Представление и обработка звуковой информации в ПК

Представление звука в памяти компьютера основано на принципе дискретизации, т.е. в разбиении звуковых колебаний на конечные малые элементы с определенным диапазоном частот, что аналогично разбиению графического изображения на пиксели.

Звуковая плата или аудиоадаптер (аналого-цифровой преобразователь) – это специальное устройство, преобразующее при записи звука электрические колебания звуковой частоты в числовой двоичный код. Она используется и для обратного преобразования при воспроизведении звука. На вход звуковой платы подается непрерывный аналоговый сигнал от микрофона, амплитуда которого измеряется через определённые промежутки времени, а на выходе получают численные значения амплитуды этого сигнала. Эти промежутки времени называются шагом дискретизации, а количество измерений амплитуды звука в секунду называют частотой дискретизации.

Численные значения амплитуды сигнала измеряют и представляют в двоичном коде.

Формат файла определяет структуру и особенности представления звуковых данных при хранении на запоминающем устройстве ПК. Для устранения избыточности аудио данных используются аудиокодеки, при помощи которых производится сжатие аудиоданных. Выделяют три группы звуковых форматов файлов:

· аудиоформаты без сжатия, такие как WAV, AIFF

· аудиоформаты со сжатием без потерь (APE, FLAC)

· аудиоформаты, с применением сжатия с потерями (mp3, ogg)

Для определения качества оцифрованного звука наиболее часто применяется такой показатель, как битрейт – скорость звукового потока, получившаяся после сжатия и измеряемая в килобитах в секунду (kbps). 

Под обработкой звука следует понимать различные преобразования звуковой информации с целью изменения каких-то характеристик звучания. К обработке звука относятся способы создания различных звуковых эффектов, фильтрация, а также методы очистки звука от нежелательных шумов, изменения тембра и т.д. Различают неискажающую (копирование, наложение, монтаж) и искажающую обработку. Искажающая обработка подразделяется на:

1. Амплитудные преобразования. Выполняются над амплитудой сигнала и приводят к ее усилению/ослаблению или изменению по какому-либо закону на определенных участках сигнала.

2. Частотные преобразования. Выполняются над частотными составляющими звука: производится обработка необходимых частотных составляющих.

3. Фазовые преобразования. Сдвиг фазы сигнала тем или иным способом; например, такие преобразования стерео сигнала, позволяют реализовать эффект вращения или "объёмности" звука.