1. Zvuk
Týka sa zvukových vĺn s frekvenciou medzi 20 Hz a 20 kHz, ktoré je počuť ľudskými ušami.
Ak do počítača pridáte zodpovedajúcu zvukovú kartu, čo sa často nazýva zvuková karta, môžeme zaznamenať všetky zvuky a akustické vlastnosti zvuku, napríklad úroveň zvuku, je možné uložiť ako súbory na pevný disk počítača. Naopak, určitý zvukový program môžeme tiež použiť na prehranie uloženého zvukového súboru na obnovenie predtým zaznamenaného zvuku.
2. Frekvencia vzorkovania
Týka sa počtu vzoriek zvuku získaných za sekundu. Zvuk je vlastne druh energetickej vlny, má teda aj charakteristiky frekvencie a amplitúdy. Frekvencia zodpovedá časovej osi a amplitúda zodpovedá osi úrovne. Vlna je nekonečne hladká a strunu možno považovať za zloženú z nespočetných bodov. Pretože je úložný priestor relatívne obmedzený, musia sa počas procesu digitálneho kódovania vzorkovať body reťazca.
Proces vzorkovania má extrahovať hodnotu frekvencie určitého bodu. Je zrejmé, že čím viac bodov sa získa za jednu sekundu, tým viac informácií o frekvencii sa získa. Aby sa obnovil priebeh, čím vyššia je vzorkovacia frekvencia, tým lepšia je kvalita zvuku. Čím skutočnejšia je obnova, ale zároveň zaberá viac zdrojov. Kvôli obmedzenému rozlíšeniu ľudského ucha nie je možné rozlíšiť príliš vysokú frekvenciu. Vzorkovacia frekvencia 22050 sa bežne používa, 44100 už má kvalitu zvuku CD a vzorkovanie viac ako 48,000 96,000 alebo 24 XNUMX už nemá pre ľudské ucho zmysel. Je to podobné ako pri snímkach XNUMX snímok za sekundu. Ak je to stereo, vzorka sa zdvojnásobí a súbor sa takmer zdvojnásobí.
Podľa Nyquistovej teórie vzorkovania by vzorkovacia frekvencia mala byť okolo 40kHz, aby sa zabránilo skresleniu zvuku. Nepotrebujeme vedieť, ako táto veta vznikla. Musíme len vedieť, že táto veta nám hovorí, že ak chceme zaznamenať signál presne, musí byť naša vzorkovacia frekvencia vyššia alebo rovná dvojnásobku maximálnej frekvencie zvukového signálu. Pamätajte, že ide o maximálnu frekvenciu. .
V oblasti digitálneho zvuku sú bežne používané vzorkovacie frekvencie:
8000 Hz - vzorkovacia frekvencia použitá telefónom, ktorá je dostatočná na ľudskú reč
11025 Hz - vzorkovacia frekvencia použitá telefónom
22050 Hz - vzorkovacia frekvencia použitá pre rozhlasové vysielanie
32000 XNUMX Hz, vzorkovacia frekvencia použitá digitálnou videokamerou miniDV, DAT (režim LP)
44100 Hz-audio CD, tiež bežne používané pri vzorkovacej rýchlosti zvuku MPEG-1 (VCD, SVCD, MP3)
Vzorkovacia frekvencia 47250 Hz používaná komerčnými rekordérmi PCM
Vzorkovacia frekvencia 48000 XNUMX Hz pre digitálny zvuk používaný v miniDV, digitálnej televízii, DVD, DAT, filmoch a profesionálnom zvuku
Vzorkovacia frekvencia 50000 XNUMX Hz používaná komerčnými digitálnymi rekordérmi
96000 192000 Hz alebo XNUMX XNUMX Hz - vzorkovacia frekvencia použitá pre DVD-Audio, niektoré zvukové stopy LPCM DVD, zvukové stopy BD-ROM (Blu-ray Disc) a zvukové stopy HD-DVD (High Definition DVD)
3. počet vzorkovacích bitov
Počet vzorkovacích bitov sa tiež nazýva veľkosť vzorkovania alebo počet kvantovacích bitov. Je to parameter používaný na meranie fluktuácie zvuku, to znamená rozlíšenie zvukovej karty, alebo ho možno chápať ako rozlíšenie zvukovej karty spracovanej zvukovou kartou. Čím vyššia je hodnota, tým vyššie je rozlíšenie, a tým je zvuk zaznamenaný a prehrávaný realistickejší. Bit zvukovej karty označuje binárne číslice digitálneho zvukového signálu, ktoré používa zvuková karta pri zhromažďovaní a prehrávaní zvukových súborov. Bit zvukovej karty objektívne odráža presnosť popisu digitálneho zvukového signálu o vstupnom zvukovom signáli. Bežné zvukové karty sú hlavne 8-bitové a 16-bitové. V dnešnej dobe sú všetky bežné produkty na trhu 16-bitové a vyššie zvukové karty.
