Kodning av ljudinformation

Alla processer av verkligheten kan omvandlas till digital form. Således utförs kodningen av ljudinformation med hjälp av datorer enligt följande schema:

- luftvibrationer registreras med känsliga instrument

- exekveras omvandling till en elektrisk ström, varvid frekvensen (amplitud) varierar i enlighet därmed;

- Den mottagna strömmen digitaliseras, det vill säga det samplas (ibland sägs det att binär kodning av ljudinformation äger rum).

Den mottagna elektroniska analogen av den ursprungliga ljudströmmen är mer kvalitativ, desto högre är samplingsfrekvensen vid sampling och koddjupet.

Med andra ord kodar du ljudinformationÄr processen att konvertera en välkänd analog till en digital signal, avsedd för efterföljande bearbetning på lämpliga enheter. Låt oss i större detalj överväga stadier och sätt att digitalisera ljudet.

Tidsdomänprovtagning är grundendigitalisering. Enligt Kotel'nikovs stämning kan en analog elektrisk signal omvandlas till en digital form genom att med ett visst steg läsa en kontinuerlig serie värden av dess amplitud. Frekvensen för sådana avläsningar borde åtminstone dubbla gränsvärdet för huvudsignalens frekvens. Om det är nödvändigt att digitalisera den analoga källan med en driftsfrekvens på 0-20 kHz, ska provet samplas inte mindre än 40 tusen gånger per sekund (40 kHz). Provtagning anger antal mätningar per sekund av den ursprungliga analoga signalen (provtagning, samplingsfrekvens). Med tillväxten av prover ökar inte bara kvaliteten utan även volymen av den mottagna dataströmmen.

Även kodning av ljudinformation kanutförd på andra sätt. Som till exempel digitalisering med hjälp av ojämn kvantisering, ibland kallad logaritmisk. Vid användning av den är hela amplitudskalan vanligtvis uppdelad i sektioner med höga och låga värden. Ytterligare kodning av ljudinformation sker genom att man applicerar ett stort antal kvantiseringsnivåer i områden med ett litet amplitudvärde (och vice versa). Vi noterar dock att det totala antalet nivåer förblir detsamma som i den homogena kvantiseringsmetoden (PCM).

Ett helt annat tillvägagångssätt implementeras ialternativ kodningsmetod. Det kallas "differential pulskod modulering" (DPCM). På detta sätt påverkas kvantiseringen inte av signalens omedelbara amplitud utan av dess relativa värden. Som ett resultat är det möjligt att minska mängden data som upptas av data, eftersom mekanismen för att förutsäga de följande proverna hos den ursprungliga signalen är inblandad.

Kodning och behandling av ljudinformation,beskrivs i detta dokument, förutsätter behovet av att utföra en "analogsiffrig" transformation. Denna process utförs med hjälp av en ADC (analog-digital-omvandlare). Vid driften av denna enhet möter varje ägare av en dator utrustad med ett ljudkort varje dag (i det här fallet finns en omvänd process - erhåller en analog signal från den digitala strömmen).

ADC: s funktioner är följande:

- Vid begränsning av bandbredd för överförda frekvenser. Med hjälp av filter avbryts komponenterna i signalen, vars frekvens är mer än hälften av samplingsfrekvensen (orsaken beskrevs tidigare).

- Provtagning av amplitudvärden vid vissa intervaller. Som ett resultat representeras den analoga signalen av en sekvens av enskilda bitar med olika intensitet (sampling).

- Ersättning av värdena för de erhållna bitarna med deras närmaste värden från en fast uppsättning (kvantisering).

- Omvandling av varje kvantiserat värde med det villkorliga antalet kvantiseringsnivå (varje värde har sitt eget serienummer). Detta är den sista etappen av digitalisering.