Ψηφιακός ήχος

Ο ψηφιακός ήχος (digital audio) αναφέρεται στην τεχνολογία εγγραφής, αποθήκευσης και αναπαραγωγής ήχου μέσω ψηφιακής κωδικοποίησης του αναλογικού σήματος. Το ηχητικό σήμα διέρχεται μέσω ενός μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό (ADC), και κωδικοποιείται τυπικά σε μορφή κώδικα διαμόρφωσης παλμών (PCM). Ένας ψηφιακό - αναλογικός μετατροπέας DAC εκτελεί την αντίστροφη διαδικασία, μετατρέποντας το ψηφιακό σήμα πίσω σε αναλογικό ακουστικό ήχο. Τα ψηφιακά συστήματα ήχου μπορεί να εφαρμόζουν τεχνικές συμπίεσης (Audio compression), αποθήκευσης δεδομένων ηλεκτρονικών υπολογιστών, επεξεργασίας ψηφιακού σήματος και μετάδοσης δεδομένων. Η μετατροπή σε ψηφιακή μορφή επιτρέπει τον εύκολο χειρισμό, αποθήκευση, διαβίβαση και ανάκτηση των ηχητικών σημάτων.

Το ηχητικό σήμα (κόκκινη καμπύλη), που αναπαρίσταται ψηφιακά με τις μπλε κουκίδες (μετά τη δειγματοληψία και 4-bit ψηφιοποίηση)

Η ψηφιακή τεχνολογία ήχου εφαρμόζεται στο χειρισμό, στη μαζική παραγωγή και στη διανομή ηχητικού υλικού. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί το κατέβασμα ψηφιακής μουσικής από το Διαδίκτυο, σε μορφή συμπιεσμένων ψηφιακών αρχείων, με εξαιρετικά μειωμένο οικονομικό κόστος.

Μετά από τις σημαντικές εξελίξεις της ψηφιακής τεχνολογίας που συνέβησαν τη δεκαετία του 1970, σταδιακά αντικατέστησε την αναλογική τεχνολογία στις εφαρμογές ήχου, όπως π.χ. στην εγγραφή και αναπαραγωγή, αλλά και στις τηλεπικοινωνίες μέσα στις δεκαετίες 1990 και 2000.

Δείτε επίσης

Ο κύκλος μετατροπής του ακουστικού σήματος από την πηγή του, μέσω ενός ADC, ψηφιακής επεξεργασίας, ενός DAC, και τελικής αναπαραγωγής του.

• AAC
• ATRAC
• Blu-ray
• CD
• Digital Audio Tape (DAT)
• DCC
• DVD
• DSD
• FLAC
• MiniDisc
• MP3
• MP4
• MPEG
• SACD
• WAV
• WMA

Περαιτέρω ανάγνωση

• Borwick, John, ed., 1994: Sound Recording Practice (Oxford: Oxford University Press)
• Bosi, Marina, and Goldberg, Richard E., 2003: Introduction to Digital Audio Coding and Standards (Springer)
• Ifeachor, Emmanuel C., and Jervis, Barrie W., 2002: Digital Signal Processing: A Practical Approach (Harlow, England: Pearson Education Limited)
• Rabiner, Lawrence R., and Gold, Bernard, 1975: Theory and Application of Digital Signal Processing(Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall, Inc.)
• Watkinson, John, 1994: The Art of Digital Audio (Oxford: Focal Press)

Βιβλιογραφία

• Σάγος, Γεώργιος (2014). Ψηφιακή Τεχνολογία Ήχου,. Bookstars-Free Publishing. ISBN 978-960-571-023-1. 

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Monty Montgomery (24 Οκτωβρίου 2012). «Guest Opinion: Why 24/192 Music Downloads Make No Sense». evolver.fm. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 10 Δεκεμβρίου 2012. Ανακτήθηκε στις 7 Δεκεμβρίου 2012. 
• J. ROBERT STUART. «Coding High Quality Digital Audio» (PDF). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 27 Ιουνίου 2007. Ανακτήθηκε στις 7 Δεκεμβρίου 2012. 
• Dan Lavry. «Sampling Theory For Digital Audio» (PDF). Ανακτήθηκε στις 7 Δεκεμβρίου 2012. 
• https://web.archive.org/web/20050713082039/http://www.vorbis.com/
• https://web.archive.org/web/20050903131228/http://www.iis.fraunhofer.de/amm/techinf/layer3/
• Audio nach MIDI wandeln: Was bedeutet Erkennung von Musik? Konvertierungsprogramme Audio nach MIDI und allgemeine Informationen, Dissertationen, Mathematik und Physik zur Tonerkennung
• Basics - Digital Audio und Recording auf bonedo.de

