Представление звуковой информации в компьютере

Цель работы:
Познакомить с звуковой информацией и как она представляется в памяти ЭВМ

Задачи
Дать представление о природе звука и как он преобразуется в двоичный код
Познакомить с процессом воспроизведения звуковой информации, сохраненной в ЭВМ
Рассмотреть звуковую плату как устройство, предназначенное для работы со звуком

Современные компьютеры «умеют» сохранять и воспроизводить звук (речь, музыку и пр.) Звук, как и любая другая информация, представляется в памяти ЭВМ в форме двоичного кода.
Основной принцип кодирования звука, как и кодирования изображения, выражается словом «дискретизация». При кодировании изображения дискретизация — это разбиение рисунка на конечное число одноцветных элементов — пикселей. И чем меньше эти элементы, тем меньше наше зрение замечает дискретность рисунка.

Физическая природа звука — это колебания в определенном диапазоне частот, передаваемые звуковой волной через воздух (или другую упругую среду).
Процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера:

Процесс воспроизведения звуковой информации, сохраненной в памяти ЭВМ:

Аудиоадаптер (звуковая плата) — специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при
вводе звука и для обратного преобразования (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении звука.

В процессе записи звука аудиоадаптер с определенным периодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в регистр двоичный код полученной величины.
Качество компьютерного звука определяется характеристиками аудиоадаптера: частотой дискретизации и разрядностью.
Затем полученный код из регистра переписывается в оперативную память компьютера.

1000 измерений за 1 секунду — 1 килогерц (кГц). Характерные частоты дискретизации аудиоадаптеров: 11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц и др.
Частота дискретизации — это количество измерений входного сигнала за 1 секунду. Частота измеряется в герцах (Гц). Одно измерение за 1 секунду соответствует частоте 1 Гц.

Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно. Если разрядность равна 8 (16), то при измерении входного сигнала может быть получено 28 = 256 (216 = 65536) различных значений. Очевидно, 16-разрядный аудиоадаптер точнее кодирует и воспроизводит звук, чем 8-разрядный.
Разрядность регистра — число бит в регистре аудиоадаптера. Разрядность определяет точность измерения входного сигнала.

Пример.
Определить размер (в байтах) цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит. Файл сжатию не подвержен.
Решение.
Формула для расчета размера (в байтах) цифрового аудиофайла (монофоническое звучание):
(частота дискретизации в Гц) х ( время записи в сек) х (разрешение в битах)/8.
Таким образом, размер файла вычисляется так:
22050 х 10 х 8/8 = 220 500 байт.