Dźwięk w systemie nadzoru

Garść informacji

Na początek przedstawimy kilka podstawowych informacji na temat natury dźwięku.

Pod pojęciem dźwięku rozumie się fale zgęszczeniowe rozchodzące się w powietrzu na skutek drgań mechanicznych, np. membrany głośnika lub strun głosowych człowieka.Fale zgęszczeniowe rozchodzą się w powietrzu w sposób podobny do kręgów na wodzie.Ucho człowieka odbiera te drgania i interpretuje jako dźwięk.

Częstotliwość drgań determinuje postrzeganą wysokość tonu dźwięku.Niskie częstotliwości są odbierane jako tony niskie (basy), a wysokie częstotliwości jako tony wysokie (soprany).Ucho człowieka słyszy częstotliwości z zakresu od 20 herców (drgań na sekundę) do 20 kiloherców, chociaż z wiekiem górna granica tego zakresu nieznacznie się obniża. Głos ludzki zazwyczaj mieści się w przedziale od 150 herców do 5 kiloherców.

Do nagrywania dźwięków niezbędny jest mikrofon.Cienka membrana znajdująca się w mikrofonie reaguje na zmiany odbieranego ciśnienia i zaczyna drgać z tą samą częstotliwością.Drgania te generują zmienne napięcie elektryczne, które można wzmocnić i przesłać przewodem.Jeśli to zmienne napięcie zostanie przekazane do głośnika, spowoduje to przesłanie pierwotnych drgań w powietrze, a co za tym idzie — reprodukcję dźwięku.

Podczas nagrywania sygnał elektryczny jest próbkowany (badany, odczytywany) kilka tysięcy razy na sekundę.Częstotliwość próbkowania powinna być co najmniej dwukrotnie większa od wymaganej częstotliwości nagrywania. Tak więc w przypadku dźwięku o częstotliwości do 11 kiloherców należy pobierać co najmniej 22 000 próbek na sekundę.

Ilustracja 1. Niska i wysoka częstotliwość próbkowania.

Rozdzielczość każdej próbki zależy od głębokości bitowej. Im większa głębokość bitowa, tym większa precyzja zapisu poziomu sygnału w każdej próbce.

Ilustracja 2. Mała i duża głębokość bitowa.

Mnożąc częstotliwość próbkowania przez głębokość bitową, otrzymuje się szybkość bitową (przepływność), czyli rzeczywistą przepustowość wymaganą do przesłania lub zapisania dźwięku w postaci cyfrowej.Kodowanie danych cyfrowych powoduje ich kompresję, czyli zmniejsza szybkość bitową.Dostępnych jest kilka enkoderów przeznaczonych do tego celu, np. G.711 i Advanced Audio Codec.

Bliżej