Przetwarzanie dźwięku

Dźwięk to wrażenie słuchowe, spowodowane falą akustyczną (rozchodzące się w ośrodku zaburzenie gęstości) rozchodzącą się w ośrodku sprężystym (ciele stałym, cieczy, gazie). Częstotliwości fal, które są słyszalne dla człowieka, zawarte są w paśmie między wartościami granicznymi od ok. 16 Hz do ok. 20 kHz (dźwięki słyszalne). Dźwięki zbyt ciche bądź zbyt niskie (bliskie infradźwięki) lub zbyt wysokich (na pograniczu ultradźwięków) nie są rejestrowane przez ludzkie ucho przeciętnego człowieka.

ucho

Zapis analogowy dźwięku polega na obróbce sygnałów w ich podstawowej niezmienionej (naturalnej), ciągłej postaci, czyli w ich naturalnym widmie częstotliwościowym. Ciągła postać oznacza w praktyce, że jeśli zakres zmienności sygnału wynosi od 0 do 1, to jego wartość (amplituda) może w dowolnej chwili przyjąć dowolną wartość z tego przedziału i jest określona w całym okresie trwania sygnału.

Dokładność określenia chwilowej wartości sygnału jest ograniczona w zasadzie jedynie dokładnością stosowanych przyrządów pomiarowych i warunkami pomiaru. Zapis analogowy oznacza, że sygnał jest rejestrowany na nośniku właśnie w naturalnej, ciągłej postaci. Jedyny zabieg, jakiemu sygnał jest poddany, to ewentualnie modulacja, umożliwiająca trwały zapis.

Olbrzymią zaletą (niemożliwą do uzyskania w technikach cyfrowych) jest ciągłe odwzorowanie sygnału, przetwarzanie go w naturalnej postaci. Natomiast zasadniczą wadą jest trudność w eliminacji zakłóceń i szumów, której skutkiem jest słaba dynamika sygnału oraz niska wartość stosunku sygnał/szum.


W technice cyfrowej sygnał przetwarzany jest z postaci naturalnej, ciągłej, do reprezentacji numerycznej, czyli ciągu dyskretnych wartości liczbowych z zastosowaniem przetworników analogowo-cyfrowych A/C. Obejmuje w szczególności:

  • poprawę jakości sygnału (usuwanie zakłóceń oraz zniekształceń, czyli zastosowanie filtrów),
  • zmianę reprezentacji sygnału (np. konwersję częstotliwości próbkowania, zmianę rozdzielczości bitowej),
  • dostosowywanie parametrów sygnału do określonych zastosowań (korekcję barwy dźwięku, normalizację, kompresję dynamiki),
  • wytwarzanie efektów specjalnych (np. pogłos, chorus, flanger),
  • kompresję danych

i składa się z trzech procesów:

  • próbkowania
  • kwantyzacji
  • kodowania