Digitální forma zvukového signálu

1. vlastnosti a parametry digitálních zvukových signálů
2. magnetický záznam zvukových signálů a jeho formáty

a)   Základní principy digitalizace zvukového signálu (skripta 7 – 17)

• Shannon-Kotělnikovův teorém : každou signálovou funkci (zde zvuk) času s omezeným frekvenčním spektrem můžeme bez ztráty nahradit posloupností diskrétních vzorků odebíraných periodou T nejvýše rovnou polovině převrácené hodnoty nejvyšší frekvence f_max, která je obsažena ve vzorkovaném signálu
• Nyquistova podmínka: prakticky totéž, vzorkovací frekvence f_vz musí být nejméně dvojnásobná oproti nejvyšší frekvenci v signálu obsažené
• Nyquistova podmínka vyjadřuje základní podmínku pro vzorkování signálu bez zkreslení typu aliasing, které by ve vzorkovaném signálu způsobilo neodstranitelné rušení (zázněje, hvizdy apod.)

• Reeves – zakódování amplitud do číselné posloupnosti podle jejich velikosti. Použita byla binární soustava (dvě hodnoty, které od sebe snadno rozlišíme). Amplituda vzorku je vyjádřena binárním číslem. Jde o digitální (číslicový) signál.
• Hodnota byla zakódována a nazvána pulsní kódovou modulací (PCM)

• VZORKOVÁNÍ: změření amplitudy vzorkovaného signálu (33 kHz, 44,1 kHz – CD, 48 kHz – profi, 96 kHz – občas, 192 kHz – opravdu extrém J )
• KVANTOVÁNÍ: každému vzorku se přiřadí kvantizační úroveň (12 bit=4096 úrovní, 16 bit=65 536 úrovní – CD, 20 bit a 24 bit – profi, extrémy 32 a 64 bit)
• KÓDOVÁNÍ: přiřazení vhodného čísla jednotlivým kvantizačním hladinám

– OPAKEM DIGITALIZACE JE INTERPOLACE –

Datový tok pro stereo zvuk o f_vz=44 1000 Hz a 16 bit kvantování je 1411 kbit/s

2 (počet kanálů) * 44,1 kHz * 16 = 1411,2 kbit/s (1,4412 MHz)

b)   Vlastnosti a parametry digitálních zvukových signálů

• parametry vycházejí z procesu digitalizace
• k výhodám digitální signálu patří, že je málo odolný proti zkreslení a odolný proti vlivu rušivých signálů
• má také své mouchy, které vycházejí z procesu digitalizace (kvantizační šum, aliasing) – tomu se ale dá předcházet – splněním Nyquista, zvýšením počtu kvantizačních hladin a jinými pičovinkami
• není analogový (spojitý) ale digitální (buď signál je nebo není). Křivka není spojitá

d) Magnetický signál zvukových signálů a jeho formáty (skripta 7 – 23)

DIGITÁLNÍ MAGNETOFON S ROTAČMI HLAVAMI

• vznikl úpravou běžného obrazového záznamového zařízení se záznamem do šikmých stop předřazením PCM adaptéru, který pracuje tak, že po digitalizaci signálu dochází k jeho rozdělení na úseky, které odpovídají délce jednoho televizního půlsnímku (20ms)
• signál je dále doplněn televizní synchronizační a zatemňovací směsí, takže výstupem je jakýsi TV signál, který má v aktivní době řádků místo obrazového signálu zakódovaný zvukový signál
• šířka pásma u VHS je kolem 3 MHz, takže tento formát plně vyhoví záznamu digitální stereofonního zvuku
• zezačátku se záznam prováděl plně na videokazety, na výše uvedeném principu se však nic nezměnilo, další formáty jsou A – DAT (vícekanál) a

R – DAT (dvoukanál)

DIGITÁLNÍ MAGNETOFON S PEVNÝMI HLAVAMI

• vícestopé stroje pro široký pásek, možnost elektronického střihu
• protože je šířka pásma digitálního zvukového signálu velká a pásek by se musel pohybovat rychle, řeší se to tím, že pro jeden kanál se používá 2 až 4 stopy (provádí to elektronický přepínač)