|
|
Technologick² v²voj a v²roba dostateΦn∞ rychl²ch, p°esn²ch a levn²ch A/D a D/A p°evodnφk∙
umo₧nily rozvoj digitßlnφho zpracovßnφ zvuku tak, jak jej znßme dnes. V oblasti komerΦnφho vyu₧itφ
je to p°edevÜφm kompaktnφ disk (CD) nßsledovan² technologiφ DAT, poslΘze minidisk (MD) a
koneΦn∞ CD-ROM a digitßlnφ videodisk (DVD). Krom∞ zßsadnφ zm∞ny v kvalitativnφch parametrech,
kterou digitalizace zvukovΘho signßlu a digitalizace obecn∞ p°inesla, to znamenß p°edevÜφm zcela
nov², principißln∞ odliÜn² p°enos a zßznam zvukovΘho signßlu a takΘ jeho zpracovßnφ, kterΘ se
dφky svΘ povaze p°esunulo na platformu poΦφtaΦ∙ a p°φsluÜnΘho softwaru. Formy zßznamu zvukovΘho signßlu P°ipome≥me si jen ve struΦnosti n∞kterΘ ôneÜvaryö analogovΘho signßlu a problΘmy, kterΘ na n∞j Φekajφ b∞hem jeho zpracovßnφ a p°φpadnΘho zßznamu. Je to p°edevÜφm vÜudyp°φtomn² Üum a brum (noise), nelineßrnφ zkreslenφ, omezen² kmitoΦtov² rozsah a jeho nelinearita v danΘm pßsmu. VÜechny tyto parametry jsou ovliv≥ovßny zßsadnφm zp∙sobem p°i ka₧dΘ operaci: zesφlenφ, kmitoΦtovΘ a dynamickΘ korekci, zßznamu a jeho p°episu, editaci. ZjednoduÜen∞ °eΦeno, vliv na vÜechny tyto parametry mß kvalita jednotliv²ch prvk∙ celΘho analogovΘho °et∞zce (zesilovaΦe, korektory, za°φzenφ pro dynamickou ·pravu signßlu û limitery, kompresory, expandΘry a zßznamovß za°φzenφ). SkuteΦn∞ kvalitnφ profesionßlnφ za°φzenφ jsou proto velmi drahß, nebo¥ v takto pojatΘm analogovΘm °eÜenφ nelze nic oÜidit. Platφ tΘm∞° p°φmß ·m∞ra kvalita û cena. U digitßlnφho zpracovßnφ je to trochu jinak. To, co zßsadnφm a podstatn²m zp∙sobem urΦuje v²slednou kvalitu zvukovΘho zßznamu, je p°edevÜφm vstupnφ p°evod analogovΘ veliΦiny na digitßlnφ. Zde jsou kladeny hlavnφ po₧adavky na kvalitu, kterou takov² p°evod musφ splnit. Krom∞ pat°iΦnΘ linearity v danΘm dynamickΘm rozsahu p°φsluÜn²ch veliΦin, je to pak hlavn∞ rychlost p°evodu, kter² je t°eba provßd∞t v reßlnΘm Φase. P°i dneÜnφch technologiφch vÜak u₧ nenφ problΘm zpracovßvßnφ akustick²ch signßl∙ mnohem nßroΦn∞jÜφ je problematika videa, jeho st°ihu a efekt∙, kde jsou datovΘ toky jeÜt∞ zhruba o dva °ßdy vyÜÜφ. VÜechny dalÜφ operace jako nap°. editace, kmitoΦtovΘ a dynamickΘ ·pravy vΦetn∞ p°enosu zßznamu a jeho p°episu, pak u₧ nemajφ p°i zachovßnφ danΘho formßtu digitßlnφho signßlu vliv na jeho kvalitu. ProblΘmy Üumu, nelineßrnφho zkreslenφ, omezenφ a deformace dynamiky z∙staly na analogovΘ stran∞ a tak se jimi p°i d igitßlnφm zpracovßnφ nemusφme zab²vat. Proto se t°eba prvnφ a desßtß kopie v podstat∞ neliÜφ, co₧ u analogovΘho zpracovßnφ (i profesionßlnφho) nebylo myslitelnΘ. To samoz°ejm∞ neznamenß, ₧e digitßlnφ zpracovßnφ je bez problΘm∙, ty se vÜak °eÜφ v realizovatelnΘ jinΘ, kvalitativn∞ vyÜÜφ hladin∞, nehled∞ na novΘ mo₧nosti, kterΘ v analogovΘ sfΘ°e byly jen t∞₧ko nebo v∙bec. V souΦasnΘ dob∞ je i cena kvalitativn∞ srovnateln²ch digitßlnφch za°φzenφ oproti za°φzenφm analogov²m ni₧Üφ. Formßty digitßlnφho zvukovΘho signßlu ┌vodem p°ipome≥me, ₧e u digitßlnφho signßlu se na rozdφl od analogovΘho, kter² p°enßÜφ spojitou, kontinußln∞ se m∞nφcφ hodnotu danΘ veliΦiny, p°enßÜφ v jednotce Φasu urΦit² poΦet nespojit²ch (diskrΘtnφch) hodnot, kterΘ tento signßl popisujφ. Zßkladem digitßlnφho zpracovßnφ je tedy ôrozsekßnφö spojitΘho signßlu na jednotlivΘ vzorky a jejich nßslednΘ k≤dovßnφ do urΦit²ch standard∙ tak, aby byly pozd∞ji snadno zpracovatelnΘ. Toto k≤dovßnφ rovn∞₧ podstatnou m∞rou p°ispφvß k zabezpeΦenφ a p°φpadnΘ oprav∞ chyb u takto zφskan²ch dat i k jejich odolnosti proti poruchßm p°i p°enosu a zßznamu (r∙znß ruÜenφ, drop-outy ap.). Z hlediska digitßlnφho signßlu a jeho kvality jsou urΦujφcφ vzorkovacφ kmitoΦet a bitovß Üφ°ka nebo hloubka jednotliv²ch vzork∙. NejrozÜφ°en∞jÜφ a nejznßm∞jÜφ je formßt u₧φvan² u CD zvukov²ch kompaktnφch disk∙, kter²m je v zßsad∞ definovßn Φasto pou₧φvan² termφn CD kvalita (nap°. u zvukov²ch karet poΦφtaΦ∙ a programov²ch produkt∙). Jde o ÜestnßctibitovΘ vzorkovßnφ 44,1 kHz, kterΘ zaruΦuje lineßrnφ kmitoΦtov² rozsah do 20 kHz, dynamiku 96 dB a nelineßrnφ zkreslenφ °ßdu tisφcin procenta. Tak jako v₧dy p°i zrodu sv∞tov²ch standard∙ a norem nebyly rozhodujφcφ jen technickΘ, p°φpadn∞ konkurenΦnφ, ale Φasto d∙le₧it∞jÜφ ekonomickΘ a ôobchodnφö d∙vody. Proto vznikly jeÜt∞ formßty 48 kHz/16 bit∙ a ·sporn² 32kHz/14/12 bit∙ u₧φvanΘ pro satelitnφ rozhlas a long play re₧im DAT magnetofon∙ a minidisk∙. P°i nßstupu zvuku do oblasti poΦφtaΦ∙ (nikoli jeho profesionßlnφho zpracovßnφ) pak p°ibyly dalÜφ formßty, tj. nejprve osmibitovΘ a pak i ÜestnßctibitovΘ p°i vzorkovßnφ 11 kHz a 22 kHz. Se zdokonalovßnφm p°φsluÜn²ch Φip∙ a zvukov²ch karet pak ji₧ zmφn∞nß plnß CD kvalita, tj. 44,1 kHz/16 bit∙ stereo. Pro b∞₧nou praxi bylo nutnΘ vytvo°it jeÜt∞ dalÜφ normy, kterΘ popisujφ formßty pro p°enos digitßlnφch signßl∙ a vzßjemnΘ propojovßnφ p°φstroj∙. Mezi neju₧φvan∞jÜφ standardy pat°φ nap°. AES/EBU a S/PDIF, kterΘ popisujφ formßt signßlu pro p°enos. Pro definici struktury datov²ch soubor∙ se nejΦast∞ji pou₧φvajφ formßty WAV, AIFF, SDII, QuickTime, 'snd', Rew. Vánßsledujφcφch ukßzkßch uslyÜφte dva jednoduchΘ testy, kterΘ umo₧nφ subjektivnφ porovnßnφ kvality r∙znΘho vzorkovßnφ a zßkladnφ prov∞°enφ zvukovΘ cesty vaÜeho PC. Zda vÜak uslyÜφte vÜe (a váodpovφdajφcφ kvalit∞) zßle₧φ takΘ na technick²ch parametrech vaÜeho poΦφtaΦe, p°edevÜφm zvukovΘ karty a reproduktor∙.
