Тема: Разбираемся в звуке
ep01 ← ep02 →
В предыдущей статье мы остановились на характеристиках аудио-диска, или стандарта Red Book, 44,1 кГц / 16 бит. Это характеристики, которые сильно упрощая, можно назвать характеристиками качества оцифровки аналоговой волны.
Частота дискретизации представляет собой количество измерений, или отсчетов, которые производятся в течение определенного временного интервала при преобразовании непрерывного аналогового сигнала в дискретный цифровой формат. Она измеряется в герцах (Гц) и указывает на скорость, с которой аналоговый сигнал разбивается на дискретные значения.
При дискретизации сигнал разбивается на равные временные интервалы, называемые отсчетами. Частота дискретизации определяет количество отсчетов, которые берутся за секунду. Например, при частоте дискретизации 44,1 кГц (или 44 100 Гц), сигнал делится на 44 100 равных интервалов в секунду.
Частота дискретизации 44,1 кГц была рассчитана из теоремы Котельникова. Считается, что слух среднестатистического человека не способен уловить звук за пределами 19–22 кГц. Вероятно, частота 22 кГц и была выбрана в качестве верхней граничной.
Частота дискретизации имеет важное значение для сохранения информации о высоких частотах в аналоговом сигнале при его представлении в цифровом формате. Чтобы представить частоту сигнала в цифровой форме с высокой точностью, требуется использование частоты дискретизации, которая превышает удвоенную максимальную частоту сигнала в соответствии с теоремой Котельникова (теоремой выборки Найквиста). Это позволяет избежать искажений и потерь информации при последующей обработке и воспроизведении цифрового сигнала.
При дальнейшем увеличении частоты дискретизации можно получить более точное представление высокочастотных сигналов. Увеличение частоты дискретизации позволяет уловить более высокие частоты сигнала и сохранить их информацию при цифровой обработке.
Разработчики аудиоформатов и оборудования постепенно увеличивали частоты дискретизации в цифровых системах. Помимо стандартной частоты дискретизации 44,1 кГц, были введены частоты 48 кГц, 96 кГц, 192 кГц и даже выше. Это позволяет более точно записывать и воспроизводить звуковые сигналы, особенно те, которые содержат высокие частоты.
Вместе с увеличением частоты дискретизации также повышалась разрядность, то есть количество бит, используемых для представления каждого отсчета сигнала. Большая разрядность обеспечивает более точное и детализированное представление амплитуды сигнала. Разрядность часто увеличивалась с 16 бит до 24 бит и даже до 32 бит.
Увеличение частоты дискретизации и разрядности имеет свои преимущества и недостатки. Более высокие частоты дискретизации и большая разрядность могут потребовать больше пространства для хранения данных и более высокой вычислительной мощности для обработки сигнала. Однако это также позволяет достичь более высокого качества звука и более точного воспроизведения музыкальных и звуковых материалов.
В итоге, частота дискретизации и разрядность являются важными параметрами для описания и определения качества цифрового аудио. Они определяют способность системы записывать, передавать и воспроизводить звуковые сигналы с высокой точностью и детализацией.