Skip navigation

8.6.4 A hangdigitalizálás folyamata

A hangdigitalizálás során az analóg jelet időben diszkrét impulzusok sorozatává alakítják. Az amplitúdó értékek információ-tartalmát binárisan kódolt kódszó sorozatok hordozzák.

A digitalizálás minőségét két tényező határozza meg:

− mintavételi frekvencia: ez azt jelenti, hogy a folyamatosan változó eredeti hangjelből milyen sűrűséggel vesznek mintát (minták száma másodpercenként).

− minta mérete: a felbontás minősége, vagyis egy kiválasztott minta hány bitből áll.

A folyamat 4 lépésből áll, amit angolul Pulse Code Modulation (PCM) nek hívunk.

35. ábra: A hangdigitalizálás lépései
35. ábra: A hangdigitalizálás lépései

Sávhatárolás

A digitalizálás első lépése a sávhatárolás vagy kvantálás. A sávhatárolás során a minta felbontását határozzuk meg. Ezek lesznek a kvantálási lépcsők. Minél több részre osztjuk fel az analóg jel feszültségét, annál pontosabban tudjuk rekonstruálni az A/D átalakítás során. A mai hangkártyák 16-24 bit-es (extrém esetekben 64 bites) felbontásokat tudnak produkálni, de a Hifi szabvány szerint a 16 bites felbontás már elegendő az eredeti hang visszaállításához. Ha a folyamatot egy koordináta rendszerben képzeljük el, akkor a sávhatárolás a függőleges tengely beskálázását jelenti a nulla és a maximális feszültségszint között.

A kvantálás, során a feszültségértékek intervallumát felosztjuk véges számú lépésre, és a valós feszültségértékek helyett ezekkel a fix értékekkel számolunk.

Mintavételezés

A digitalizálás második lépése a mintavételezés, ennek során megadott időközönként belemérünk az analóg jelbe, és leolvassuk a feszültséget. Ezek az értékek még nem használhatók digitális feldolgozásra, mivel folytonos információt kapunk. Mintavételezésnél figyelembe kell venni a Shannon-törvényt, amely szerint:

A jel akkor teljes mértékben visszaállítható, ha a mintavételezési frekvencia a jelben előforduló legnagyobb frekvenciájú összetevőknek legalább a kétszerese.

A tétel kicsi magyarázatra szorul, de könnyen megérthető.

Amint korábban említettük az emberi hallás frekvenciatartománya 20-20.000 Hz közötti. Magyarul a tétel szerinti legnagyobb frekvencia, ami az analóg jelben előfordul 20.000 Hz. Mivel a tétel szerint legalább ennek a frekvenciának legalább a kétszeresét kell vennünk mintaként, így a mintavételezési frekvencia 40.000 Hz lesz, ami azt jelenti, hogy minimum 40.000 mintát kell vennünk a hangból másodpercenként. A Hifi szabvány szerint a 44.100 Hz, a standard érték, de a profi digitalizálások során az alkalmazott értékek 48 KHz, 96 KHz, 192 KHz is lehetnek.

Természetesen minél nagyobb a mintavételezési frekvencia, annál jobb minőséget kapunk.

Analóg digitális álalakítás

A hangdigitalizálás harmadik lépésében a mintavételezés során vett minták értékeit a digitalizáló algoritmus tárolja, amelyek ebben a fázisban még tízes számrendszerbeli értékek.

Kódolás

A kódolás során a hangból vett minták tízes számrendszerbeli pillanatnyi értékeit bináris kódszavakká konvertálódnak.

36. ábra: A hangdigitalizálás lépései
36. ábra: A hangdigitalizálás lépései



Telefon minőség
Rádió minőség
CD minőség