Jak jste si mo₧nß povÜimli, vzorkovßnφ urΦuje p°edevÜφm nejvyÜÜφ p°enßÜen² kmitoΦet zvukovΘho signßlu. Teoreticky platφ, ₧e nejvyÜÜφ p°enßÜen² kmitoΦet zvukovΘho signßlu je roven polovin∞ vzorkovacφho kmitoΦtu. Lidov∞ °eΦeno, s ni₧Üφm vzorkovacφm kmitoΦtem se ve zvuku ztrßcφ ôv²Ükyö. Bitovß hloubka digitßlnφho signßlu urΦuje strukturu dynamickΘho rozliÜenφ a zkreslenφ zvukovΘho signßlu. P°i osmibitovΘ struktu°e je to pouze 256 kvantizaΦnφch stup≥∙, do kter²ch se musφ rozlo₧it celß amplituda signßlu. Navφc, p°i lineßrnφ kvantizaci je tento rozklad p°i mal²ch amplitudßch zvukovΘho signßlu odpovφdajφcφho tich²m pasß₧φm p°φliÜ hrub², co₧ se projevuje tzv. kvantizaΦnφm Üumem, ve zvuku vnφman²m jako urΦitß zrnitost nebo hrubost. To je p°ijφmßno jako urΦitΘ zkreslenφ, kterΘ p∙vodnφ signßl neobsahoval. U 16bitovΘho rozliÜenφ je pak t∞chto hladin 65 536 a problΘmy kvantizaΦnφho Üumu a zkreslenφ jsou °ßdov∞ menÜφ, v b∞₧nΘ praxi zanedbatelnΘ. S kvantizacφ takΘ souvisφ dosa₧iteln² odstup signßl / Üum a dynamika signßlu, kterß u 16 bit∙ dosahuje hodnoty 96 decibel∙, zatφmco osmibitovΘ rozliÜenφ poskytuje dynamiku jen 48 dB. Tato hodnota by se mohla zdßt dostaΦujφcφ, avÜak subjektivnφ dojem je zhorÜen vysokou ·rovnφ kvantizaΦnφho Üumu. Tuto situaci ΦßsteΦn∞ °eÜφ nelineßrnφ kvantizace, kdy jsou jednotlivΘ kvantizaΦnφ stupn∞ nestejn∞ velkΘ a ·m∞rnΘ amplitud∞ zpracovßvanΘho zvukovΘho signßlu. Pro malΘ amplitudy je toto rozliÜenφ jemn∞jÜφ a s rostoucφ velikostφ roste i jeho hrubost. Tato metoda se pou₧φvß u 12- a 14bitov²ch hloubek, u osmibitovΘho rozliÜenφ se neu₧φvß. Subjektivn∞ poskytuje dobrΘ v²sledky, viz nap°. long play re₧im DAT magnetofon∙, kde p°inßÜφ prodlou₧enφ hracφ doby na dvojnßsobek. Zßkladnφ ·daje o formßtech, datov²ch objemech a ΦasovΘ dΘlce jednotliv²ch ukßzek, kterΘ jste si poslechli, uvßdφ tabulka:
Zde uvidφte, jak² vliv na objem dat majφ, p°i obdobnΘ dΘlce ukßzek, jednotlivΘ parametry û vzorkovacφ kmitoΦet, bitovß Üφ°ka a stereo/mono. Poznamenejme, ₧e 1 minuta stereozßznamu 44 KHz/16 bit∙ pot°ebuje prostor 10 MB. Pro poloviΦnφ vzorkovacφ kmitoΦet nebo poloviΦnφ bitovou Üφ°ku, p°φpadn∞ jednokanßlov² zvuk (mono) je tento objem poloviΦnφ, p°φp. Φtvrtinov², osminov², atd. To bylo jen letmΘ ohlΘdnutφ a dφlΦφ p°iblφ₧enφ problematiky digitßlnφho zvuku na platform∞ multimedißlnφho vyu₧itφ. Jeho mo₧nosti, zdß se, vÜak teprve nastupujφ û hlasovß poÜta a komunikace s poΦφtaΦem, pou₧itφ Internetu i lokßlnφch sφtφ a t°eba i poslech digitßlnφho satelitnφho vysφlßnφ. Jind°ich Michalφk  Vogel Publishing s.r.o. |