Информатика и информационные системы в экономике. Ч.1. Ракитина Е.А - 41 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 16 Схема дискретизации непрерывного сигнала
Как видно из рисунка, результат измерений не является точным аналогом непрерывного электри-
ческого сигнала. Насколько все же соответствует "цифровой" звук аналоговому? Очевидно, что это
соответствие будет тем полнее, чем чаще происходят измерения и чем они точнее. Частота, с кото-
рой производятся измерения, называется частотой дискретизации. Когда мы говорим, что частота
дискретизации 44,1 кГц, то это значит, что сигнал измеряется 44100 раз в течении секунды.
А точность измерений амплитуды определяется числом бит, использующихся для представления
результата измерений. Этот параметр называют разрядностью или уровнем квантования.
Чем выше частота дискретизации и уровень квантования, тем точнее будет представлен и затем
воспроизведен звук. Однако, пропорционально увеличению частоты возрастают:
а) интенсивность потока цифровых данных, а пропускные возможности интерфейсов не безгранич-
ны, особенно если записывается/воспроизводится одновременно несколько каналов;
б) вычислительная нагрузка на процессоры, а их возможности также ограничены;
в) объем памяти, необходимой для хранения сигнала в цифровой форме.
Поэтому, в зависимости от характера звука и требований, предъявляемых к его качеству и объему
занимаемой памяти, выбирают некоторые компромиссные значения.
Например, при записи музыки на компакт-диски используются 16-битное кодирование при часто-
те дискретизации 44,032 кГц, при работе же с речью достаточно 8-битного кодирования при часто-
те 8 кГц.
Считается, что диапазон частот, которые слышит человек, составляет от 20 Гц до 20000 кГц.
Согласно теореме Найквиста-Котельникова, для того, чтобы аналоговый (непрерывный по времени)
сигнал можно было точно восстановить по его отсчетам, частота дискретизации должна быть как
минимум вдвое больше максимальной звуковой частоты. Таким образом, если реальный аналоговый
сигнал, который мы собираемся преобразовать в цифровую форму, содержит частотные компоненты
от 0 Гц до
20 кГц, то частота дискретизации такого сигнала должна быть не меньше, чем 40 кГц. Сегодня са-
мыми распространенными частотами дискретизации являются 44,1 кГц и 48 кГц. В последнее время
выяснено, что обертоны, расположенные свыше 20 кГц, вносят немалый вклад в звучание. Поэтому
появляются преобразователи, использующие частоты дискретизации 96 кГц и 192 кГц, а в недалеком
будущем ожидается появление систем и с частотой 384 кГц.
Для записи и хранения звукового сигнала в цифровой форме требуется большой объем дискового
пространства. Чем выше требования к качеству записываемого звука, тем больше должна быть ем-
кость носителя.
Например, стереофонический звуковой сигнал длительностью 60 с, оцифрованный с частотой
дискретизации 44,1 кГц, при 16-разрядном квантовании для хранения потребует на около 10 Мб: 2

Страницы