Erinevus lehekülje "Digitaalne heli" redaktsioonide vahel

Lisatud 659 baiti ,  3 aasta eest
Muusika kättesaadavus failidena on märkimisväärselt vähendanud muusika levitamise kulusid. Enne digitaalset heli levitati ja müüdi muusikat füüsilisel kujul, kassettide ja plaatide näol. 
 
Tänu digitaalsele helile ja võrgus levitamise süsteemidele nagu iTunes, müüvad ettevõtted tarbijatele digitaalseid helifaile, mis saadakse kätte interneti vahendusel. Digitaalse heli interneti vahendusel levitamine on palju odavam kui füüsilise koopia salvestamine, pakendamine ja poodidesse saatmine<ref>Janssens, Jelle; Stijn Vandaele; Tom Vander Beken (2009). "The Music Industry on (the) Line? Surviving Music Piracy in a Digital Era". ''European Journal of Crime''. '''77''' (96).</ref>.
 
Analoog helisüsteem salvestab helisid ja kujutab nende laineid elektriliselt, kasutades selleks muundurit, näiteks mikrofoni. Seejärel heli kas salvestatakse, nagu ka füüsilisel kujul, või edastatakse. Heli mängimise jaoks on protsess vastupidine: signaali võimendatakse ja siis teisendatakse tagasi füüsilisteks laineteks valjuhääldi kaudu. 
 
=== Ajalugu ===
Impulss-koodmodulatsioon leiutati umbes 80 aastat tagasi<ref>{{Netiviide|Autor=Gordon Reid|URL=http://www.soundonsound.com/techniques/digital-myth|Pealkiri=The Digital Myth|Väljaanne=|Aeg=|Kasutatud=}}</ref>, kui Alec Reeves, töötades ITT (International Telephone and Telegraph) heaks tegi ettepaneku, et selle asemel, et esitada heli sujuvalt muutuva elektrisignaalina (originaalheli "analoogina"), oleks võimalik võtta pingest perioodilisi hetkväärtusi ja salvestada neid kui binaarnumbrite jada. Reeves mõistis, et neid hetkväärtusi oleks võimalik ainult teatud täpsusega mõõta, kuid ta arvas, et mõõtevigade amplituudid oleksid vähem märgatavad kui analoogsignaali puhul elektrimüra ja tolleaegsete seadmete kvaliteedi poolt tekitatavad vead.
 
Mida Reeves ei kaalunud (ja mille jaoks puudusid katsetamismeetodid) oli see, et kas need väiksemad vead oleks rohkem või vähem häirivad, kui suhteliselt healoomuline sahin, mis käis kaasas analoogsignaaliga. Sellest hoolimata oli tema ideede ulatus muljetavaldav ja kui ta need 1937. aastal patenteeris, siis ta väitis, et kui diskreetide peal ei rakendata ühtegi matemaatilist tehet, siis sõltub digitiseeritud heli kvaliteet vaid kasutatavatest A-D ja D-A muunduritest. See oli sel ajal väga julge väide, kuid on osutunud õigeks.
=== Digitaalseks diskreetimine ===
Kõik helid, mida me kuuleme, on õhus liikuvad rõhulained. Alates Thomas Edisoni tutvustatud esimesest fonograafist 1877. aastal, on võimalik neid rõhulaineid jäädvustada füüsilisel kandjal ning seejärel neid taasluua, neid samu rõhulaineid hiljem uuesti genereerides.
[[Fail:4-bit-linear-PCM.svg|pisi|278x278px|Pilt 1. Helilaine (punane) esitatud digitaalselt (sinine).]]
Analoogsalvestusseadmed nagu fonograaf kujutavad lainekuju otse, kasutades soone sügavust plaadil või magneetumuse ulatust lindi puhul. Analoogsalvestised suudavad taastekitada märkimisväärseid erinevaid helisid, kuid ta kannatab ka müraprobleemide all. Iga kord, kui analoogsalvestist kopeeritakse, tekib sinna rohkem müra, mis vähendab salvestuse kvaliteeti. Seda müra saab vähendada, kuid mitte täielikult kõrvaldada.
 
Heli kandvad CD plaadid kasutavad diskreetimissagedust 44100 Hz. Inimkõne on arusaadav isegi siis, kui kõik sagedused üle 4000 Hz eemaldada. Telefonid edastavad ainult sagedusi vahemikus 200 Hz ja 4000 Hz. Seetõttu on levinud diskreetimissageduseks 8000 Hz, mida nimetatakse vahepeal kõnekvaliteediks. Tasub märkimist, et Nyquisti sagedusel on tarvis väga järsku filtreerimist, et signaale sellest piirist kõrgemal ei teisendataks tagasi kuuldavale sagedusele ja ei tekiks sakilisusest tulenevaid moonutusi.
 
Kõige tavalisemateks diskreetimissagedusteks  hertsides on 8000, 16000, 22050, 44100, 48000, 96000 ja 192000<ref>{{Netiviide|Autor=|URL=http://manual.audacityteam.org/man/digital_audio.html|Pealkiri=Digital Audio Fundamentals|Väljaanne=|Aeg=|Kasutatud=}}</ref>. Diskreetimissagedustest räägitakse ka kilohertsides. Niisiis ühikutes kHz on levinumad sagedused 8 kHz, 16 kHz, 22.05 kHz, 44.1 kHz, 48 kHz, 96 kHz ja 192 kHz.[[Fail:Waveform_sample_rates.png|pisi|576x576px|SamplingPilt audio high2. sampleMadal ratediskreetimissagedus vs lowkõrge]]
 
Kõige levinum diskreetimissagedus on 44100 Hz.
Tasub märkimist, et riistvara ja sisend-väljund muundurite suutlikkuse tõttu on dünaamilisel diapasoonil praktilised piirangud. Nende tõttu on 16-bitise sügavuse korral praktiline piir pigem 90 dB kandis.
 
Mõned formaadid, nagu näiteks ADPCM, kasutavad kokkusurutud 4-bitiseid diskreete, imiteerimaks 16-bitist heli. Audio-CD plaadid ja enamik heliformaate kasutavad 16-bitiseid täisarve. Alloleval pildil vasakul pool on madala bitisügavusega formaat ja paremal on formaat rohkemate bittidega. Kui mõelda diskreetimissagedusest kui vahest vertikaalsete joonte vahel graafikul, siis bitisügavus on vahe horisontaalsete joonte vahel (vt Pilt 1).
 
=== Helifailide maht ===
 
=== Maksimumide kärpimine ===
[[Fail:Waveformclippingabstract.png|pisi|576x576px|Pilt 3. Kärbitud helilaine]]
Üheks digitaalse heli piiranguks on, et see ei suuda käsitleda helilaineid, mis ületavad ülempiirid, millega töötamiseks on antud heliformaat mõeldud. Kui lindistatakse signaal, mis ületab maksimumväärtust, siis diskreedid väljaspool ülem- või alampiire kärbitakse vastava piirväärtuseni, nagu on näidatud paremal oleva pildi peal.
 
Nõnda kärbitud heli kõlab moonutatult ja rohmakalt. Kuigi on olemas mõned meetodid, mis suudavad kõrvaldada osa kärpimisest tekkinud müra, on alati eelistatav kärpimist lindistamise ajal vältida.
14

muudatust