte der Entwicklung der Tontechnologie. Werfen wir einen kurzen Blick auf diese Geschichte.
Seit dem späten 19. Jahrhundert haben sich die technischen Mittel zum Speichern und Übertragen von Informationen rasant entwickelt. In den späten 1800er Jahren fertigte der berühmte amerikanische Erfinder Thomas Edison einen Phonographen an.
Das Funktionsprinzip des Phonographen ist wie folgt. Sprache, Musik oder Lied erzeugen Klangschwingungen, die auf den Aufnahmestift des Phonographen übertragen werden. Die Nadel, die auf die Oberfläche der rotierenden Wachswalze wirkt, hinterlässt eine Rille mit variabler Tiefe: eine Tonspur. Wenn ein Ton wiedergegeben wird, geschieht das Gegenteil: Die Bewegung der Lesenadel entlang des Soundtracks wird von ihren Schwingungen mit derselben Frequenz begleitet. Diese Schwingungen werden vom Phonographen in einen hörbaren Klang umgewandelt. Der Edison-Phonograph ist das erste Tonaufnahmegerät.
Dieselbe Idee diente als Grundlage für die Herstellung von Schallplatten und Mechanismen für Zelluloid-Grammophone, die den auf ihnen aufgezeichneten Ton wiedergeben: Grammophon und Grammophon.
Mitte des 20. Jahrhunderts erschien ein Elektrophon, ein elektrisches Analogon eines Grammophons.
Analoge Klangdarstellung
Der Soundtrack einer Schallplatte ist ein Beispiel für eine kontinuierliche Form der Tonaufnahme.
Das elektrische Signal wird an den Lautsprecher des Mikrofons übertragen und in Ton umgewandelt.
Im 20. Jahrhundert wurde das Tonbandgerät erfunden, ein Gerät zur Tonaufzeichnung auf Magnetband. Es wird auch eine analoge Form der Audiospeicherung verwendet. Nur jetzt ist der Soundtrack kein mechanischer “Pit Groove”, wie in Abb. 1.1 und eine Linie mit sich ständig ändernder Magnetisierung. Mit Hilfe eines magnetischen Lesekopfes wird ein elektrisches Wechselsignal erzeugt, das von einem akustischen System ausgesendet wird.
Bis vor kurzem war die gesamte Tonübertragungstechnologie analog. Dies ist sowohl Telefon- als auch Funkkommunikation. Während eines Telefongesprächs werden die Schallschwingungen von der Mikrofonmembran in ein elektrisches Wechselsignal umgewandelt, das über elektrische Kabel übertragen wird. Auf dem empfangenden Telefon werden sie zu Ton.
Audiokodierung und -verarbeitung
Toninformationen. Schall ist eine Welle, die sich mit kontinuierlich variierender Intensität und Frequenz durch Luft, Wasser oder ein anderes Medium bewegt.
Eine Person nimmt Schallwellen (Luftschwingungen) mit Hilfe des Hörens in Form von Geräuschen unterschiedlicher Lautstärke und Tonhöhe wahr. Je höher die Intensität der Schallwelle ist, desto lauter der Schall, desto höher die Frequenz der Welle, desto höher die Tonhöhe.
Abhängigkeit von Lautstärke und Tonhöhe des Schalls von der Intensität und Frequenz der Schallwelle.
Das menschliche Ohr nimmt Schall mit einer Frequenz von 20 Schwingungen pro Sekunde (leiser Schall) bis 20.000 Schwingungen pro Sekunde (hoher Schall) wahr.
Eine Person kann Schall in einem weiten Bereich von Intensitäten wahrnehmen, bei denen die maximale Intensität 1014-mal höher ist als die minimale (einhunderttausend Milliarden Mal). Zur Messung der Lautstärke wird eine spezielle Einheit “Dezibel” (dbl) verwendet. Eine Abnahme oder Zunahme der Schalllautstärke um 10 dB entspricht einer 10-fachen Abnahme oder Zunahme der Schallintensität
Lautstärke
Lautstärke in Dezibel:
– Untere Grenze der Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs 0
-Rascheln Blätter 10
– Sprechen Sie 60
-90 Autohupe
-120 Strahltriebwerk
-Schmerzschwelle 140
Sound Time Sampling. (Teil 1)
Damit ein Computer Ton verarbeiten kann, muss ein kontinuierliches Audiosignal mithilfe von Zeitabtastung in eine diskrete digitale Form umgewandelt werden. Eine kontinuierliche Schallwelle ist in separate kleine Zeitabschnitte unterteilt, für jeden Abschnitt wird ein bestimmter Wert für die Schallintensität festgelegt.
Daher wird die kontinuierliche Abhängigkeit der Lautstärke des Schalls zum Zeitpunkt A (t) durch eine diskrete Folge von Lautstärkepegeln ersetzt. In der Grafik scheint dies eine glatte Kurve durch eine Folge von “Schritten” zu ersetzen.
