Цифровой звук – это набор импульсных сигналов формирующих цифровой код, в котором закодировано текущее значение амплитуды аналогового сигнала. Цифровой код – это двоичный код двоичной системы представления сигналов во времени, которыми обмениваются устройства ЭВМ. Кодовая группа состоит из 4-х импульсов (4 разряда) с амплитудами двух значений – большая и маленькая амплитуды. Большая амплитуда идентифицируется как единица ( 1 ), маленькая амплитуда идентифицируется как ноль ( 0 ) (Рис.4). Рис.4. Цифровой звук Из Рис.4. видно 3-я кодовая группа имеет код 1001, девятая Цифровой звук

Создание цифрового сигнала из аналогового. Создание цифрового сигнала из аналогового выполняют с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Структурная схема АЦП изображена на рис.5. Звуковой аналоговый сигнал (см. также рис.6. верхний график) поступает в блок Замера амплитуды, в который одновременно поступают импульсные сигналы тактового генератора (рис.6. нижний график). Рассмотрим пример. Начинает поступать аналоговый сигнал. В момент времени t1 в блоке Замера амплитуды появляется импульс от тактового генератора, который дает команду на замер амплитуды аналогового сигнала. Блок Замера амплитуды просматривает, на какой уровень квантования попала амплитуда аналогового сигнала и выдает соответствующую информацию блоку Кодирования амплитуды. В рассматриваемом случае сигнал попал на 3-й уровень и блок Кодирования амплитуды выдаст 3-ю группу кода (рис. 5.). В момент времени t2 в блоке Замера амплитуды снова появляется импульс от тактового генератора, который дает команду на замер амплитуды аналогового сигнала для 9-го уровня и блок Кодирования амплитуды выдаст 9-ю группу кода (рис. 4.).

Рис. 5. Блок схема аналого-цифрового преобразователя

Рис. 6. Формирование цифрового сигнала

Таким образом, частота тактового генератора используется для замера аналогового сигнала в определённые моменты времени. Чем выше частота тактового генератора, тем выше качество преобразования и тем более высокие звуковые частоты смогут без искажений обработаться. Верхняя звуковая частота различаемая человеческим ухом составляет герц, Для ее качественного преобразования частота тактового генератора должна быть не менее герц. Эта частота как техническая характеристика АЦП называется частота дискретизации сигнала. Количество уровней квантования определяют вторую характеристику АЦП - разрядность квантования; чем она больше, тем точнее будет произведен замер амплитуды сигнала и тем будет выше качество звука. Разрядность квантования для современных АЦП составляет 16, 32, 48 разрядов.

Преобразование цифрового сигнала в аналоговый Создание аналогового сигнала из цифрового выполняют с помощью цифро-аналого преобразователя (ЦАП). Структурная схема ЦАП изображена на Рис.7. Звуковой цифровой сигнал поступает в блок Формирование амплитуды ЦАП. Одновременно с появлением цифрового сигнала на этот блок поступают импульсы тактового генератора соответствующие исходной частоте дискретизации. В каждый момент времени появления импульсов тактового генератора (t1, t2, t3 и т.д.) соответствующая кодовая группа аналогового сигнала преобразуется в импульс соответствующей амплитуды (Рис. 8.). Данный сигнал подается на Фильтр, который сглаживает импульсные ступеньки и в результате появляется аналоговый сигнал (Рис. 9.) Рис. 7. Блок схема цифро-аналого преобразователя.

Преимущества аналогового сигнала. Простота реализации технических средств обработки сигнала и его создания. Недостатки: большая подверженность помехам – внесение искажений. Эти искажения возникают при регистрации аналогового сигнала для хранения на носителях, что связанно с временным процессом преобразования и обработки сигнала (плавает период период колебаний из-за неравнамерности движения механических частей протягивающих магнитный носитель). Любой носитель подвержен старению, что приводит к амплитудному искажению сигнала. Преимущества цифрового сигнала. Цифровой звук – параметры не меняются во времени и существенно менее подвержены искажениям за счёт технических характеристик носителей информации. Цифровой код воспринимается компьютером в любой ситуации одинаково. Недостаток: сложная схема преобразования данных – необходимо применять АЦП, ЦАП

Звук в сети Интернет Основы Web-аудио, ключевые форматы и особенностям их применения. Основными звуковыми форматами являются WAV, AIFF и AU. *.wav (WAFE) – Этот формат обеспечивает самое высокое качество сохранения звука – имеет большой размер файла. 3 мин. звука – файл 25 Мб. Этот формат допускает компрессию файлов. (Формат Windows). После компрессии файл уменьшается до 5-15 Мб. *.mp3 (MPEG-3). Формат, использующий сжатие файла (используется психоакустическая компрессия – учитывая особенности уха). Обеспечивает сжатие без особенного потери качества. 3 мин. звука – файл 3-5 Мб. *.mid. Звуковой файл формируется звуковой платой, самый экономичный формат. 3 мин. звука – файл 5-10 кб.

