Soundinformationen auf dem Computer
Schall ist ein kontinuierliches Signal, eine Schallwelle mit variabler Amplitude und Frequenz.
Je größer die Amplitude des Signals ist, desto stärker ist es für eine Person.
Je höher die Frequenz des Signals ist, desto höher ist die Tonhöhe.
Die Frequenz einer Schallwelle wird als Anzahl von Schwingungen pro Sekunde ausgedrückt und in Hertz (Hz, Hz) gemessen.
Das menschliche Ohr kann Geräusche im Bereich von Hz bis 20 kHz wahrnehmen, was als Schall .2020 bezeichnet wird
Die Anzahl der Bits pro Audiosignal wird als Audiocodierungstiefe bezeichnet.
Moderne Soundkarten bieten eine 16-, 32- oder 64-Bit-Audiocodierungstiefe. 163264
Beim Codieren von Audioinformationen wird ein kontinuierliches Signal durch ein diskretes ersetzt, dh es wird in eine Folge von elektrischen Impulsen (binäre Nullen und Einsen) umgewandelt.
Der Prozess der Umwandlung von Audiosignalen von einer kontinuierlichen Darstellungsform in eine diskrete digitale Form wird als Digitalisierung bezeichnet.
Ein wichtiges Merkmal beim Codieren von Audio ist die Abtastrate, die Anzahl der Signalpegelmessungen in Sekunden: 1
– (eine) Messung pro Sekunde entspricht einer Frequenz von Hz; 11
– Messungen pro Sekunde entsprechen einer Frequenz von kHz. 10001
Die Audio-Abtastrate ist die Anzahl der Audio-Lautstärkemessungen in einer Sekunde.
Die Anzahl der Messungen kann im Bereich von kHz bis kHz liegen (von der Funkübertragungsfrequenz bis zur Frequenz, die der Klangqualität von Musikmedien entspricht) .848
Je höher die Abtastfrequenz und -tiefe des Klangs ist, desto besser ist der Klang des digitalisierten Klangs. Die niedrigste Qualität des digitalisierten Tons, die der Qualität der Telefonkommunikation entspricht, wird mit einer Abtastrate von Zeiten pro Sekunde, einer Abtastrate von Bits und durch Aufzeichnen einer Audiospur (“Mono” -Modus) erhalten. Das digitalisierte Audio mit der höchsten Qualität, das der Qualität einer Audio-CD entspricht, wird mit einer Abtastrate von Zeiten pro Sekunde, einer Abtastrate von Bits und der Aufnahme von zwei Audiospuren (Stereomodus) erreicht .8000 848 000 16
Es ist zu beachten, dass das Informationsvolumen in der Audiodatei umso größer ist, je höher die Qualität des digitalen Klangs ist.
Das Informationsvolumen in einer Mono-Audiodatei () kann wie folgt geschätzt werden: VV = N⋅ f⋅ k, wobei die Gesamtdauer des Tons (Sekunden) die Abtastfrequenz (Hz) ist, ist die Codierungstiefe (Bit) .norteFk
Zum Beispiel mit einer Klangdauer von einer Minute und einer mittleren Klangqualität (Bits, kHz): 11624
V = 60 ≤ 24000 ≤ 16 Bit = 23040000 Bit = 2.880.000 Bytes = 2812,5 kB = 2,75 MB.
Bei der Codierung von Stereoton wird der Abtastvorgang für den linken und den rechten Kanal getrennt und unabhängig voneinander ausgeführt, wodurch sich die Größe der Audiodatei im Vergleich zu Monoton verdoppelt.
Lassen Sie uns beispielsweise das Informationsvolumen einer digitalen Stereo-Sounddatei mit einer Dauer von einer Sekunde und einer durchschnittlichen Klangqualität (Bits, Messungen pro Sekunde) schätzen. Für diese Codierung muss die Tiefe mit der Anzahl der Messungen pro Sekunde multipliziert und mit (Stereo) multipliziert werden: 11624 00012
V = 16 Bit ⋅ 24000⋅2 = 768000 Bit = 96000 Bytes = 93,75 KB.
Es gibt verschiedene Methoden zum Codieren von Audioinformationen mit Binärcode, wobei zwei Hauptbereiche unterschieden werden können: die FM-Methode und die Wave-Table-Methode.
Das FM-Verfahren (Frequency Modulation) basiert auf der Tatsache, dass theoretisch jeder komplexe Klang in eine Folge der einfachsten harmonischen Signale unterschiedlicher Frequenzen zerlegt werden kann, von denen jedes eine reguläre Sinuskurve ist und daher Es kann durch einen Code beschrieben werden. Die Zerlegung von Audiosignalen in harmonische Reihen und die Darstellung in Form von diskreten digitalen Signalen erfolgt durch spezielle Geräte – Analog-Digital-Wandler (ADC).
Umwandlung eines Audiosignals in ein diskretes Signal: zu – Audiosignal am ADC-Eingang; b – diskretes Signal am ADC-Ausgang.
Digital-Analog-Wandler (DACs) führen eine Rückwärtskonvertierung durch, um mit einem numerischen Code codierten Ton wiederzugeben. Der Tonumwandlungsprozess ist in Abb. Unten dargestellt. Diese Codierungsmethode bietet keine gute Klangqualität, aber kompakten Code.
Umwandlung eines diskreten Signals in ein Audiosignal: zu – diskretes Signal am DAC-Eingang; b – Audiosignal am DAC-Ausgang.
Die Tischwellenmethode (die Welle, die Tabelle) basiert auf der Tatsache, dass die zuvor vorbereiteten Tabellen Klangbeispiele aus der Welt, Musikinstrumente usw. speichern.