Цифровой метод записи звука
Аналоговый метод записи звука достаточно точно передает первоначальную звуковую картину, однако обладает рядом недостатков. Одним из основных минусов аналогового метода является высокий уровень шумов и помех в записи. Характер шумов таков, что иногда они оказываются даже громче некоторых участков полезного сигнала, а также имеют широкий спектр, что не позволяет отфильтровывать их на выходе. Поэтому предпочтительнее использовать цифровые методы записи, которые практиче=ски не дают шумов, а также позволяют хра=нить звуковые данные без потери качества. Но самое главное - цифровой сигнал можно обрабатывать с помощью компьютера. Чтобы представить звуковые колебания в цифровом виде, их надо оцифровать. Для этого используют аналого- цифровые преобразователи. Как видно по волновой форме звукового сигнала, в любой момент времени амплитуда сигнала имеет конкретное значение, которое может быть измерено и выражено некоторым числом. Здесь мы сталкиваемся с основной проблемой оцифровки звука - непрерывностью звукового сигнала. Для точного цифрового представления сигнала необходимо измерить амплитуду в каждый момент времени, а значит, произвести бесконечное число измерений. Более того, шкала измерения амплитуды также должна содержать бесконечное число градаций. Следовательно, для хранения полученных измерений требуется бесконечный объем памяти. Для решения этой проблемы звуковую информацию хранят в дискретном виде - то есть в виде двоичных чисел в цифровом формате. Однако дискретные данные могут быть представлены и по-другому. Дискретное представление звука В свое время метод дискретизации был разработан инженерами в качестве решения задачи по передаче двух и более сигналов по одной линии. В качестве одного из способов решения было предложено "нарезать" аналоговые сигналы и передавать их фрагменты по одному каналу передачи данных. При использовании такого подхода звуковой сигнал преобразуется в последовательность импульсов, амплитуда которых соответствует громкости сигнала в данный момент времени (рис. 3). Этот метод получил название амплитудно-импульсной модуляции (АИМ). При прохождении сигнала по линиям связи амплитуда сигнала заметно ослабе=вает; длительность сигнала же передается практически без искажений. Для решения этой проблемы был разработан метод преобразования аналогового звукового сигнала в последовательность импульсов заданной длительности, который заметно снижает уровень возможного искажения сигнала Термин "стерео" (от греческого зтегеоз - пространственный, объемный) в настоя=щее время ассоциируется с двумя канала=ми записи звука. Однако изначально он имел более широкий смысл. Первые эксперименты с объемным звучанием, проходившие в компании Ве11 1-аЬа в тридцатые годы прошлого столетия, про=водились с тремя каналами. В кино ок=ружающий звук (даже если использова=лось более двух дорожек) долгое время называли "стерео". Этим термином поль=зовались для названия всего, что обес=печивало пространственное звучание - то есть всего того, что не было "моно". Ассоциация слова "стерео" именно с двухканальной записью звука была вы=звана тем, что первые стереопроигры=ватели воспроизводили именно двухка=нальный звук, а появившееся в 1961 го=ду стереофоническое РМ-радиовещание также было двухканальным. Однако в кинопроизводстве еще долго пользова=лись термином "стерео" для обозначе=ния многоканальных фонограмм к филь=мам. Даже вышедшая в 1974 году четы=рехканальная система Оо1Ьу называлась Оо1Ьу Зтегео. Термин Зиггоипа Зоипа был введен, когда многоканальные зву=ковые дорожки к фильмам стало возможно проигрывать в домашних услови=ях (с помощью видеомагнитофона и де=кодера Оо1Ьу Зиггоипа). Так как у широ=кой публики к тому времени слово "сте=рео" прочно ассоциировалось с двумя каналами, а для продвижения техноло=гии на рынок требовалось особенное название, для обеспечения маркетинговых преимуществ было выбрано слово=сочетание Зиггоипо! Зоипс!. (рис. 4). Этот метод получил название широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Существует и третий способ - предстаЕ ление каждого из измеренных значений в виде последовательности импульсов, со=ответствующих двоичному коду этого изме=ренного значения (рис. 5). Данный метод получил название импульсно-кодовой мо=дуляции (ИКМ). Существенной проблемой последнего метода является сложность установления момента конца последовательности импуль=сов, соответствующих одному измеренному значению, и начала другой последователь=ности. Однако эта проблема решается до=бавлением вспомогательного сигнала для синхронизации; кроме того, можно сразу передавать сигнал автоматически синхро=низирующимся. В этом случае приемное устройство само определяет начало очеред=ной последовательности.
