Дискретизация — процесс превращения аналогового вида информации в набор отдельных дискретных значений.
Звук представляет собой волну, распространяющуюся в воздухе, воде или другой среде, с непрерывно меняющимися интенсивностью и частотой.
Интенсивность показывает, насколько высоко или низко колеблется волна, и определяет громкость звука.
Частота — это количество колебаний в секунду, чем больше частота, тем выше звук.
Человеческое ухо способно улавливать звуковые колебания в диапазоне от 20 Гц (глубокие низкие ноты) до 20 000 Гц (высокие звуки). Частота звука измеряется в герцах, где 1 Гц соответствует одному колебанию в секунду. Человек может воспринимать звуки с весьма широким диапазоном амплитуд.Для определения громкости звука используется специализированная единица — децибел (дБ). Изменение громкости на 20 дБ означает, что давление, создаваемое звуковой волной, увеличивается в 10 раз.Для обработки звука компьютером необходимо перевести аналоговый (непрерывный) звуковой сигнал в ряд электрических импульсов — двоичные нули и единицы.
Эту задачу выполняет звуковая карта (аудиоадаптер). При воспроизведении звуков выполняется обратный процесс.
Чтобы зафиксировать непрерывный сигнал в звуковой карте, используются равные и небольшие временные промежутки. Сигналы, которые были получены, кодируются в двоичном формате и сохраняются неизменными до следующей выборки.
В итоге плавный сигнал заменяется последовательностью дискретных значений, создающих кривую со ступенчатыми границами, что приводит к искажению оригинальной информации.
Для уменьшения искажений сигнала можно увеличить частоту измерений уровня звукового сигнала либо расширить количество доступных дискретных значений, применяя более длинный двоичный код.
Частота дискретизации звука — количество измерений громкости, проводимых за секунду, измеряется в герцах, где 1 Гц соответствует одному измерению в секунду.
На практике частота дискретизации варьируется от 8000 Гц (8 кГц) до 48 000 Гц (48 кГц). Чем выше частота дискретизации, тем ближе качество цифрового звука к аналоговому.
Глубина кодирования звука, или разрядность дискретизации, определяет, сколько битов используется для описания каждого уровня громкости.
Уровень этой глубины оказывает непосредственное воздействие на количество дискретных звуковых уровней, которые могут варьироваться от нуля до максимально возможного значения.
N = 2 в степени i, где N — количество дискретных уровней звука, i — глубина кодирования (бит).
Обычно звуковые карты могут использовать только два значения глубины кодирования:8 бит (2 в степени 8=256 уровней);16 бит (2 в степени 16=65 536 уровней).С увеличением качества звука растёт информационный объём файла.
Чтобы найти объём звукового файла, воспользуемся формулой
I = F ⋅ i ⋅ t ⋅ k
I — объём звукового файла (бит);
F — частота дискретизации (Гц);
i — глубина кодирования звука (бит);
t — время звучания (с);
k — количество каналов в записи (k=1 — моно, k=2 — стерео, k=4 — квадро).
