1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ

1.12. Кодирование аудио информации в компьютере

Звук – это колебания физической среды. В повседневной жизни такой средой является воздух. Чаще всего звуковые колебания преобразуют в электрические с помощью микрофона. Представление о форме этого сигнала можно получить через программу Windows Player.
Звуковой (аудио) сигнал имеет аналоговую природу. Для того чтобы преобразовать его в дискретную форму используют специальный блок, входящий в состав звуковой карты компьютера, АЦП (аналого-цифровой преобразователь). Основной принцип его работы заключается в том, что интенсивность звукового сигнала фиксируется не непрерывно, а периодически, в определенные моменты времени.
Частоту, характеризующую периодичность измерения, называют частотой дискретизации. Считается, что для хорошего воспроизведения звука она должна, по крайней мере, в два раза превышать максимальную частоту волны, входящей в спектр звукового сигнала.
Человеческое ухо воспринимает как звук колебания в диапазоне частот до 22 000 Гц. Следовательно, для хорошего воспроизведения музыки частота дискретизации должна быть не менее 44 000 Гц. При записи речи такое высокое качество воспроизведения не нужно. Определено, что речь воспринимается вполне разборчиво уже при частоте дискретизации 8 000 Гц.
Помимо дискретизации по времени АЦП проводит дискретизацию и по интенсивности звука, т. е. по амплитуде звукового сигнала. В АЦП закладывается сетка стандартных интенсивностей – глубина кодирования (256 или 65 536 уровней), и реальная интенсивность округляется до уровня, ближайшего по сетке.
Обратное преобразование закодированного таким образом звука в аналоговую форму, воспринимаемую человеческим ухом, производится блоком ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). По закодированным точкам время-интенсивность с помощью интерполяции рассчитывается гладкая непрерывная кривая, которая используется при восстановлении звукового сигнала. Для проведения расчетов, восстанавливающих вид звукового сигнала, выпускаются специализированные микропроцессоры, DSP (Digital Signal Processor).