Kódování zvukových informací

Všechny procesy reality mohou být transformovány do digitální podoby. Kódování zvukových informací pomocí počítačů se provádí podle následující 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 dochází k binárnímu kódování zvukových informací).

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

Jinými slovy, kódování zvukových informacíJe proces převodu známého analogového signálu na digitální signál určený pro následné zpracování na příslušných zařízeních. Podívejme se podrobněji na fáze a způsoby digitalizace zvuku.

Odběr vzorků v časové oblasti je základemdigitalizace. Podle Kotel'nikovovy věty může být analogový elektrický signál transformován do digitální podoby tím, že se určitým krokem odečte kontinuální řada 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 vzorek ne méně než 40 tisíckrát 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 můžeprováděné jinými způsoby. Jako například digitalizace pomocí nehomogenní kvantizace, někdy nazývaná logaritmická. Když je použita, celá stupnice amplitudy je konvenčně rozdělena na úseky s vysokými a nízkými hodnotami. Další kódování zvukových informací nastává použitím velkého množství kvantizačních úrovní v oblastech s malou hodnotou amplitudy (a naopak). Poznamenáváme však, že celkový počet hladin zůstává stejný jako v případě metody homogenní kvantizace (PCM).

Zavádí se úplně jiný přístupalternativní metoda kódování. Říká se tomu "Diferenciální impulzní kódová modulace" (DPCM). Tímto způsobem není kvantizace ovlivněna okamžitou amplitudou signálu, nýbrž 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. S pomocí filtrů jsou komponenty 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.