Объясните, почему при оцифровке звука происходит потеря информации
При оцифровке звука происходит потеря информации из-за процесса дискретизации и квантования. Давайте рассмотрим каждый из этих процессов подробнее:
- Дискретизация: Чтобы оцифровать аналоговый звуковой сигнал, необходимо его дискретизировать путем измерения его значения в определенные моменты времени. Частота дискретизации определяет, как часто берутся отсчеты сигнала. Например, при частоте дискретизации 44,1 кГц берется 44 100 отсчетов в секунду.
Основная проблема заключается в том, что дискретизация происходит с определенным интервалом времени, и значения сигнала между этими отсчетами не учитываются. Это означает, что быстрые изменения сигнала, которые происходят между отсчетами, могут быть упущены и не учтены в цифровом представлении. Это приводит к потере высокочастотной информации и деталей сигнала.
- Квантование: После дискретизации аналоговый сигнал должен быть квантован, то есть значения сигнала округляются до ближайшего уровня квантования. Количество уровней квантования определяется разрядностью, которая измеряется в битах. Например, для аудио CD используется разрядность 16 бит, что позволяет представить значения сигнала с разрешением в 65 536 уровней.
Квантование приводит к неизбежной потере точности, поскольку невозможно представить бесконечное количество значений сигнала в ограниченном числе уровней квантования. Это означает, что после квантования возникают ошибки, называемые квантовым шумом, которые могут искажать оригинальный сигнал.
Таким образом, потеря информации при оцифровке звука связана с ограничениями дискретизации и квантования. Дискретизация упускает быстрые изменения сигнала между отсчетами, а квантование приводит к потере точности и созданию квантового шума. Эти факторы вместе приводят к потере некоторой информации и качества при оцифровке звука.