Как набор чисел становится звуком
Микрофон превращает колебания воздуха в непрерывный электрический сигнал. При оцифровке устройство через равные промежутки времени измеряет его напряжение и записывает результат как число. Эти измерения называются отсчётами: вместе они описывают форму волны, а при воспроизведении по ним создаётся сигнал, который снова колеблет динамик.
Почему важна частота измерений
Чтобы передать колебание определённой частоты, нужно измерять сигнал чаще, чем он меняется. Теоретически частота дискретизации должна быть как минимум вдвое выше самой высокой частоты, которую требуется сохранить. Иначе быстрый звук может быть записан как более низкий или искажённый — это эффект наложения частот.
Поэтому перед оцифровкой обычно ограничивают слишком высокие частоты фильтром. Например, при частоте дискретизации 44,1 тысячи отсчётов в секунду верхняя теоретическая граница составляет около 22 тысяч колебаний в секунду; на практике фильтрация оставляет небольшой запас.
Частота — не единственная мера качества
Каждый отсчёт хранит не только момент измерения, но и величину сигнала, округлённую до одного из доступных цифровых уровней. Чем больше таких уровней, тем точнее можно представить тихие и громкие изменения волны. Этот параметр называют разрядностью.
Именно поэтому увеличение частоты дискретизации само по себе не гарантирует слышимого улучшения: оно помогает передать более высокие частоты, но не исправляет шум микрофона, плохую акустику или недостаточную точность уровней. Цифровая запись — это компромисс между тем, насколько подробно описана волна, и объёмом данных, который нужно хранить и обрабатывать.
