Microsoft Word \310\355\364\356\360\354\340\362\350\352\340 I. docx

2.7 Кодирование звуковой информации 
Звук – это упругие волны, распространяющиеся в воздушной среде и об-
ладающие частотами от 16 Гц до 20 кГц. Чтобы произвести кодирование, в 
первую очередь звуковой сигнал преобразовывают в его электрический аналог. 
Для этого используется микрофон, на выходе которого получается непрерыв-
ный сигнал. Электрический сигнал преобразовывается в цифровой код с помо-
щью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Во время оцифровки сигнала 
производится дискретизация сигнала по двум параметрам: времени и уровню. 
Дискретизация сигнала во времени – это преобразование непрерывного 
аналогового сигнала в последовательность его значений в дискретные моменты 
времени. Эти значения называются отсчетами или выборками (рис. 2.6). Вы-
полняется дискретизация следующим образом: весь период времени 
Т
разбива-
ется на малые интервалы времени 
∆
t
, точками 
t
1
, 
t
2
,…, 
t
n
. Интервал 
∆
t
выбира-
ется таким образом, что за это время уровень сигнала меняется незначительно и 
с некоторым допущением может считаться постоянным. Величина 
д
1/
F
t
= ∆
называется 
частотой дискретизации
. Она измеряется в герцах (Гц) – количе-
ство измерений за одну секунду. 
Дискретизация по уровню называется 
квантованием
. Производится оно 
следующим образом: диапазон амплитуд отсчетов дискретного сигнала от 
U
min

---

54 
до 
U
max
разбивается на 2
n
интервалов. Величина получившегося интервала 
называется шагом квантования: 
max
min
.
2
n
U
U
−
∆ =
(2.2) 
Рис. 2.6 – Аналоговый сигнал (
а
); дискретный сигнал (
б
); 
квантование отсчетов (
в
) 
Каждый уровень нумеруется целым числом, которое можно легко пред-
ставить в двоичной системе счисления (
n
– разрядность таких чисел). Если ам-
плитуда выборки сигнала в определенный момент времени попадает в проме-
жуток 
1
i
i
U
U
U
−
≤
≤
, то ему в соответствие ставится код 
i
. 
Оцифрованные отсчеты никогда не бывают точными. В результате не-
точного соответствия квантованного сигнала исходному возникает ошибка, ко-
торая приводит к появлению шума. Для уменьшения данной ошибки необхо-
димо ответить на два вопроса: 
1)
какую выбрать частоту дискретизации; 
2)
каким должен быть шаг квантования. 
Ответ на первый вопрос дает теорема Котельникова, согласно которой 
любой непрерывный сигнал, спектр которого ограничен верхней частотой 
f
в
, 
может быть полностью восстановлен по его отсчетам, взятым с интервалом 
дискретизации меньше чем 
в
1/(2 )
f
. Другими словами частота дискретизации 
определяется выражением: 
д
в
2
.
F
f
≥ ⋅
(2.3) 
Вторая задача решается подбором числа уровней так, чтобы снизить уро-
вень шума квантования. При этом не следует забывать о наличии внешних по-
мех (например, помех в канале связи). Уменьшение шага квантования ниже 
уровня помех приводит к появлению ошибки. Поэтому нет смысла чрезмерно 
увеличивать число уровней квантования. 

---

55 
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
Контрольные вопросы по главе 2 
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
1.
Запишите первые 16 натуральных чисел и нуль в двоичной и шестна-
дцатеричной системе счисления.