PDF вариант - Pro Audio & Lighting Magazine
PDF вариант - Pro Audio & Lighting Magazine
PDF вариант - Pro Audio & Lighting Magazine
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
лираща честота (Sampling Frequency), а<br />
втората - битова резолюция (Bit Depth).<br />
Семплиращата честота изразява броя на<br />
измерванията (семплиранията) на входния<br />
сигнал за единица време. Обикновено се<br />
изразява в килохерци (kHz - хиляди цикли в<br />
секунда). За така нареченото CD-качество,<br />
например, се изисква семплираща честота<br />
от 44.1 kHz.<br />
Битовата резолюция, от друга страна, се<br />
отнася към прецизността, с която се прави<br />
измерването на всеки семпъл. Когато A/D<br />
конверторът в една PCM цифрова аудио система<br />
измерва входящия сигнал и записва<br />
резултатите като число, то се представя<br />
като серия от единици и нули. Това се<br />
нарича бинарна (двоична) дума. Битовата<br />
резолюция зависи от дължината на бинарната<br />
дума, използвана, за да опише всеки<br />
семпъл от входящия сигнал. По-дългите думи<br />
позволяват изразяването на повече числа.<br />
По-точното измерване означава по-вярно<br />
записване/възпроизвеждане на сигнала.<br />
В една 16-битова система всеки семпъл<br />
се представя като бинарна дума с дължина<br />
от 16 цифри, Тъй като всяка от тези цифри<br />
е единица или нула, в един семпъл имаме<br />
не по-малко от 65 536 (2 16 ) възможни<br />
стойности.<br />
Проблемът с размера<br />
При една 16-битова система със семплираща<br />
честота от 44.1kHz, се има предвид,<br />
че тя работи в тези граници. Един от<br />
недостатъците на PCM аудиото е, че докато<br />
звуковото качество е отлично, запазването<br />
на записите използва голям обем от съответния<br />
записващ медиум. Това е математически<br />
неизбежно: 44 100 броя, 16-битови<br />
семпъла за една секунда дават 88 200<br />
“байта” информация (осем бита правят<br />
един байт) за секунда - и два пъти повече<br />
(176 400 байта за една секунда стерео сигнал).<br />
Така че, за да запишем една минута<br />
стерео звук, са ни необходими 10 584 000<br />
байта (около 10 мегабайта - MB).<br />
Докато това е приемливо за обикновените<br />
аудио дискове, то може да бъде<br />
проблем в случаи, при които звукът трябва<br />
да бъде записан като файл в компютъра -<br />
особено до преди няколко години. Когато<br />
компютрите са свързани към интернет,<br />
нуждата от намаляване размерите на<br />
файловете става още по-наложителна. Пространството<br />
върху уеб сървърите никога не<br />
стига. Въпреки че през последните няколко<br />
години, както скоростта на интернет, така<br />
и обемите на сървърите не са особено<br />
главоболен проблем, не се забелязва<br />
по-широкото използване на по-качествени<br />
“Това, което наричаме МР3 е всъщност, аудио частта<br />
на стандарта MPEG 1, но използван по различен начин.<br />
По-специално, това е “Layer 3” от MPEG 1 <strong>Audio</strong>.“<br />
(дори компресирани) аудио формати, в<br />
сравнение с МР3.<br />
Семплираща честота<br />
За да се направят аудио файловете<br />
по-удобни за запазване и трансфер, трябва<br />
да бъдат намалени като обем. Има няколко<br />
начина, по които това може да бъде направено.<br />
Един от тях е да се намали семплиращата<br />
честота. Ако семплиращата честота се<br />
намали наполовина, тогава се взимат два<br />
пъти по-малко измервания на входящия<br />
аналогов сигнал и, съответно обемът на<br />
информацията е два пъти по-малък. Това<br />
обаче има някои сериозни странични<br />
ефекти, що се отнася до звуковото качество.<br />
Може би е пресилено да се каже, че качеството<br />
пада наполовина, но в някои отношения<br />
записът е два пъти по-малко прецизен.<br />
Когато честотната характеристика се намалява<br />
наполовина, това означава, че голяма<br />
част от високочестотното съдържание на<br />
звука изчезва. Звукът губи своята яснота и<br />