Zaznamenáva sa amplitúda všetkých vzorkovaných údajov a presnosť vzorkovania závisí od počtu vzorkovacích bitov:
1 bajt (to znamená 8 bitov) môže zaznamenať iba 256 čísel, to znamená, že amplitúdu je možné rozdeliť iba na 256 úrovní;
2 bajty (tj. 16 bitov) môžu byť rovnako malé ako 65536, čo je už štandard CD;
4 bajty (tj. 32 bitov) môžu rozdeliť amplitúdu na úroveň 4294967296, čo je skutočne zbytočné.
4. počet kanálov
To je počet zvukových kanálov. Bežné mono a stereo (dvojkanálové) sa teraz vyvinuli na štvorzvukový priestorový (štvorkanálový) a 5.1 kanálov.
(1) Jedna cesta
Mono je pomerne primitívna forma reprodukcie zvuku a skoré zvukové karty ju používali častejšie. Monofónny zvuk je možné reprodukovať iba pomocou jedného reproduktora a niektoré sú tiež spracované do dvoch reproduktorov, aby z nich vyšiel rovnaký zvukový kanál. Keď sa monofónne informácie prehrávajú cez dva reproduktory, môžeme jasne cítiť, že zvuk vychádza z dvoch reproduktorov. Nie je možné určiť konkrétne umiestnenie zdroja zvuku, ktorý sa prenáša do našich uší zo stredu reproduktora.
(2) Stereo
Binaurálne kanály majú dva zvukové kanály. Platí zásada, že keď ľudia počujú zvuk, môžu posúdiť konkrétne umiestnenie zdroja zvuku na základe fázového rozdielu medzi ľavým a pravým uchom. Zvuk je počas procesu nahrávania priradený k dvom nezávislým kanálom, aby sa dosiahol dobrý efekt lokalizácie zvuku. Táto technika je obzvlášť užitočná pri hodnotení hudby. Poslucháč dokáže jasne rozlíšiť smer, z ktorého pochádzajú rôzne nástroje, vďaka čomu je hudba nápaditejšia a má bližšie k miestnemu zážitku.
Najčastejšie sa v súčasnosti používajú dva hlasy. V karaoke je jedno na prehrávanie hudby a druhé na spevákov hlas; vo VCD jeden dabuje v mandarínčine a druhý dabuje v kantončine.
(3) Štvortónový priestorový zvuk
Štvorkanálový priestorový zvuk definuje štyri zvukové body, predný ľavý, predný pravý, zadný ľavý a zadný pravý, a publikum je obklopené týmito štyrmi zvukovými bodmi. Zároveň sa odporúča pridať subwoofer, ktorý zlepší spracovanie prehrávania nízkofrekvenčných signálov (to je dôvod, prečo sú dnes populárne 4.1-kanálové reproduktorové systémy). Pokiaľ ide o celkový efekt, štvorkanálový systém dokáže poslucháčom priniesť priestorový zvuk z viacerých rôznych smerov, môže získať sluchový zážitok z pôsobenia v rôznych prostrediach a poskytnúť používateľom úplne nový zážitok. V súčasnosti je štvorkanálová technológia široko integrovaná do dizajnu rôznych zvukových kariet strednej a vyššej triedy a stáva sa hlavným trendom budúceho vývoja.
(4) kanál
Kanály 5.1 sú široko používané v rôznych tradičných divadlách a domácich kinách. Niektoré zo známejších kompresných formátov záznamu zvuku, ako napríklad Dolby AC-3 (Dolby Digital), DTS atď., Sú založené na zvukovom systéme 5.1. Kanál „.1“ je špeciálne navrhnutý kanál pre subwoofer, ktorý dokáže vytvárať subwoofery s rozsahom frekvenčnej odozvy 20 až 120 Hz. Zvukový systém 5.1 v skutočnosti pochádza z verzie 4.1 surround, rozdiel je v tom, že pridáva stredovú jednotku. Táto stredová jednotka je zodpovedná za prenos zvukového signálu pod 80 Hz, čo pomáha posilniť ľudský hlas pri sledovaní filmu a sústrediť dialóg do stredu celého zvukového poľa, aby sa zvýšil celkový efekt.
V súčasnosti mnoho online hudobných prehrávačov, napríklad QQ Music, poskytlo 5.1-kanálovú hudbu na skúšobné počúvanie a sťahovanie.
