Copyright (C) 2012, Audiophile

Полное или частичное копирование текста допускается только с письменного разрешения автора.

PCM (ИКМ) — Pulse Code Modulation (Импульсно-Кодовая Модуляция), самый распространенный метод представления сигнала в цифровом виде. Для кодирования в PCM аналогового сигнала используется аналого цифровой преобразователь (АЦП), который с заданной частотой (называемой частотой дискретизации) замеряет уровень входного сигнала и записывает его в виде последовательности бит (0 или 1). При этом точность измерения уровня обычно равна 8, 16, 32 или 64 битам. В итоге получаем последовательность семплов (на осциллограмме их можно изобразить в виде точек через равные промежутки), уровень которых задан группами по 8, 16, 32 или 64 бит. Подав такую последовательность на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), после расчета промежуточных между семплами значений (апсемплинг и интерполяция), мы получим гладкий аналоговый сигнал, степень соответствия которого исходному зависит главным образом от частоты дискретизации и разрядности квантования.

Амплитуда (колебаний) — модуль отклонения колеблющегося значения от положения равновесия. При этом отклонения могут быть как положительные, так и отрицательные. Обычно применяется только для гармонических колебаний. В акустических измерениях амплитуда чаще всего измеряется в децибелах (дБ). При измерении амплитуды звуковых колебаний (в воздушной среде) используется величина dBSPL (Sound Pressure Level — «уровень звукового давления»), опорная величина здесь — порог слышимости человека (20 мкПа). В цифровом звуке используется величина dBFS (Full Scale — «полная шкала»), где опорной является максимальная амплитуда (0 dBFS), более низкие амплитуды имеют знак «минус».

АЦП — аналого-цифровой преобразователь. Используется для записи аналогового сигнала (снимаемого в виде напряжения или тока) в цифровом виде. Устанавливается например в тракте записи звуковой карты.

АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) — графическое изображение зависимости относительного коэффициента передачи (для одного или нескольких звеньев тракта) от частоты сигнала. Например, по АЧХ наушников можно определить, какие частотные составляющие у них будут иметь большую, а какие меньшую громкость. Идеальной АЧХ считается прямая горизонтальная линия.

Битрейт — скорость потока данных, т.е. количество данных, содержащихся в секунде потока. Измеряется в килобитах на секунду (кбит/с).Килобит не равен килобайту, килобит равен 1000 бит, а бит — это 1/8 байта. Т.к. 1 кбайт = 1024 байт, то например 128 кбит/с будет соответствовать 15,625 кбайт/с. Битрейт 128 кбит/с означает, что одна минута аудио (например) будет весить чуть менее 1 Мбайт (937 кбайт). Для несжатого PCM (ИКМ) аудио битрейт очень легко рассчитать: битрейт = количество каналов * разрядность (бит) * частота дискретизации (Гц) Например, для Audio CD (в т.ч. для PCM WAV рипа) это будет: 2 * 16 * 44100 = 1411200 бит/с = 1411.2 кбит/с При этом стоит подчеркнуть, что битрейт сжатого аудио (lossy или lossless) не является показателем качества.

Глубина квантования (глубина бит, bit depth, разрядность) — точность, с которой выполняется квантование по амплитуде. Например, глубина квантования 16 бит означает, что амплитуда сигнала в цифровом представлении сможет принимать 2^16=65536 значений (от -32768 до 32767). Чем больше глубина квантования, тем меньше разница между соседними значениями, и тем меньше уровень шумов квантования.

Децибел (дБ, dB) — логарифмическая единица, относительная величина (как, например, разы). Численное значение величины, измеряемой в дБ логарифмически зависит от того, во сколько раз измеряемая величина больше опорной. Например,уровень 3 дБ означает, что измеряемая величина больше опорной примерно в два раза.

Опорная величина присутствует всегда и зависит (как по размерности, так и по численному значению) от области измерений. Уровень в дБ вычисляется по формуле: 20*log(Uизм/Uопорн) (для мощности коэффициент равен 10, т.к. аргумент логарифма фактически возводится в квадрат). В децибелах удобно измерять например громкость (в т.ч. уровень звукового давления), т.к. воспринимаемое ухом увеличение громкости пропорционально не приращению амплитуды, а именно логарифму множителя (определяющему, во сколько раз увеличилась амплитуда).

В зависимости от опорной величины, используются следующие обозначения громкости: dbSPL (громкость, или уровень звукового давления, опорный уровень — порог слышимости человека, 20 мкПа), dBFS («full scale» — «полная шкала», опорный уровень — максимум для цифрового представления).

Динамический диапазон — характеристика, определяющая диапазон уровней, в пределах которого может изменяться громкость сигнала. Относиться может как к сигналу (разница между самым высоким и самым тихим звуком в записи, выраженная в дБ), так и к тракту (разница между самым высоким уровнем громкости и уровнем шумов). Например, динамический диапазон оркестра достигает 80 дБ, Audio CD же может описывать звуки в диапазоне шириной примерно 96 дБ. Динамический диапазон человеческого уха составляет 120—140 dBSPL. Т.е., если Вы слушаете в филармонии симфонический оркестр, самые тихие инструменты могут играть с уровнем звукового давления 30 dBSPL, а в самые громкие моменты уровень давления может достигать 110 dBSPL. Т.е. здесь 0 dBSPL — порог слышимости, ограничивающий диапазон снизу, 120—140 dBSPL — болевой порог, ограничивающий диапазон сверху.

Джиттер (jitter) — отклонения времени следования отдельных семплов от номинального (при передаче цифрового потока). Возникают, например, при передаче семплов на цифро-аналоговый преобразователь (из-за нестабильности частоты такового генератора). Результатом джиттера является внесение в сигнал двух дополнительных составляющих, отличающихся по частоте от полезного сигнала на величину частоты джиттера. Следует отметить, что в тракте персонального компьютера джиттер может возникнуть исключительно на этапе тактовки семплов на ЦАП задающим генератором звуковой карты, и повлиять на величину этого джиттера программными средствами невозможно.

Дезеринг (dithering, dither) — специальный приём, который применяется при понижении разрядности цифрового звука (например, во время преобразования студийной 24-битной записи в обычную 16-битную). Приём заключается в подмешивании к исходному сигналу (в последний для получаемой разрядности бит) перед округлением случайного шума (dither). Это приводит к понижению слышимых искажений маломощных составляющих сигнала, однако добавляет к нему небольшой (обычно неслышный) шум. Используя совместно с дезерингом технологию noise shaping (формовка шума), этот шум можно в значительной степени перевести в ВЧ область, где порог слышимости человека намного выше.

Квантование (дискретизация) — описание значений некоторой дискретной величины с помощью приближенных значений (с фиксированной точностью). Примером может быть создание цифровой фотографии, которая разбита на отдельные пиксели. В цифровом звуке существует квантование по амплитуде и квантование по времени — оба этих процесса выполняет аналого-цифровой преобразователь. Квантование по амплитуде подразумевает, что она сможет принимать только конкретные значения, например, при 16-битном квантовании — это значения от -32768 до 32767 (всего 2^16=65536 значений). Квантование по времени означает, что амплитуда будет замеряться через определенные промежутки времени, определяемые частотой квантования (семплирования, дискретизации).

Клиппинг — явление в цифровом звуке, когда рассчитанное значение уровня семплов цифрового аудио превышает максимальный уровень, который можно описать при данном представлении сигнала. Является аналогом перегрузки в усилителях (при достижении напряжения насыщения усилительных транзисторов), или же перегрузки динамиков (когда диффузору уже некуда больше отклоняться). На слух глубокий клиппинг воспринимается как неприятный дисторшн. Подробнее можно почитать здесь.

ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь. Выполняет обратное АЦП преобразование — восстанавливает по мгновенным значениям (семплам) гладкий аналоговый сигнал.

Частота дискретизации — частота, с которой АЦП выполняет квантование по времени (т.е. периодичность замеров уровня входного аналогового сигнала).

Частотный диапазон — диапазон, в котором лежат все составляющие какого-либо сигнала. Также может выступать характеристикой тракта. Например, профессиональная аудиотехника обязана иметь частотный диапазон 20—20000 Гц, при чем в данном случае за частотный диапазон берется отрезок, на котором отклонение АЧХ от среднего значения (обычно это значение на частоте 1000 Гц) не превышает +/- 3 дБ.