Mūzikas saglabāšanas un atskaņošanas iespējas mūsdienu elektronikā

Nedaudz par skaņu

Analogais skaņas signāls tiek pārraidīts pa vadiem kā mainīgs spriegums. Lai skaņu ciparotu, to diskretizē, izmērot spriegumu pēc vienādiem laika sprīžiem un pārvēršot to ciparu formā ar analogā-ciparu pārveidotāja (ACP) palīdzību. Tālāk to var glabāt un apstrādāt kā jebkurus datus ciparu formā pārveidi atpakaļ uz analogo signāla formu veic ciparu-analogais pārveidotājs (CAP). Datorā šo procesu nodrošina skaņas karte. Iegūtā signāla kvalitāti ietekmē divi faktori: diskretizācijas frekvence (sampling rate), kura rāda, cik bieži tiek mērīts analogais signāls, un diskretizācijas kārtu skaits (sample size), kurš nosaka mērījumu precizitāti. Palielinot diskretizācijas frekvenci un kārtu skaitu, iespējams iegūt skaņu ar labāku kvalitāti, taču pieaug to datu apjoms, kuri jāglabā. Piemēram, viena sekunde CD kvalitātē (44 100 mērījumi sekundē, 16 biti uz kanālu, divi kanāli) aizņem 172 KB atmiņas. Lai noteiktu optimālo diskretizācijas frekvenci un kārtu skaitu, jāmeklē kompromiss. Saskaņā ar Naikvista likumu, augšējā atskaņošanas frekvence ir vienāda ar pusi no diskretizācijas frekvences (CD kvalitātei 22 050 Hz, kas pārsniedz uztverto skaņu frekvenču diapazonu vairumam cilvēku). Kārtu skaits ietekmē tādu faktoru kā attiecība: signāls–troksnis (signal-to-noise ratio). Jebkura skaņas glabāšanas metode rada kādas gadījuma kļūdas, kuras izpaužas kā troksnis. Ciparotai skaņai trokšņa lielums ir atkarīgs no mērījumu precizitātes.
Skaņas glabāšana.
Visparastākais veids, kā glabāt skaņu, ir saglabāt to failā, kurā secīgi ierakstītas diskretizācijas vērtības. Šādu metodi pazīst kā impulsu-kodu modulāciju (pulse code modulation, PCM). Nosaukums aizgūts no vecās elektrotehnikas terminoloģijas. Pie tam labi skaņas faili ietver sevī arī informāciju par diskretizācijas frekvenci un kārtu skaitu. Pirms daudziem gadiem kāda telefonijas kompānija izstrādāja vienkāršu saspiešanas algoritmu. Tas ļāva kombinēt vairākas telefona sarunas un pārraidīt tās pa vienu un to pašu vadu. Jāsaka, ka telefonijas kompānijas interesējās par saspiešanu ar fiksētu ātrumu. Saspiežot ar šādas metodes palīdzību, visi dati tiek saspiesti par vienu un to pašu lielumu. Tāda pieeja atšķiras no tām metodēm, kuras lieto vairumā datorprogrammu.

…