“прозрачност”. Връзката между семплиращата<br />
честота и честотната характеристика<br />
може да се обясни с, така наречената,<br />
“Теорема на Шанън-Найкуист”. Тя гласи, че:<br />
за да може сигналът да бъде вярно възпроизведен<br />
от РСМ процеса, са необходими<br />
минимум два семпъла за всеки цикъл на<br />
вълновата форма. На практика, най-високата<br />
честота, която може да бъде акуратно<br />
записана е наполовина от използваната<br />
семплираща честота. Това е известно като<br />
“Ограничението на Найкуист”. Обикновената<br />
цифрова звукозаписна система със<br />
CD-качество използва семплираща честота<br />
от 44.1kHz. Така че може да възпроизведе<br />
горна честотна граница от 22,05kHz. Всички<br />
честоти над тази граница се игнорират.<br />
Това обикновено не се счита за проблем,<br />
тъй като (в повечето случаи) музиката не<br />
се записва за кучета и прилепи. Ако семплиращата<br />
честота се намали на 22,05kHz,<br />
всички честоти над 11,025kHz ще бъдат<br />
игнорирани. Това ще доведе до чувствително<br />
деградиране на високочестотното<br />
съдържание на аудиото. Много музикални<br />
инструменти възпроизвеждат честоти над<br />
тази граница и, съответно, звучат глухо и не<br />
особено добре в записи с намалена горна<br />
честотна граница.<br />
Битова резолюция (Bit Depth)<br />
Друг начин за намаляване размера на<br />
файловете е намаляване на битовата резолюция.<br />
Ако използваме 8-битови семпли,<br />
вместо 16-битови, тогава за всеки семпъл от<br />
записа имаме по един байт - вместо два. По<br />
този начин размерът на файла се намалява<br />
наполовина. Намаляването на битовата<br />
резолюция има някои нежелани странични<br />
ефекти по отношение качеството на звука.<br />
Както вече беше споменато, 16-битовата<br />
система позволява всеки семпъл да бъде<br />
представен от 65 536, или 2 16 възможни<br />
стойности. Може би звучи логично да си<br />
помислим, че 8-битова система позволява<br />
използване на точно половината от тази<br />
резолюция, но случаят не е такъв. Всъщност,<br />
една 8-битова двоична (бинарна) дума има<br />
само 2 8 (или 256) възможни стойности.<br />
Това води до значително по-непрецизно<br />
семплиране на входящия сигнал. С помалко<br />
възможни стойности една 8-битова<br />
звукозаписна система понякога представя<br />
погрешно семплите. Това погрешно представяне<br />
може да бъде описано като намаляване<br />
на съотношението сигнал-шум (Signal-<br />
To-Noise Ratio) на системата. В тези случаи<br />
записите звучат грубо и неестествено.<br />
Въпреки проблемите при намаляване<br />
на семплиращата честота и битовата резолюция<br />
на РСМ аудиото водят до явна загуба<br />
на звуково качество, тези методи често се<br />
използват в приложения, при които качеството<br />
на звука не е приоритет.<br />
Перцептуално (възприемано) кодиране<br />
Както вече беше споменато, в една<br />
РСМ система целта е по цифров начин<br />
да се възпроизведе вълновата форма на<br />
входящия сигнал възможно най-прецизно.<br />
През втората половина на 80-те се появяват<br />
теории, според които кодирането на аудиото<br />
в цифров формат може да бъде осъществявано<br />
на базата на това, как работи човешкото<br />
възприятие. Истината е, че нашите<br />
уши и нашите мозъци са несъвършени<br />
устройства, които интерпретират външните<br />
явления в съответствие със собственото си<br />
предразположение. Установено е, например,<br />
че удвояване амплитудата (силата)<br />
на звуковата вълна не е задължително да<br />
съответства на възприеманата сила на<br />
звука. Поредица от фактори (като честотното<br />
съдържание на звука и наличието на фонов<br />
шум) ще повлияят върху това, как този вън-<br />
МР3 плейърите се появяват във всякакви<br />
форми и размери. От Disney не са пропуснали<br />
възможността да си направят малко<br />
реклама с това симпатчно малко устройство.<br />
#24, ЮНИ 2009 • www.protechnica.bg 33
Change language