колебаний определяет громкость звука и зависит в первую очередь от мощности источника звука.
Абсолютную величину звукового давления измеряют в паскалях (Па). Порогом слышимости обладают звуки, имеющие амплитуду около 20мкПа (2*10—5 Па). Уровень болевого порога слышимости около 200 Па, т.е минимальное и максимальное значения отличаются на 6—7 порядков. Из-за большого разброса величин абсолютными значениями пользоваться неудобно, и используют логарифмическую шкалу децибелов.
Десятичный логарифм отношения некоторой величины к ее эталонному значению (порогу слышимости) называется белом (Б), а его десятая часть – децибелом (дБ).
,
где L – уровень звука в дБ
РЗВ – измеряемое звуковое давление
РПС – звуковое давление порога слышимости
Звук можно представить в виде кривой, которая показывает зависимость звукового давления от времени. Замеряя напряжение через равные промежутки времени и сохраняя полученные численные значения можно дискретизировать (оцифровать звук). При этом сохраняются мгновенные значения звукового сигнала в определенные моменты времени (выборки). Чем чаще берутся выборки, тем точнее цифровая копия звука.
Частота следования отсчетов называется частотой дискретизации, а диапазон значений отсчета определяется разрядностью его двоичного представления.
При цифровом способе хранения звука не сохраняется весь профиль кривой звукового давления (и соответственно, сопоставленного ему напряжения). На рис.3.4 проиллюстрированы потери информации об истинном изменении времени и значениях амплитуды.
Для того чтобы воспроизвести закодированный таким образом звук, нужно выполнить обратное преобразование, и сгладить получившийся ступенчатый сигнал.
Рис. 3.4. Потери информации при дискредитации звука
Устройство, выполняющее оцифровку (кодирование аналогового сигнала), называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП).
Для обратного преобразования служит цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).
Дискретизация сигнала с произвольной частотой не всегда дает возможность восстановить форму входного сигнала, а использование частоты в два раза большей, чем частота фиксируемого сигнала однозначно даст восстановление искомой формы.
Это утверждение является одной из важнейших теорем, используемых в теории информации, теорема В.А.Котельникова (в англоязычной литературе – теорема Найквиста-Шеннона):
Непрерывная функция Х (t) не имеющая в своем спектре составляющих с частотами, лежащими за пределами полосы f (-Fm, Fm), полностью определяется последовательностью своих отсчетов в дискретные моменты времени X (ti), следующих с шагом t <1/2Fm.
Таким образом, по дискретной последовательности отсчетов всегда можно восстановить исходную непрерывную