IPB

Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )

 
Ответить в эту темуОткрыть новую тему
> Цифровой звук и lossless: что это, зачем это, и с чем его едят
Serj
сообщение 11.3.2011, 7:48
Сообщение #1


Житель вселенной
Группа: Заблокированные
*****

Сообщений: 382
Регистрация: 10.7.2008
Из: Марс
Пользователь №: 52 324
Спасибо сказали: 88 раз(а)




Цифровой звук и lossless: что это, зачем это, и с чем его едят

Итак, "lossless" переводится с английского как "без потерь". Для начала замечу, что это не согласуется с реальностью: звук в природе существует как таковой только в аналоговом виде, то есть в виде колзабавний определённой частоты. Это чисто аналоговая сущность, и наивно было бы думать, что оцифрованный сигнал можно воспроизвести так же, как оно и звучало при записи. Причин тому очень много - от неточности работы тактовых генераторов DAC до помех, возникающих в проводах, по которым передаётся аналоговый сигнал. Качественная аудиотехника (и в том числе, качественные кабели) позволяют значительно снизить (но не исключить!) влияние всяких помех. Но это выходит за рамки обсуждения -- мы будем говорить о несжатом цифровом сигнале, который не страдает от помех, а то, что он искажается при воспроизведении, придётся, скрипя зубами, пережить.

Как вообще можно хранить звук? Беда в том, что аналоговый способ хранения имеет много плюсов, но вместе с тем имеет кучу разных минусов. А именно, плёнка теряет свои магнитные свойства, винил стареет и начинает скрипеть и "цык"ать. Поэтому звук принято оцифровывать. Как это делается? Да очень просто. Вот есть у нас звуковая волна -- по сути это график функции f: R -> R. А мы вместо того, чтобы хранить её целиком, натыкаем через равные малые промежутки времени точек и запишем значения функции в этих точках (округлив, естественно, потому что вещественное число в компьютер не запишешь). Если интервалы будут маленькие, то потом функцию можно будет почти точно восстановить, проведя кривую через эти точки на графике (это называется интерполяция). Чем их больше, тем точнее будет восстановлена волна и тем точнее будет передача.

Наверное, каждый видел аудио-компакт диск (CD-DA). Так вот, на этом диске (если плюнуть на некоторые мелочи, которые нам сейчас не очень важны) записаны звуковые отсчёты с частотой 44100 гЦ по каждому каналу, при этом сами значения функции-волны представляются целым числом со знаком от -32768 до 32767. По теореме из курса функционального анализа (теорема Шеннона-Котельникова), такое квантование позволяет адекватно передавать колзабавния с частотой до 44100/2=22050 герц. Этого вполне достаточно для большинства ушей, однако аудиофилы считают частоту дискретизации 44 кГц недостаточной. Так оно и есть, и цифровая обработка звука ведётся на бОльших частотах дискретизации, чтобы уменьшить искажения. Кроме того, используется не 16-битный звук, а 24-битный, то есть на значения функции-волны отводится 24 бита, а не 16, как в формате CDDA. Если угодно, то частота дискретизации и разрядность звука по сути сравнимы с разрешением сканирования изображения -- чем больше, тем точнее.

Данные, которые хранятся в WAV-файле формата PCM, по сути не отличаются от того, что записано на AudioCD. То есть если бы была возможность прочитать CD как диск с данными, то мы увидели бы в явном виде то же самое, что можно увидеть в WAV-файле после того, как диск "рипнули", то есть считали с него информацию. Забудем пока про то, что сам процесс чтения может проходить с ошибками - рассмотрим некоторую идеальную ситуацию. Тогда процесс копирования и хранения музыки лишён потерь качества полностью -- что записали, то и считаем (и то же самое и будем воспроизводить). Чтобы не было проблем с ошибками чтения, используйте EAC.

Таким образом, если мы хотим хранить музыку в неизменном виде, по идее нам достаточно только уметь сграбить её в WAV-формат. Но беда в том, что стерео-аудиосигнал занимает довольно много места -- 80 минут -- около 800 мб. Поэтому придумали различные алгоритмы сжатия этого сигнала, чтобы поменьше занимало места. Так вот, все алгоритмы сжатия звука можно разделить на lossy (с потерями) и lossless (без потерь). Вот теперь название lossless полностью оправдано. Когда мы говорим lossless -- это означает, что при сжатии звука не было использовано алгоритмов, которые теряют информацию. Это значит, что мы имеем возможность восстановить цифровой сигнал до последнего бита из упакованного формата таким же, каким он и был до сжатия, а потом уже и воспроизвести его. То есть о потерьности и беспотерьности надо говорить не на уровне преобразования цифра-аналог-цифра, а на стадии хранения и упаковки цифровых данных.

Ну а что такое lossy? Разберём на примере mp3 как наиболее популярного формата. Это формат хранения звуковых данных, в котором при сжатии происходит потеря информации. Например, из спектрального разложения выбрасываются верхние частоты, потому что человек их, видите ли, плохо слышит (кстати "не слышит" не означает "не воспринимает"). Я уже писал вкратце о том, что именно происходит при сжатии в mp3, не буду повторяться -- нам важно то, что нет никакой гарантии, что исходный сигнал будет восстановлен точно.


--------------------
Кто владеет и управляет прошлым , тот владеет настоящим и будущим.
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения
Victor055
сообщение 13.3.2011, 15:00
Сообщение #2


Студент
Группа: Пользователи
**

Сообщений: 32
Регистрация: 19.1.2009
Пользователь №: 74 878
Спасибо сказали: 1 раз(а)




Подавляющему большинству пользователей это все известно... Какова цель - дойти до кодека flac? laugh.gif
Пользователь в офлайнеКарточка пользователяОтправить личное сообщение
Вернуться в начало страницы
+Ответить с цитированием данного сообщения

Ответить в эту темуОткрыть новую тему
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 



- Текстовая версия
Яндекс цитирования