Σύγκριση με αναλογικό ήχο

Το αναλογικό ηχοσύστημα μετατρέπει τα φυσικά ηχητικά κύματα στις ηλεκτρικές τους αναπαραστάσεις μέσω ενός μετατροπέα, για παράδειγμα, ενός μικροφώνου. Στη συνέχεια, οι ήχοι αποθηκεύονται σε αναλογικό μέσο, όπως μια μαγνητική ταινία, ή μεταδίδονται μέσω αναλογικού μέσου, όπως μια τηλεφωνική γραμμή ή ραδιόφωνο. Κατά την αναπαραγωγή, η διαδικασία είναι αντίστροφη: το ηλεκτρικό ηχητικό σήμα ενισχύεται και στη συνέχεια μετατρέπεται ξανά σε φυσικά κύματα μέσω του ηχείου. Ο αναλογικός ήχος διατηρεί τα βασικά χαρακτηριστικά του κύματος καθ’ όλη τη διάρκεια της αποθήκευσης, μετατροπής, αντιγραφής και ενίσχυσης. Εάν το ηχητικό σήμα είναι αναλογικό, το ψηφιακό ηχοσύστημα ξεκινά με έναν ADC που μετατρέπει το αναλογικό σήμα σε ψηφιακό.

Ο αναλογικός ήχος παρουσιάζεται ως μια χρονικά συνεχής κυματική ενέργεια. Ακριβώς η μεταβολή αυτής της ενέργειας μετακινεί το ηχείο μπρος και πίσω, αναδημιουργώντας την μετατόπιση των μορίων του αέρα. Ο ήχος είναι μια συνεχής μεταβολή του πλάτους (ή της ενέργειας) στο χρόνο. Στον ψηφιακό ήχο δεν υπάρχει τέτοια έννοια της συνέχειας, υπάρχει μόνο η ψευδαίσθηση του συνεχούς. Τα αναλογικά ηχητικά σήματα υπόκεινται σε θόρυβο και παραμορφώσεις λόγω των ιδιοτήτων των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων και των συνδεδεμένων συσκευών. Οι παρεμβολές σε ένα ψηφιακό σύστημα δεν προκαλούν λάθη εκτός αν γίνουν τόσο μεγάλες ώστε να οδηγήσουν σε εσφαλμένη ερμηνεία ενός συμβόλου ως άλλου συμβόλου ή σε διακοπή της σειράς των συμβόλων. Επομένως, συνήθως είναι δυνατή η ύπαρξη ενός ψηφιακού ηχοσυστήματος απολύτως απαλλαγμένου από λάθη, χωρίς θόρυβο και παραμορφώσεις μεταξύ της ψηφιακής μετατροπής και της αντίστροφης μετατροπής σε αναλογικό.

Το ψηφιακό ηχητικό σήμα μπορεί να κωδικοποιηθεί για τη διόρθωση σφαλμάτων που μπορεί να προκύψουν κατά την αποθήκευση ή τη μετάδοσή του. Αυτή η μέθοδος, γνωστή ως καναλική κωδικοποίηση, είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της ακρίβειας των bits σε ψηφιακά συστήματα εκπομπής ή εγγραφής. Η τροποποίηση «οκτώ προς δεκατέσσερα» είναι μια καναλική κωδικοποίηση που χρησιμοποιείται σε οπτικούς δίσκους ήχου (CD).

Ο ψηφιακός ήχος μπορεί να αποθηκευτεί σε CD, ψηφιακό αναπαραγωγέα ήχου, σκληρό δίσκο, USB flash drive ή οποιαδήποτε άλλη συσκευή ψηφιακής αποθήκευσης δεδομένων. Το ψηφιακό σήμα μπορεί να υποβληθεί σε ψηφιακή επεξεργασία σήματος, κατά την οποία μπορεί να φιλτραριστεί ή να εφαρμοστούν εφέ. Μέθοδοι συμπίεσης ήχου, όπως MP3, Advanced Audio Coding (AAC), Opus, Ogg Vorbis ή FLAC, χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μείωση του μεγέθους των αρχείων. Ο ψηφιακός ήχος μπορεί να μεταδοθεί μέσω ψηφιακών ηχητικών διεπαφών, όπως AES3 ή MADI. Ο ψηφιακός ήχος μπορεί να μεταδοθεί μέσω δικτύων χρησιμοποιώντας το Audio over Ethernet, Audio over IP ή άλλα πρότυπα και συστήματα ροής πολυμέσων.