Kodiranje zvočnih informacij

Vsi procesi realnosti se lahko pretvorijo v digitalno obliko. Tako kodiranje zvočnih informacij z računalniki poteka v skladu z naslednjo shemo:

- vibracije zraka beležijo občutljivi instrumenti;

- njihovo preoblikovanje v električni tok, v katerem se pogostost (amplituda) ustrezno spremeni;

- prejeti tok se digitalizira, to pomeni, da je vzorčen (včasih rečemo, da poteka binarno kodiranje zvočnih informacij).

Prejeti elektronski analog prvotnega zvočnega toka je bolj kakovosten, večja je frekvenca vzorčenja pri vzorčenju in globina kodiranja.

Z drugimi besedami, kodiranje zvočnih informacij je proces pretvorbe znane analogne v digitalni signal, namenjen za naknadno obdelavo na ustreznih napravah. Podrobneje razmislimo o fazah in načinih digitalizacije zvoka.

Vzorčenje v časovnem obdobju je osnova za digitalizacijo. Glede na izrek Kotel`nikov, analogni električni signal lahko digitaliziramo z odčitavanjem z določenim korakom zvezno serijo vrednosti njegove amplitude. Pogostost takih odčitkov mora vsaj dvakrat presegati mejno vrednost frekvence glavnega signala. Če je treba analogni "vir" digitalizirati z delovno frekvenco 0-20 kHz, vzorec vzorčimo ne manj kot 40 tisočkrat na sekundo (40 kHz). Vzorčenje označuje število meritev na sekundo prvotnega analognega signala (vzorčenje, frekvenca vzorčenja). Z rastjo vzorcev se poveča ne samo kakovost, temveč tudi obseg prejetega podatkovnega toka.

Tudi kodiranje zvočnih informacij se lahko izvede na druge načine. Kot, na primer, digitalizacija z neenotno kvantizacijo, včasih imenovana logaritemska. Ko jo uporabljamo, je celotna skala amplitude konvencionalno razdeljena na odseke z visokimi in nizkimi vrednostmi. Nadaljnje kodiranje zvočnih informacij se zgodi z uporabo velikega števila ravni kvantizacije na območjih z majhno amplitudno vrednostjo (in obratno). Vendar pa ugotavljamo, da skupno število ravni ostane enako kot v homogeni kvantizacijski metodi (PCM).

Z drugačnim načinom kodiranja se izvaja popolnoma drugačen pristop. Imenuje se "modulacija diferencialne impulzne kode" (DPCM). Na ta način kvantizaciji ne vpliva neposredna amplituda signala, temveč njegova relativna vrednost. Posledično je mogoče zmanjšati količino podatkov, ki jih zasedajo podatki, saj gre za mehanizem za napovedovanje nadaljnjih vzorcev prvotnega signala.

Kodiranje in obdelava zvočnih informacij, opisanih v tem dokumentu, predpostavlja potrebo po izvedbi "analognega števila" transformacije. Ta postopek se izvaja z ADC (analogno-digitalni pretvornik). Z delovanjem te naprave je vsak lastnik računalnika opremljen zvočna kartica (v tem primeru je obratni proces - pridobivanje analognega signala iz digitalnega toka).

Funkcije ADC so naslednje:

- Pri omejevanju frekvenčne pasovne širine. S pomočjo filtrov se prekinejo komponente signalov, katerih frekvenca je več kot polovica frekvence vzorčenja (razlog je bil opisan že prej).

- Vzorčenje vrednosti amplitude v določenih časovnih presledkih. Kot rezultat, analogni signal predstavlja zaporedje enomestnih števil različnih intenzitet (diskretizacija).

- Zamenjava vrednosti dobljenih bitov po svojih najbližjih vrednostih iz fiksnega niza (kvantizacija).

- Pretvorba vsake kvantizirane vrednosti s pogojnim številom ravni kvantizacije (vsaka vrednost ima svojo serijsko številko). To je zadnja faza digitalizacije.