Ввод музыки и звуковой информации

Компьютерное оборудование способно работать с информацией в цифровом формате, представленном серией электрических импульсов, кодирующих логические нули и единицы. Но звуки, которые слышит человек, непрерывны по своей природе. То есть звуковые волны — это аналоговый сигнал с переменной амплитудой и частотой. Для записи такого звукового сигнала в память компьютера необходимо выполнить его преобразование в цифровой формат. Эту процедуру может осуществить аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Для обратного преобразования применяется цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), который из цифрового сигнала формирует аналоговый.

Сущность дискретизации звука

При дискретизации аналоговая звуковая волна делится на отдельные фрагменты во временных интервалах, и для всех фрагментов задаётся определённое значение амплитуды. Все такие ступени получают своё значение громкости звукового сигнала, рассматриваемые как комплект допустимых состояний. Качественными характеристиками звукового сигнала являются следующие:

1. «Глубина» звукового кодирования, то есть число бит на один звуковой сигнал. Сегодняшние звуковые карты предоставляют, как правило, 16-битную «глубину» звукового кодирования.
2. Частотой дискретизации является число измерений сигнального уровня за одну секунду. Частоте в один герц (Гц) соответствует выполнение одного измерения в секунду. Тысяча измерений в одну секунду соответствует частоте в один килогерц (кГц). Число таких измерений в реальных устройствах может колебаться от восьми кГц до сорока восьми Кгц.

Человеческое ухо способно воспринимать звуковые сигналы в диапазоне от двадцати Гц до двадцати кГц. Из практического опыта следует, что оптимальное отображение цифровым сигналом аналогового сигнала может быть достигнуто при частоте дискретизации минимум в два раза больше, чем максимальная звуковая частота, слышимая людьми, то есть должна быть, по крайней мере, сорок кГц. Звуковые системы, используемые на практике, имеют частоту дискретизации 44,1 кГц или 48 кГц. Очевидно, что повышение частоты дискретизации повышает и качество звука.

Форматы звукового файла

Формат РСМ (сокращение от pulse code modulation), представляет собой импульсно-кодовую модуляцию. Сегодня такое расширение у звуковых файлов почти не встречается, однако этот формат считается основополагающим почти для всех других форматов.

Формат WAV представляет собой самое несложное сохранение дискретной звуковой информации. Является одним из типов файлов в семействе RIFF.

Формат RIFF расшифровывается как Resource Interchange File Format, то есть формат файлов для обмена ресурсами. Он является уникальной системой, предназначенной для сохранения данных различной структуры.

Формат МР3 имеет некоторое сходство с форматом кодирования сигналов изображения jpeg. Коэффициент сжатия очень большой и может достигать двенадцати раз.

Существуют и некоторые другие форматы кодирования звуковых сигналов для использования их в компьютере.

Методы ввода музыки в компьютер

Известен ряд методов ввода музыкальной информации в память компьютера. Выбор должен определяться форматом информации, подлежащей вводу. Если музыкальное произведение оформлено в виде файла в одном из цифровых форматов, то оно может быть загружено в компьютер обычными стандартными способами. К примеру, это может быть загрузка из сети Интернет, копирование с внешнего устройства памяти (карты памяти или флешки). Следует отметить, что фалы в формате mp3 являются сжатыми в десять раз файлами формата wav. Формат wav применялся при записи музыки на компакт-диски. Запись выполнялась в 16-ти разрядном формате при частоте 44 кГц. При этом одна песня могла занимать от тридцати до шестидесяти Мб.

Когда музыкальным источником выступает виниловая пластинка или музыкальные инструменты, иное оборудование с наличием стереофонического линейного выхода, то музыкальные произведения из этих источников могут быть занесены в память компьютера при посредстве имеющейся в составе компьютерного оборудования звуковой карты. У большинства звуковых карт имеется разъём линейного входа, к которому возможно прямо подсоединить любые музыкальные инструменты или воспроизводящие устройства, а затем переписать информацию с них в компьютер. Следует обратить внимание на наличие у звуковой карты входных разъёмом требуемого формата. Большинство сегодняшних звуковых карт высокого класса обладают разъёмами для подключения кабелей самых разных классов.

Другим средством для ввода музыкальных произведений в компьютер является MIDI интерфейс. Он считается стандартом электронной музыки, в соответствие с которым звуковые сигналы кодируются в бинарном коде. Как правило, посредством MIDI интерфейса могут быть подключены синтезаторы или клавиатура, а далее компьютер считает все сыгранные ноты как компонент цифровых информационных данных и затем осуществляет их воспроизведение в форме музыки в реальном масштабе времени.

MIDI является общепринятой спецификацией, которая связана с реализацией цифрового интерфейса для музыкального оборудования. Она включает в себя стандарт аппаратной и программной частей.

Методы обработки звука

Обработка звука подразумевает разные преобразования звуковых файлов для коррекции отдельных параметров воспроизведения. К звуковой обработке могут быть отнесены методы формирования разнообразных звуковых эффектов, организация фильтров и очистка звуковых файлов от посторонних шумов и других помех, а также коррекции тембра и других звуковых параметров. Всё это разнообразие может быть сведено в итоге к следующим базовым типам:

1. Выполнение амплитудных преобразований. Осуществляется коррекция амплитуды сигнала по определённому закону на отдельных участках сигнала.
2. Выполнение частотных преобразований. Осуществляется коррекция частотных параметров.