5. rám
Koncept zvukových snímok nie je taký jasný ako videozáznamy. Takmer všetky formáty kódovania videa si môžu rám jednoducho predstaviť ako kódovaný obrázok. Zvukový rámec však súvisí s formátom kódovania, ktorý je implementovaný každým štandardom kódovania. Pretože ak ide o PCM (nekódované zvukové údaje), koncept rámcov vôbec nepotrebuje a je možné ho prehrávať podľa vzorkovacej frekvencie a presnosti vzorkovania. Napríklad pre duálny zvuk so vzorkovacou frekvenciou 44.1 kHZ a presnosťou vzorkovania 16 bitov môžete vypočítať, že bitová rýchlosť je 44100 16 * 2 * 44100 b / s a zvukové údaje za sekundu sú pevné 16 2 * 8 * XNUMX / XNUMX bajtov
Rám amr je pomerne jednoduchý. Stanovuje, že každých 20 ms zvuku je rámček a každý rám zvuku je nezávislý. Je možné použiť rôzne kódovacie algoritmy a rôzne kódovacie parametre.
Rámec mp3 je o niečo komplikovanejší a obsahuje viac informácií, ako napríklad vzorkovacia frekvencia, bitová rýchlosť a rôzne parametre.
6. cyklus
Počet rámcov potrebných na jedno spracovanie zvukovým zariadením sa používa ako jednotka na prístup k údajom a na ukladanie zvukových údajov zvukovým zariadením.
7. prekladaný režim
Metóda ukladania digitálnych zvukových signálov. Dáta sa ukladajú do súvislých rámcov, to znamená, že najskôr sa zaznamenávajú vzorky ľavého kanála a vzorky pravého kanála rámca 1 a potom sa spustí záznam rámca 2.
8. neprekladaný režim
Najskôr zaznamenajte vzorky ľavého kanála všetkých rámcov v perióde a potom zaznamenajte všetky vzorky pravého kanálu.
9. bitová rýchlosť
Bitová rýchlosť sa tiež nazýva bitová rýchlosť, ktorá sa vzťahuje na množstvo dát prehrávaných hudbou za sekundu a jednotka je vyjadrená v bitoch, ktoré sú binárnymi bitmi. bps je bitová rýchlosť. b je bit (bit), s je druhé (druhé), p je každé (za), jeden bajt sa rovná 8 binárnym bitom. To znamená, že veľkosť súboru 4-minútovej piesne s rýchlosťou 128 b / s sa počíta takto (128/8) * 4 * 60 = 3840 kB = 3.8 MB, 1 B (bajt) = 8 b (bit), formát mp3 je všeobecne výhodný pri okolo 128 bitovej rýchlosti, má tiež veľkosť približne 3–4 BM.
V počítačových aplikáciách je najvyššou úrovňou vernosti kódovanie PCM, ktoré sa často používa na ukladanie materiálu a hodnotenie hudby. Používa sa na CD, DVD a v našich bežných súboroch WAV. Preto sa PCM stalo konvenciou bezstratovým kódovaním, pretože PCM predstavuje najlepšiu úroveň vernosti v digitálnom zvuku. Neznamená to, že PCM môže zabezpečiť absolútnu vernosť signálu. PCM môže dosiahnuť iba najväčší stupeň nekonečnej blízkosti.
Výpočet bitovej rýchlosti zvukového toku PCM je veľmi ľahká úloha, hodnota vzorkovacej frekvencie × hodnota veľkosti vzorkovania × počet kanálov za sekundu. Súbor WAV so vzorkovacou frekvenciou 44.1 KHz, vzorkovacou veľkosťou 16 bitov a dvojkanálovým kódovaním PCM. Jeho dátová rýchlosť je 44.1 K × 16 × 2 = 1411.2 kb / s. Naše bežné zvukové CD používa kódovanie PCM a na disk CD sa zmestí iba 72 minút hudobných informácií.
Dvojkanálový zvukový signál kódovaný PCM vyžaduje za 176.4 sekundu 1 kB priestoru a za 10.34 minútu asi 1 mil. To je pre väčšinu používateľov neprijateľné, najmä pre tých, ktorí radi počúvajú hudbu na počítači. Obsadenie disku, existujú iba dve metódy, downsampling index alebo kompresia. Nie je vhodné znižovať vzorkovací index, preto odborníci vyvinuli rôzne schémy kompresie. Najoriginálnejšie sú DPCM, ADPCM a najznámejšie sú MP3. Preto je kódová rýchlosť po kompresii dát oveľa nižšia ako pôvodný kód.
