Kódování zvukových informací

Jakékoliv procesy reality mohou být transformovány do digitální podoby. Tudíž kódování zvukových informací pomocí počítačů se provádí podle následujícího schématu:

- vibracemi vzduchu zaznamenávají citlivé přístroje;

- jsou přeměněny na elektrický proud, ve kterém se mění frekvence (amplituda);

- přijatý proud je digitalizován, tj. Je vzorkován (někdy se říká, že probíhá binární kódování zvukových informací).

Přijatý elektronický analog počátečního zvukového toku je kvalitativnější, čím je vzorkovací frekvence při odběru vzorků a hloubka kódování vyšší.

Jinými slovy, kódování zvukových informací je proces převodu známého analogového signálu do digitálního signálu, který je určen pro následné zpracování na příslušných zařízeních. Podívejme se podrobněji na fáze a způsoby digitalizace zvuku.

Odběr vzorků v časové oblasti je základem pro digitalizaci. Podle Kotel'nikovovy věty lze analogový elektrický signál transformovat do digitální podoby tím, že se určitým krokem načte průběžná série hodnot jeho amplitudy. Frekvence takových odečtů by měla alespoň zdvojnásobit mezní hodnotu frekvence hlavního signálu. Pokud je nutné digitalizovat analogový "zdroj" s provozní frekvencí 0-20 kHz, vzorku by se mělo odebírat nejméně 40 000 krát za sekundu (40 kHz). Vzorkování udává počet měření za sekundu původního analogového signálu (vzorkování, vzorkovací frekvence). S růstem vzorků se zvyšuje nejen kvalita, ale i objem přijatého datového toku.

Také kódování zvukových informací může být provedeno jinými způsoby. Jako například digitalizace pomocí nerovnoměrné kvantizace, někdy nazývaná logaritmická. Při jeho použití je celá stupnice amplitudy běžně rozdělena na úseky s vysokými a nízkými hodnotami. Další kódování audio informací nastává použitím velkého množství kvantizačních úrovní v oblastech s malou hodnotou amplitudy (a naopak). Zaznamenáváme však, že celkový počet hladin zůstává stejný jako v případě metody homogenní kvantizace (PCM).

V alternativní metodě kódování je implementován zcela jiný přístup. Říká se tomu "Diferenciální impulzní kódová modulace" (DPCM). Tímto způsobem kvantování není okamžitou amplitudou signálu, ale jeho relativními hodnotami. V důsledku toho je možné snížit množství dat obsazených daty, jelikož je zahrnut mechanismus pro předpovídání následných vzorků původního signálu.

Kódování a zpracování zvukových informací popsané v tomto článku předpokládá potřebu provést transformaci "analogových číslic". Tento proces se provádí pomocí převodníku ADC (analog-to-digital converter). Při provozu tohoto zařízení každý majitel počítače vybaveného zvukovou kartou čelí každý den (v tomto případě dochází k obrácenému procesu - získání analogového signálu z digitálního proudu).

Funkce ADC jsou následující:

- Při omezení šířky pásma vysílaných kmitočtů. Pomocí filtrů jsou součásti signálu, jejichž frekvence je více než polovina vzorkovací frekvence, odříznuty (důvod byl popsán dříve).

- Odběr vzorků hodnot amplitudy v určitých intervalech. Výsledkem je, že analogový signál je reprezentován sekvencí jednotlivých bitů různé intenzity (vzorkování).

- Nahrazení hodnot získaných bitů jejich nejbližšími hodnotami z pevného souboru (kvantizace).

- Přepočet každé kvantizované hodnoty podmíněným počtem úrovní kvantifikace (každá hodnota má vlastní sériové číslo). Jedná se o poslední fázi digitalizace.