Определенные форматы с течением времени уже приобрели статус сетевых стандартов. В большинстве систем звуковые сэмплы (то есть отрывки цифровой записи музыки или диалогов) можно проигрывать в формате Windows WAV. Существуют еще и такие сэмпловые форматы, как AIFF (пришедшие из системы Mac) и AU (Sun Microsystems). Единственная проблема с этими форматами если вам нужна качественная запись, файлы могут получиться слишком большого размера. Все три упомянутых формата допускают компрессию, обычно это приводит к потере качества звучания. Кроме того, в связи с компрессией могут возникнуть проблемы при интерпретации файлов на различных платформах. Естественно для использования звука в сети Интернет целесообразно компрессировать звуковые файлы с целью уменьшения их размера. Наиболее распространенным компрессированным форматом в сети Интернет является формат *.mp3. Для локального мультимедиа пользователи скачиваю музыкальные файлы из сети на свой компьютер.

Streaming, или потоковая передача данных. Решением проблемы быстрого доступа к медиа-файлам через Интернет является сочетание компрессии с потоковой передачей данных. Проще говоря, потоковая передача (Рис.1.) это метод, позволяющий прослушивать (или просматривать) медиа-файл непосредственно в процессе скачивания его по Сети. Потоковая передача представляет собой способ доставки файлов аудио и видео через локальную сеть или Интернет, не требующий полной загрузки файлов перед их воспроизведением. По окончании воспроизведения передаваемого потоком файла он не сохраняется на компьютере. При воспроизведении файла потокового мультимедиа файл перед началом воспроизведения частично загружается и сохраняется в буфере. Этот процесс называется буферизацией. По мере того как поток информации, заключенной в файле, передается на проигрыватель Windows Media, процесс ее буферизации проигрывателем продолжается. Если поток информации прерывается из-за временной приостановки трафика в Интернете, воспроизведение файла благодаря буферизации может быть продолжено с незначительными перерывами или помехами. При потоковой передаче файла проигрыватель следит за состоянием сети и автоматически изменяет соответствующие настройки, что обеспечивает наилучшие условия для приема и воспроизведения потокового мультимедиа. Если буфер полностью очистится, произойдет перерыв в воспроизведении.

Рис.1. Схема процесса потоковой передачи файлов в сети Таким образом по схеме Рис.1. пользователи сети на свои компьютеры загружают звуковые файлы для прослушивания. Чтобы дать возможность меломанам самим предоставить для прослушивания свои аудиоархивы, пользователям сети используют программные решения, изображенные на Рис.2.

Рис.2. Вариант реализации потокового аудио в локальных сетях.

У потокового и локального мультимедийного содержимого имеются свои преимущества и недостатки. Потоковое мультимедиа не занимает постоянного места на жестком диске компьютера, но для его воспроизведения требуется подключение к локальной сети или Интернету. Локальное мультимедиа воспроизводится без подключения к Интернету, но может занимать значительное место на жестком диске компьютера. При потоковой передачи файлов в сети сетевые протоколы пересылают файлы «пакетами», то есть фрагментами данных, непригодными для непрерывного проигрывания. Приложения, осуществляющие потоковую передачу медиа-данных, преодолевают эту проблему путем «буферизации» полученных пакетов в памяти компьютера, вследствие чего обеспечивается проигрывание файла с постоянной скоростью. Результаты работы таких приложений по-прежнему очень сильно зависят от быстродействия компьютера и от скорости сетевого соединения, поэтому качество звука это всегда компромисс.

Пионером в области потоковой передачи медиа-данных в Сети стала компания Real Systems, а их формат RealAudio постепенно завоевал популярность и превратился в общепринятый стандарт, наравне с такими популярными сегодня форматами, как Flash или MP3. Последняя версия программы RealPlayer v10.5 Gold Edition (пробный 30-дневный вариант которой можно скачать по адресу ) может проигрывать данные не только в формате RealAudio, но и в формате MP3. Вышеупомянутый формат, обеспечивающий потоковую передачу аудиоданных, можно напрямую встраивать в Web-страницы. Благодаря своим потоковым возможностям эти форматы можно считать идеальными для ситуаций, когда вам нужна фоновая музыка или другие звуки. Тем не менее, по-прежнему разумнее будет свести к минимуму размер исходных файлов, поскольку даже при потоковой передаче напрямую медленное модемное соединение может вызвать скачки и запинки в звучании.