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Digitale Audioinformationen (Teil 2)

Abtastfrequenz. Ein an die Soundkarte angeschlossenes Mikrofon wird verwendet, um analogen Ton aufzunehmen und in ein digitales Format umzuwandeln. Die Qualität des erhaltenen digitalen Klangs hängt von der Anzahl der Messungen des Schallpegels pro Zeiteinheit ab, dh von der Abtastfrequenz. Je mehr Messungen in 1 Sekunde durchgeführt werden (je höher die Abtastfrequenz), desto genauer wiederholt die “Leiter” des digitalen Audiosignals die Kurve des Dialogsignals.

Die Audio-Abtastrate ist die Anzahl der Schallvolumenmessungen in einer Sekunde.

Die Audio-Abtastrate kann zwischen 8000 und 48000 Schallvolumenmessungen pro Sekunde variieren.

Audio-Codierungstiefe. Jedem “Schritt” wird ein bestimmter Wert für die Lautstärke zugewiesen. Lautstärkepegel können als eine Reihe möglicher Zustände N angesehen werden, für die eine bestimmte Menge an Informationen I erforderlich ist, die als Audiocodierungstiefe bezeichnet wird.

Die Audiocodierungstiefe ist die Informationsmenge, die zum Codieren der diskreten Lautstärkepegel von digitalem Audio erforderlich ist.

Wenn die Codiertiefe bekannt ist, kann die Anzahl der digitalen Audio-Lautstärkepegel unter Verwendung der Formel N = 2I berechnet werden. Wenn die Soundcodierungstiefe 16 Bit beträgt, beträgt die Anzahl der Lautstärken:

N = 2I = 216 = 65536.

Während des Codierungsvorgangs wird jedem Schallpegel ein eigener 16-Bit-Binärcode zugewiesen. Der niedrigste Schallpegel entspricht dem Code 0000000000000000 und der höchste – 1111111111111111.

Die Qualität des digitalisierten Klangs. 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 8000 Mal pro Sekunde, einer Abtastrate von 8 Bit und durch Aufzeichnen einer Audiospur (“Mono” -Modus) erhalten. Die höchste Qualität des digitalisierten Klangs, die der Qualität einer Audio-CD entspricht, wird mit einer Abtastrate von 48.000 Mal pro Sekunde, einer Abtastrate von 16 Bit und der Aufnahme von zwei Audiospuren (Stereomodus) erreicht. .

Es ist zu beachten, dass das Informationsvolumen in der Audiodatei umso größer ist, je höher die Qualität des digitalen Klangs ist. Es ist möglich, das Informationsvolumen einer digitalen Stereo-Sounddatei mit einer Dauer von 1 Sekunde bei einer durchschnittlichen Klangqualität (16 Bit, 24.000 Messungen pro Sekunde) zu schätzen. Dazu muss die Codierungstiefe mit der Anzahl der Messungen in 1 Sekunde multipliziert und mit 2 multipliziert werden (Stereoton):

16 Bit? 24.000? 2 = 768.000 Bits = 96.000 Bytes = 93,75 KB.

Sound-Editoren. Mit Sound-Editoren können Sie Sound nicht nur aufnehmen und wiedergeben, sondern auch bearbeiten. Digitalisierter Sound wird in Soundeditoren visuell dargestellt, sodass das Kopieren, Verschieben und Löschen von Teilen der Audiospur problemlos mit der Maus ausgeführt werden kann. Darüber hinaus können Sie Audiospuren übereinander legen (Sounds mischen) und verschiedene akustische Effekte anwenden (Echo, Rückwärtswiedergabe usw.).

Mit Soundeditoren können Sie die digitale Klangqualität und Lautstärke einer Audiodatei ändern, indem Sie die Abtastrate und die Codierungstiefe ändern. Digitalisiertes Audio kann unkomprimiert als universelle WAV- oder komprimierte MP3-Audiodateien gespeichert werden.

Durch Speichern von Audio in komprimierten Formaten werden Audiofrequenzen niedriger Intensität, die für die menschliche Wahrnehmung “übermäßig” sind, verworfen, was zeitlich mit Audiofrequenzen hoher Intensität zusammenfällt. Wenn Sie dieses Format verwenden, können Sie Audiodateien Dutzende Male komprimieren, dies führt jedoch zu einem irreversiblen Informationsverlust (Dateien können nicht in ihrer ursprünglichen Form wiederhergestellt werden).
Testfragen

1. Wie wirken sich Abtastrate und Codierungstiefe auf die digitale Audioqualität aus?
Selbsthilfeaufträge

1.22. Selektive Antwortzuordnung. Die Soundkarte führt eine binäre Codierung des analogen Audiosignals durch. Wie viele Informationen werden benötigt, um jede der 65.536 möglichen Signalintensitätsstufen zu codieren?
16 Bits;
256 Bit;
1 Bit;
8 Bits.

1.23. Eine Aufgabe mit einer detaillierten Antwort. Schätzen Sie das Informationsvolumen in digitalen Audiodateien mit einer Dauer von 10 Sekunden bei einer Codierungstiefe und einer Abtastrate eines Audiosignals, das die minimale und maximale Klangqualität bietet:

a) Mono, 8 Bit, 8000 Messungen pro Sekunde;

b) Stereo, 16 Bit, 48.000 Messungen pro Sekunde.