Ing. Juraj Palásthy
Digitalizácia zvukových informácií
Zápis zvuku v digitálnej podobe prebieha relatívne zložitým spôsobom a vo viacerých etapách. Zvuk je vlnenie. Mikrofón premieňa zvukové vlny na elektromagnetické a reproduktory naopak. Počítač teda pracuje so zvukom ako s napätím meniacim sa včase. Okamžité hodnoty tohto napätia treba uchovávať. Z hľadiska kvality zvuku sa meranie týchto hodnôt musí uskutočňovať s dvakrát vyššou frekvenciou ako je požadovaná maximálna frekvencia ukladaného signálu. Na zápis hudby, ktorá obsahuje tóny rôznej výšky, je potrebné vedieť, že maximálna frekvencia merania zvuku bola okolo 40 kHz. Pretože pri zápise kvalitnej hudby je potrebné zachytiť aj niektoré odtiene, napríklad farbu zvuku, používaná frekvencia zápisu je 44 kHz.
Zvukový jako výstup z počítača poskytuje informáciu iným spôsobom než text na obrazovke. Hudobný podklad navodzuje určitú atmosféru a zvukové efekty môžu živo dokreslovať dej na monitore tak, že pôsobí na užívateľa realisticky. Bez zvukov si v súčasnosti nemožno predstaviť žiadny multimediálny jazykový kurz, v ktorom sa používateľ naučí nielen ako sa dané slovo píše, ale aj ako sa presne vyslovuje. Výslovnosť môže byť nahovorená rodným jazykom toho človeka, koho reč sa používateľ učí a môže svoju výslovnosť porovnať s ním a tak sa zdokonaľovať.
Zvuk je dôležitý pri súčasných počítačových hrách, kde dotvára atmosféru deja a ten na hráča pôsobí realisticky. Dnešné zvukové karty a reproduktory dokážu vytvoriť dokonalú predstavu priestorového zvuku a tak urobiť realistický dojem zo všetkého čo môžeme v počítači sledovať.
Analógový a digitálny zvuk
Každý zvuk je zo svojej podstaty analógový. Všetky druhy donedávna používaných zvukových záznamov boli založené na analógovom zvuku. Najznámejším príkladom sú gramofónová platňa a magnetická páska.
Digitálny zvuk
Začiatkom 80-tych rokov 20. storočia sa prvý krát objavil kompaktný disk, teda CD (Compact Disk). Pri reprodukcii zvuku z CD-čka laserový lúč číta stopu v podobe binárneho kódu (ako série jamiek a prázdnych miest na povrchu disku, ktoré reprezentujú logické nuly a jednotky) a ten potom D/A (digitálne - analógový) prevodník prevedie na akustický signál. V tomto prípade už hovoríme o digitálnom spôsobe záznamu zvuku.
Formáty zvuku
WAV
Proces digitalizácie zvukovej vlny pomocou zvukovej karty sa nazýva samplovanie. Spojitý signál sa meria v pravidelných intervaloch. Program, ktorý pracuje so zvukom, si potom prečíta hodnoty namerané zvukovou kartou a zaznamená ich v súbore typu WAV.
wav - klasický zvukový záznam v nekomprimovanom stave. Súbory tohto formátu umoľňujú editačné funkcie a niektoré efekty (zosilnenie, zoslabenie, zrýchlenie či spomalenie, zmena smeru atď.). V súbore wav sú uvoľené navzorkované napäťvé stavy z A/D prevodníka prepísané do 8,16,24 bitových slov.
wma - ako wav s uvoľenou informáciou o vlastníkovi licencie, prístupové práva, prispieva k ochrane autorských práv.
MIDI
Zápis zvuku pomocou digitalizovanej vlny je vhodný pre rôzne hluky, signály či ľudský hlas. WAV súbory však bývajú veľmi veľké. Na zápis hudby niekedy postačí aj formát MIDI (Musical Instrument Digital Interface).
Obsahuje návod, čiže inštrukcie, ako sa má hudba zahrať pomocou rôznych hudobných nástrojov. MIDI súbory dokážu uchovávať hudbu, ale nie sú vhodné pre ľudský hlas. Pri zápise hudby má trojminútová skladba uložená v tvare MIDI iba 10 KB, kým pri zápise tej istej skladby v tvare WAV má viac než 10 MB, čiže asi 1 000-krát viac. MIDI je jazyk, ktorým sa rozpráva PC so zvukovými syntetizátormi. Trochu sa podobá programu v jazyku Logo, hovorí o tom, ktorú notu treba kedy zahrať, akej dĺžky, na akom nástroji, ako hlasno a pod.
MP3
mp3 - MPEG audio layer III, je populárnym zvukovým formátom výnimočných vlastností. Logický nástupca štandardu MPEG-I a II (audiostreamy videa). Jeho hlavnou a najdôležitejšou vlastnosťou je mimoriadne výhodný kompresný postup, ktorý dokáže pri mnohonásobnom zmenšení objemu dát zachovať vynikajúcu kvalitu porovnateľnú so záznamom na CD. Tento formát je založený na nedokonalosti ľudského sluchu, vynecháva detaily, ktoré pri počúvani neregistrujeme. Možné parametre siahajú od kvality porovnateľnej s low-fi výstupom telefónneho slúchadla (mono, dátový tok 8 kbit/s, kompresný pomer 96:1) až po zmienenú CD kvalitu, ktorá je samozrejme stereo, dátovy tok činí >128 kbit/s a kompresia dosahuje 12:1. Novšie formáty mp3 pracujú s VBR (variable bit rate) - premenným tokom dát. Na záznam a prehrávanie mp3 potrebujeme mať v systéme nainštalovanú podporu - codec. Medzi najkvaitnejšie patria Lame encoder a Radium mp3 codec z Frauenhoferovho inštitútu. O svoje miesto na harddiskoch sa hlási aj vylepšený mp3 pro od firmy Thomson. S podobným formátom ATRAC sa uchádza o priazeň používateľov SONY. V krajine tučniakov (Linux) sa udomácnil ogg vorbis.