Общие сведения о кодировании звука
Прежде чем начинать разговор о программе Sound Forge (кстати, название
переводится как «кузница звуков»), я хотел бы напомнить вам некоторые
основные понятия, относящиеся к параметрам звуковых файлов, чтобы вы могли
«ковать» их с полным понимание того, что делаете.
Помнится, в «Самоучителе работы на компьютере. Начинаем с Windows» я рассказывал
о том, что такое частота дискретизации и глубина оцифровки, даже картиночку
рисовал. Однако есть у меня такое смутное подозрение, что не все читатели
этой книги читали ту. И другое есть у меня смутное подозрение: не все,
кто читал тот самоучитель, сохранили в памяти мой тогдашний рассказ и
помнят мою тамошнюю картиночку. Если к вам мои смутные подозрения никакого
отношения не имеют, можете через эту главу перескочить.
Звук в природе имеет непрерывную (аналоговую) форму. Если мы посмотрим
на осциллографе (если, конечно найдем в природе осциллограф!) сигнал,
который идет с микрофона или с гитарного звукоснимателя, то увидим плавную
кривую сложной формы. Сколько бы мы ни увеличивали масштаб изображения, кривая остается плавной, непрерывной.
Но компьютер с аналоговыми сигналами не работает, ему непременно требуется перевести их в цифровую форму, чем, собственно говоря, и занимаются звуковые карты наших компьютеров. Точнее, их аналого-цифровые преобразователи (АЦП).
Цифровой сигнал - это всегда некоторое приближенное и упрощенное представление аналогового. АЦП через определенные интервалы времени из-
меряет уровень сигнала на входе и записывает полученное число на диск. Последовательность этих чисел и составляет звуковой файл (wav-файл).
Понятно, что чем чаще измеряется уровень на входе (то есть чем чаще идут вертикальные линии на рисунке 3.1), тем точнее цифровой сигнал воспроизводит форму аналогового. Этот параметр и есть частота дискретизации.
Рис. 3.1. Оцифровка аналогового сигнала
Такая же ситуация и с уровнями сигналов - чем чаще идут горизонтальные
линии, тем точнее узелки попадают на кривую. Но компьютер может записать
напряжение на входе звуковой карты только с определенной точностью, зависящей
от размеров числа, которым может быть представлена громкость. Если для
этого отводится 1 байт (8 бит), - это одна точность (256 горизонтальных
линий), если 2 байта (16 бит), - совсем другая (65 536 линий), а если
4 байта (64 бита, 18 446 744 073 709 551 616 линий), то уж совершенно
и несравненно другая. Вот этот параметр и называется глубиной звука (bit
rate).
На аудиодисках (обычных компактах с музыкой) частота дискретизации всегда
44,1 кГц (вдвое выше того, что может слышать человеческое ухо), а глубина
звука 16 бит (2 байта). Таково же наивысшее качество звука большинства
звуковых карт. Но профессиональные и даже полупрофессиональные карты нового
стандарта могут писать и с частотой 96 кГц, глубину звука иметь 4-байтную
и даже выше, что обеспечивает супервысокое качество сигнала, а главное
- минимум специфических цифровых искажений при его обработке.
Не надо только творить себе кумира из всех этих циферок, понимая, что
в конце работы звук все равно приходится писать на компакт-диск, где царит
магическое «44x16». Только на DVD может быть что-то другое. Но, наверное,
один человек из тысячи способен на слух определить, где «44x16», а где
«96x32». Все остальные замечают только бешеную разницу в размерах файлов
и, конечно, в цене.
Про размеры, кстати, тоже надо поговорить. С ростом качества звука размеры
файлов растут очень быстро. Одно дело записывать на диск каждую секунду
по
11 КБ, что бывает при частоте дискретизации 11 кГц, 8-битной глубине и
моносигнале (11 кГц х 1 Б х 1 канал - моно), и совсем другое - 172 КБ1
(44,1 кГц х х 2 Б х 2 канала - стерео). Разница, как видите, в пятнадцать
с лишним раз.
Если же взять файлы при частоте 96 кГц и глубине звука 24 бит, то выйдет
и вовсе сумасшедшая цифра - около 4,5 МБ в секунду. Это значит, что каждая
минута звучания будет весить 270 «метров», а 50-минутный альбом потянет
уже 1,4 ГБ! Файлам такого размера места хватит только на DVD.
Для справки привожу табличку, в которой показано, на сколько мегабайт
потянет одна минута звука при использовании самых распространенных форматов
звука.
| Частота дискретиза- ции, кГц |
Глубина звука, бит |
Моно или стерео |
Размер файла длиной 1 мин, МБ |
Применение |
| 11 |
8 |
Моно |
5,2 |
Используется при записи речи |
| 22 |
8 |
Моно |
10,3 |
|
| 22 |
8 |
Стерео |
20,6 |
|
| 22 |
16 |
Моно |
20,6 |
Используется при записи речи и простых звуков |
| 22 |
16 |
Стерео |
41,3 |
|
| 44,1 |
16 |
Моно |
41,3 |
Стандарт CD и большинства звуковых карт |
| 44,1 |
16 |
Стерео |
82,5 |
|
| 48 |
16 |
Моно |
45 |
Стандарт некоторых звуковых карт |
| 48 |
16 |
Стерео |
90 |
|
| 44,1 |
24 |
Моно |
61,9 |
Используется при записи на высококачественном оборудовании |
| 44,1 |
24 |
Стерео |
123,8 |
|
| 48 |
24 |
Моно |
67,5 |
|
| 48 |
24 |
Стерео |
135 |
|
| 96 |
24 |
Стерео |
270 |
Стандарт DVD |
Но вся эта арифметика работает только до тех пор, пока в действие не вступает
царица наук - высшая математика. Я имею в виду математические и акустические
алгоритмы компрессирования звука в файлах формата Windows Media, Ogg Vorbis
или МРЗ. Компрессия уменьшает размеры файла в десятки раз. Так, при качестве
звука 44 кГц стерео и потоке 64 КБ/с, который в проигрывателе Windows
Media назван «лазерным качеством», секунда звучания «весит» всего 7 кило,
а при максимальном потоке в 128 КБ/с - 15.
Конечно, компрессия ухудшает качество звучания. Для аудиофилов это заметно,
а иной раз и нестерпимо, для любителей заметно, но терпимо, а иной раз
даже и незаметно. Зато такие файлы можно скачивать из Интернета не сутками
и месяцами, а гораздо быстрее - за минуты, в крайнем случае - десятки
минут. И на один компакт-диск поместится не один альбом любимой группы,
а вся дискография за десять лет интенсивной работы.
Или 176 тысяч байтов.
|