Главная » Программирование звука » Побочные эффекты дискретизации

0

Системы   дискретизации   звука   обычно   характеризуются   частотой   дискретизации,   то   есть   количеством   отсчетов,   которые   используются   для   представления звука  длительностью  в  1  секунду.  На  аудиокомпакт-дисках,  например,  для  представления   одной   секунды   монозвука   используется   44100   значений.   Для   сравнения  скажем,  что  в  большинстве  телефонных  систем  для  этих  же  целей  используется всего 8000 значений.

Воздействие    этой    дискретизации    весьма    легко    оценить.    Гарри    Найквист (Harry   Nyquist,   1889-1976)   открыл,   что   с   помощью   дискретного   представления звукового  сигнала  можно  с  легкостью  воспроизвести  любой  звук  с  частотой,  не превышающей   половины   частоты   дискретизации.  Следовательно,   запись  на   компакт-диске  позволяет  точно  воспроизводить  звуки  частотой  до  22050  Гц1,  а  по  телефонному  каналу  без  искажений  передаются  сигналы  частотой  до  4000  Гц.  Эти значения,  естественно,  не  случайны.  Человеческая  речь  большей  частью  ограничена диапазоном 3000 Гц, и очень немногие люди могут слышать звуки с частотой больше  20000  Гц.  Величину,  соответствующую  половине  частоты  дискретизации, часто называют пределом Найквиста.

Безусловно,   на   практике   предел   Найквиста   представляет   собой   небольшое упрощение. Если у нас есть сигнал частотой 4000 Гц и мы записываем 8000 выборок  в  секунду,  то  получится  цифровой  сигнал,  в  котором  он  «прыгает»  между  положительными   и   отрицательными   значениями.   Сигнал   частотой   3999   Гц   будет очень  похож  на  сигнал  частотой  4000  Гц,  если  вы  не  наблюдаете  его  в  течение очень  длительного  периода  времени.  Это  означает,  что  теоретически  вы  не  сможете  различить  эти  две  частоты.  Тем  не  менее  многие  звуки  изменяются  достаточно быстро  для  того,  чтобы  подобные  неощутимые  различия  остались  незамеченными.  Из  вышесказанного  следует,  что  дискретизация  действительно  привносит  некоторое искажение сигнала по мере приближения к пределу Найквиста.

1  Очень полезно интерпретировать слово «герц» как «раз в секунду». Это понятие  используется как при ссылке на частоту дискретизации (при этом оно обозначает  количество выборок в секунду), так и при разговоре о частоте вообще (количество «циклов за секунду»).

Источник: Кинтцель Т.  Руководство программиста по работе со звуком = A Programmer’s Guide to Sound: Пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2000. 432 с, ил. (Серия «Для программистов»).

По теме:

  • Комментарии