Chapter 3. Základy o digitálním zvuku

Tato kapitola by měla podat krátký úvod do základů digitálního zpracování zvuku, aniž by zacházela do přílišných podrobností. Samozřejmě může být trochu neúplná, ale jestliže máte otázky, můžete je vznést na Kwave seznamu s adresami nebo se poradit s nějakou další literaturou.

Svět analogu

Nejprve si uvědomme, že svět je postaven na analogu - ale počítače pracují digitálně. A taj je několik způsobů, jak převést analogový zvuk na digitální a zase zpátky. Jelikož cesta z digitálu na analog je obvykle obrácením způsobu, jakým se převádí analogový zvuk na digitální, popíšeme si pouze způsob převodu z analogu na digitál.

Převod ze zvuku na bity

Převod ze zvuku na bity

Před pokračováním se musí analogový zvuk přeměnit na elektronické signály, aby se tak mohl dostat do počítače. Jedním z obvyklých způsobů, jak se to provádí, je použití mikrofonu a zesilovače. Jejich propojením se získá zvuk (změny tlaku vzduchu) na vstupu a napětí na výstupu. Větší rozkmit změn tlaku bude představován větším napětím na výstupu zesilovače. Tento výstup je taktéž nazýván 'signál'. Místo mikrofonu si můžete samozřejmě představit i jiné zdroje zvuku. A "zesilovač" může být začleněn ve vaší zvukové kartě, kde jej normálně nemůžete vidět.

Přeměna na elektronický signál

Přeměna na elektronický signál

Na tomto stupni má elektronický signál tři omezení, jež je třeba mít na mysli:

  1. Rozkmit (hlasitost) je omezen na určitou nejvyšší možnou úroveň, což je následek používání elektronických zesilovačů, jež jsou schopny zvládnout napětí v rámci určitého stanoveného rozsahu. Není to žádný problémem, pokud není zvuk příliš hlasitý. V tom případě by byl signál zastřižený, což znamená, že elektrický signál poběží proti svým okrajům a výsledek tak bude narušený.

  2. Kmitočtový rozsah je také omezený. Kvůli mechanickým omezením mikrofonů a omezenému kmitočtovému rozsahu zesilovačů je kmitočtový rozsah signálu omezený. Nejsou pevné hranice, za nimiž zvuk znenadání zmizí, ale pod některými nízkými a nad některými vyššími kmitočty se rozkmit signálu začíná více a více snižovat. Bytí nejveššího možného kmitočtu lze snadno chápat jako omezenou rychlost elektrického signálu při stoupání a klesání. Používáním vysoce kvalitních zesilovačů a mikrofonů mohou být tato omezení rozšířena až po rozsah, kdy lidské ucho již dále není schopno uslyšet jejich výsledky a tím se o ně přestává zajímat. Lidské ucho obyčejně není schopné zaslechnout zvuk s kmitočtem nad 20 kHz.

  3. Signál obsahuje šum. Šum je nejošklivějším nepřítelem každému, kdo musí jakkoli zpracovávat audio signál. Šum je typickým účinkem anologu, který vede k tomu, že audio signál je "neostrý" a nevyrovnaný. Je vždy přítomen a nelze se mu vyhnout. Člověk může akorát tak používat vysoce kvalitní součástky, které vytvářejí šum nízký natolik, až jak je to vůbec možné, takže jej již nelze slyšet. Obyčejně má šum určitou hlasitost, takže poutavý zvuk by měl být mnohem hlasitější ve srovnání se šumem. Říká se tomu poměr signálu a šumu (SNR; signal to noise ratio). Čím je poměr vyšší, tím lepší je kvalita zvuku. Zvuky, u nichž je jejich hlasitost nižší než hlasitost šumu, nelze slyšet.