Digitale geluidskwaliteit

Geluidsinformatie. Geluid is een golf die door lucht, water of ander medium reist met een continu variërende intensiteit en frequentie.

Een persoon ontvangt geluidsgolven (luchttrillingen) ondersteund door het gehoor in de vorm van geluid met variërend volume en toonhoogte. Hoe groter de intensiteit van de geluidsgolf, hoe harder het geluid, hoe hoger de frequentie van de golf, hoe hoger de toonhoogte van het geluid

Afhankelijkheid van het volume en de toonhoogte van geluid van de intensiteit en frequentie van een geluidsgolf

Het menselijk oor ontvangt geluid met een frequentie van 20 trillingen per seconde (zacht geluid) tot 20.000 trillingen per seconde (hard geluid).

Een persoon kan geluid ontvangen in een breed spectrum van intensiteiten, waarbij de hoogste intensiteit 1014 keer groter is dan de laagste (100 miljard keer). Om het volume van geluid te meten, wordt een speciale eenheid “decibel” (dbl) gebruikt (tabel 5.1). Het geluidsvolume met 10 dB verlagen of verhogen is geschikt om de geluidsintensiteit 10 keer te verlagen of te verhogen.

Het geluidsvolume
geluid in decibel
ondergrens van de gevoeligheid van het menselijk oor 0
bladfluister 10
Gesprek 60
Gudok-voertuig 90
Straalmotor 120
Pijngrens 140
Geluidstijd bemonstering. Om een ​​computer geluid te laten verwerken, moet een continu audiosignaal worden geconverteerd naar een discrete digitale vorm met ondersteuning voor tijdbemonstering. Een constante geluidsgolf is opgedeeld in kleine afzonderlijke tijdsecties, voor elke sectie wordt een bepaalde waarde van de geluidsintensiteit ingesteld.

Daarom wordt de constante afhankelijkheid van de luidheid van het geluid op tijd A (t) vervangen door een discrete reeks luidheidsniveaus. Op de grafiek lijkt dit een vloeiende curve te vervangen door een reeks ‘stappen’

Bemonsteringsfrequentie. Om analoog geluid op te nemen en om te zetten in digitaal formaat, wordt een microfoon gebruikt, aangesloten op de geluidskaart. De kwaliteit van het verkregen digitale geluid hangt af van het aantal metingen van het geluidsvolume per tijdseenheid, dat wil zeggen de bemonsteringsfrequentie. Hoe meer metingen er in 1 seconde worden gedaan (hoe hoger de bemonsteringsfrequentie), hoe nauwkeuriger de “ladder” van het digitale audiosignaal de curve van het dialoogsignaal herhaalt.

Audio sample rate is het aantal metingen van het audiovolume in één seconde.

De audiofragmentfrequentie kan variëren van 8000 tot 48.000 geluidsvolumemetingen per seconde.

Diepte audiocodering. Elke “stap” krijgt een specifieke waarde voor het geluidsvolume toegewezen. Loudheidsniveaus van geluid kunnen worden gezien als een reeks waarschijnlijke toestanden N, waarvoor codering van een bepaalde hoeveelheid informatie I vereist is, die wordt vergroot door de coderingsdiepte van het geluid.

De diepte van de audiocodering is de hoeveelheid informatie die nodig is om de discrete volumeniveaus van digitale audio te coderen.

Als de coderingsdiepte bekend is, kan het aantal digitale geluidsvolumeniveaus worden berekend met de formule N = 2I. Laat de geluidscoderingsdiepte 16 bit zijn, dan is het aantal geluidsvolumeniveaus hetzelfde:

N = 21 = 216 = 65536.

Tijdens het coderingsproces krijgt elk geluidsvolume zijn eigen 16-bits binaire code toegewezen, het laagste geluidsniveau komt overeen met de code 0000000000000000 en het hoogste – 1111111111111111.

De kwaliteit van gedigitaliseerd geluid. Hoe hoger de bemonsteringsfrequentie en diepte van het geluid, hoe hoger de kwaliteit van het gedigitaliseerde geluid. De laagste kwaliteit van gedigitaliseerd geluid, geschikt voor de kwaliteit van een telefoonverbinding, wordt verkregen met een samplefrequentie van 8000 keer per seconde, een 8-bits samplefrequentie en door een audiotrack op te nemen (“mono” -modus). Het gedigitaliseerde geluid van de hoogste kwaliteit, geschikt voor audio-cd-kwaliteit, wordt bereikt met een bemonsteringsfrequentie van 48.000 keer per seconde, een bemonsteringsfrequentie van 16 bits en door 2 audiotracks op te nemen (“stereo” -modus ).

Houd er rekening mee dat hoe hoger de kwaliteit van het digitale geluid, hoe groter het informatievolume in het audiobestand. U kunt de hoeveelheid informatie in een digitaal stereogeluidsbestand schatten met een duur van 1 seconde met een gemiddelde geluidskwaliteit (16 bits, 24.000 metingen per seconde). Hiertoe moet de coderingsdiepte worden vermenigvuldigd met het aantal metingen in 1 seconde en vermenigvuldigd met 2 (stereogeluid):

16 bits 24.000 2 = 768.000 bits = 96.000 b = 93,75 KB.