Jak komputer widzi dźwięki

Czym jest dźwięk?

Fala akustyczna o płynnie zmieniającej się amplitudzie, trudna do opisania wzorem matematycznym.

Dlatego aby umożliwić przechowywanie dźwięków na komputerze dokonuje się ich digitalizacji.

Digitalizacja

Zamiana na postać cyfrową.

Próbkowanie (ang. sampling) – pomiar wartości amplitudy dźwięku w równych odstępach czasu i zapisanie tych wartości w postaci liczbowej.

Próbka (ang. sample) – zapis dźwięku powstały przy użyciu próbkowania.

Próbka

Jakość próbki zależy od:

• częstotliwości próbkowania (ang. sampling rate),
• dokładności zapisu liczbowego próbki (ang. audio bit depth).

Formaty zapisu dźwięku

Wave

Często wykorzystywany format do zapisu dźwięku nieskompresowanego.

Najczęściej używany do zapisu na płytach CD:

• częstotliwość próbkowania: 44,1kHz,
• każda wartość zapisana na 16 bitach.

Ile zajmuje takie nieskompresowane nagranie

Rozmiar pliku zawierającego minutę nagrania w formacie jak na płycie CD:

$\frac{60\mathrm{s} \cdot 44100\frac{\text{próbek}}{\mathrm{s}} \cdot 16\frac{\mathrm{b}}{\text{próbkę}}}{8\frac{\mathrm{b}}{\mathrm{B}} \cdot 10^6\frac{\mathrm{B}}{\mathrm{MB}}}$$\cdot 2$$\ =10.584\mathrm{MB}$

FLAC

• kompresja bezstratna (podobna do zip/rar),
• strumieniowość,
• małe wymagania sprzętowe,
• odporność na błędy,
• metadane.

Inne formaty kompresji bezstratnej:

• OGG (FLAC),
• AIFF,
• APE.

MP3

Kompresja stratna bazująca na wadach ludzkiego ucha. Matematyczny opis tychże cech nazywa się modelem psychoakustycznym.

Pozwala na nawet dziesięciokrotne zmniejszenie objętości pliku bez utraty słyszalnej jakości.

Inne formaty kompresji stratnej:

• WMA,
• OGG (Vorbis),
• AAC (M4A).

MIDI

Komputerowy odpowiednik partytury.

Sekwencer – specjalny program umożliwiający komponowanie muzyki w postaci nutowej.

Umożliwia wymianę danych z elektronicznymi instrumentami muzycznymi (np. keyboardami).

Ma bardzo małą objętość, lecz dźwięk jest ograniczony do ustalonego z góry zbioru instrumentów

Przykład muzyki stworzonej w formacie MIDI: