Что такое видеокодеки и аудиокодеки?

Какие бывают цифро-аналоговые преобразователи?

Без использования звуковых преобразователей пользователь не сможет насладиться музыкальными записями в цифровом формате. Проблема в том, что большинство встроенных ЦАП, которыми оснащены практически все электронные устройства с поддержкой медиа, недостаточно хороши в плане воспроизведения. Простые ЦАП добавят высокий уровень шума, не смогут читать файлы высокого разрешения и т. д. Именно поэтому использование дополнительного девайса — важный апгрейд любой качественной аудиосистемы, вне зависимости от ее состава.

Существует множество разновидностей конвертеров звука из цифрового в аналоговый формат в зависимости от формы и габаритных размеров, функционала и количества входов и выходов. Прежде всего выделяют:

портативные устройства;
настольные или стационарные ЦАП.

Портативные конвертеры присоединяются непосредственно к компьютеру или телефону, отличаются компактными габаритами и сравнительно недорогой ценой. Они не требуют отдельного питания и, как правило, оснащены только разъемом для наушников и линейным выходом для подключения к аудиосистеме.

Более функциональным и дорогим вариантом являются настольные или стационарные преобразователи. Они намного габаритнее, требуют отдельного подключения к источнику питания, а также имеют широкое разнообразие входов и выходов. Подключение к источнику цифровым устройством может осуществляться при помощи Bluetooth или Wi-Fi. Такие конвертеры поддерживают множество видов аудиофайлов и имеют встроенный регулятор громкости.

Кроме того, ЦАП разделяются в зависимости от максимальной разрядности, которая характеризует число уровней сигнала на выходе. Чем она выше, чем лучше качество воспроизведения звука. Существуют модели с разрядностью:

16 бит;
24 бит;
32 бит;
64 бит.

Среди остальных параметров, которые можно использовать для классификации ЦАП стоит выделить количество и тип входов и выходов устройства, максимальную частоту дискретизации, вид кодирования сигнала (DSD или PCM) и др.

C-Media (CMI)

C-Media были очень популярны, особенно на слабых материнских платах, и они производятся не только аудио кодеки, но и звуковые карты. Аудио контроллерам обычно требуется внешний кодек, чтобы сделать аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразования, но у low-end аудио контроллеров C-Media, кодеки встроены в чип, поэтому они добавлены в таблицу ниже. Из-за этого, была добавлена колонка под названием «Тип», в которой указано, является ли чип просто кодеком требующий внешний контроллер (например, подключенный к чипу южного моста), или это отдельный контроллер со встроенным кодеком (как правило, подключенный к шине PCI). Чипы от C-Media используют имена, начинающиеся с букв «ММК», один из таких чипов показан на рисунке 3.

Рисунок 3: Кодек C-Media CMI9739A

Модель	Тип	Каналы	Вход	Выход	Макс. частота дискр. на входе	Макс. частота дискр. на выходе	SNR на входе	SNR на выходе
CMI8738/PCI-6CH	Контроллер	5.1	16-бит	16-бит	48 кГц	48 кГц	80 дБ	80 дБ
CMI8738/PCI-SX	Контроллер	4	16-бит	16-бит	48 кГц	48 кГц	80 дБ	80 дБ
CMI8768	Контроллер	7.1	16-бит	24-бит	48 кГц	96 кГц	86 дБ	101 дБ
CMI9738	Кодек	4	20-бит	20-бит	48 кГц	48 кГц	72 дБ	82 дБ
CMI9739	Кодек	5.1	20-бит	20-бит	48 кГц	48 кГц	NA	NA
CMI9761	Кодек	5.1	20-бит	24-бит	48 кГц	96 кГц	90 дБ	92 дБ

SNR (Signal до Noise Ratio) — соотношение сигнала к шуму

Структура статьи

Перечислим темы, о которых будем говорить.

Введение
Кратко об основных идеях перцептивных и lossless кодеков.
Перцептивные кодеки
(это MP3, AAC и им подобные)
2.1. Анатомия и ЦОС
Поговорим о составляющих слуховой системы, а также обсудим, как к ней относится цифровая обработка сигналов.
2.2. Порог в тишине
Рассмотрим математические модели восприятия человеком разных частот.
2.3. Маскинг (на пальцах)
Затронем основную идею, лежащую в основе перцептивных стандартов (без формул, но с картинками).
Lossless (кратко)
Для сравнения поговорим и о данной группе стандартов (очень немного поговорим).

Введение

Я думаю, ни для кого из интересовавшихся темой аудиостандартов не секрет, что существуют в Мире две большие (и непримиримые между собой) парадигмы развития этих самых стандартов. А именно:

Lossless форматы (например, популярный FLAC);
Форматы на базе перцептивного (от англ. «perceptual» — относящийся к восприятию) кодирования (например, легендарный MP3 (MPEG-1/2/2.5 Layer 3) и его логическое продолжение AAC).

За первыми закрепилось звание тяжеловесных стандартов для меломанов. За вторыми стоит многолетняя практика применения: начиная от некачественных подборок музыки на дисках для MP3-плееров, кончая современными (достаточно качественными) потоковыми сервисами прослушивания музыки.

А теперь предлагаю поговорить об обеих концепциях чуть подробнее.

Перцептивные кодеки

Начнем со второй группы кодеков, а именно с их обобщенной схемы:

Рис. 1. Обобщенная структурная схема перцептивного кодирования.

Итак, что мы видим:

Штука слегка специфичная, однако, людям работающим в сфере цифровой обработки сигналов, я думаю, знакомая. Нужен этот блок для того, чтобы разбить входной сигнал на диапазоны и через это иметь больше степеней свободы для компрессии.

Это классика. Проходят данные темы обыкновенно в купе с азами теории информации, и потому по данной тематике есть целая база знаний из всевозможных семинаров на различных языках программирования (поэтому сегодня обсуждать подробно мы их не будем).

И вот по данному пункту хотелось бы поговорить более подробно. Ведь именно он и является основной точкой расхождения двух названных выше парадигм.

И начнем мы, так сказать, с самых основ — с биологии.

Граммофон — записанный звук

Более совершенный звукозаписывающий аппарат создал в 1888 г. американский инженер Эмиль Берлинер (1851—1929). Новое устройство вначале называли «фонограмом» — «звук записывать», но I затем, для того чтобы не путать с фонографом Эдисона, изменили его на «граммофон» (в переводе с греческого — «записанный звук»).

В отличие от фонографа, прибор Берлинера записывал звук не на цилиндр, а на плоский диск. Так появились первые граммофонные пластинки (чаще говорят — грампластинка). Такие пластинки изготавливали из эбонита, и поэтому запись на них сохранялась достаточно долго, а сами пластинки можно было тиражировать в любом количестве. Уже в конце XIX в. в США была открыта первая в мире фабрика граммофонных пластинок. В начале XX в. подобные предприятия были созданы в Европе и Англии. Кстати, первые граммофонные пластинки выпускались односторонними, а с 1903 г. их начали делать двухсторонними.

Это интересно!

Для измерения громкости звука была введена единица измерения, получившая название «децибел» (дБ). В электротехнике в децибелах также измеряют мощность электрического сигнала. Для того чтобы определить громкость звука, его сравнивали с некоторой стандартной величиной, за которую была принята минимальная слышимость человеческого уха. Было принято, что она равняется одной десятой доли бела — единицы названной в честь американского ученого Александра Грэма Белла (1847—1922). Эта единица представляет собой десятичный логарифм, т.е. звук с интенсивностью 20 дБ слышен в 10 раз громче, чем звук с интенсивностью 10 дБ. Так, например, звук взлетающего реактивного самолета равен 120 дБ, что в 1 млн раз громче звука обычной беседы (60 дБ).

Частота дискретизации и разрядность

Эти два понятия часто рассматривают во время описания цифровых записывающих приборов. Итак, частота дискретизации означает частоту, с которой фиксируется частотность отсчетов входных сигналов записывающим устройством. Когда аналоговый звук преобразовывают в цифровой, он записывается отдельными отсчетами, то есть значениями интенсивности сигнала в конкретные временные периоды.

Частота дискретизации чаще всего имеет следующие стандартные значения:

44,1 кГц;
48 кГц;
96 кГц.

Чтобы получить лучшее качество цифровой записи, следует использовать большую частоту дискретизации: за счет большего количества отсчетов за секунду времени улучшается качество преобразованного звука.

А что же такое разрядность? Когда речь заходит о записывающих устройствах, мы часто слышим такие единицы измерения информации, как 16 бит, 24 бита и т.д. Обозначают они количество единиц информации, которыми можно изобразить значение отсчетов, получаемых при цифровой записи (причем каждого отсчета в отдельности). В этом случае качество получаемого звука тем выше, чем большая величина единицы измерения. Однако стоит учесть, что не от количества бит зависит значение интенсивности звука, а от точности его представления.

Виды сигналов

Сигнал это изменение физической величины во времени и пространстве. По сути это коды для обмена данными в информационной и управленческой средах. Графически любой сигнал можно представить в виде функции. По линии на графике можно определить тип и характеристики сигнала. Аналоговый будет выглядеть как непрерывная кривая, цифровой как ломаная прямоугольная линия, скачущая от ноля до единицы. Все, что мы видим глазами и слышим ушами поступает в виде аналогового сигнала.

Аналоговый сигнал

Зрение, слух, вкус, запах и тактильные ощущения поступают нам в виде аналогового сигнала. Мозг командует органами и получает от них информацию в аналоговом виде. В природе вся информация передаётся только так.

В электронике аналоговый сигнал основан на передаче электричества. Определённым величинам напряжения соответствуют частота и амплитуда звука, цвет и яркость света изображения и так далее. То есть цвет, звук или информация являются аналогом электрического напряжения.

При этом неважно идёт сигнал по проводам или радио. Передатчик непрерывно отправляет, а приёмник обрабатывает аналоговый вид информации

Принимая непрерывный электрический сигнал по проводам или радиосигнал через эфир приёмник преобразует напряжение в соответствующий звук или цвет. Изображение появляется на экране или звук транслируется через динамик.

Дискретный сигнал

Вся суть кроется в названии. Дискретный от латинского discretus, что означает прерывистый (разделённый). Можно сказать, что дискретный повторяет амплитуду аналогового, но плавная кривая превращается в ступенчатую. Изменяясь либо во времени, оставаясь непрерывной по величине, или по уровню, не прерываясь по времени.

Так, в определенный период времени (например миллисекунду или секунду) дискретный сигнал будет какой-то установленной величины. По окончании этого времени он резко изменится в большую или меньшую сторону и останется таким ещё миллисекунду или секунду. И так беспрерывно. Поэтому дискретный это преобразованный аналоговый. То есть полпути до цифрового.

Цифровой сигнал

После дискретного следующим шагом преобразования аналогового стал цифровой сигнал. Главная особенность – либо он есть, или его нет. Вся информация преобразуется в сигналы ограниченные по времени и по величине. Сигналы цифровой технологии передачи данных кодируются нолем и единицей в разных вариантах. А основой является бит, принимающий одно из этих значений. Бит от английского binarydigit или двоичный разряд.

Но один бит имеет ограниченную возможность для передачи информации, поэтому их объединили в блоки. Чем больше битов в одном блоке, тем больше информации он несёт. В цифровых технологиях используют биты объединенные в блоки кратные 8. Восьмибитовый блок назвали байтом. Один байт небольшая величина, но уже может хранить зашифрованную информацию о всех буквах алфавита. Однако при добавлении всего одного бита число комбинаций ноля и единицы удваивается. И если 8 битов делает возможным 256 вариантов кодировки, то 16 уже 65536. А килобайт или 1024 байт и вовсе немаленькая величина.

В большом количестве объединённых байтов хранится много информации, чем больше комбинаций 1 и 0 тем больше закодировано. Поэтому в 5 – 10 МБ (5000 – 10000 кБ) имеем данные музыкального трека хорошего качества. Идём дальше, и в 1000 МБ закодирован уже фильм.

Но так как вся окружающая людей информация аналоговая, то для её приведения в цифровой вид нужны усилия и какое-либо устройство. Для этих целей был создан DSP (digital signal processor) или ЦПОС (цифровой процессор обработки сигналов). Такой процессор есть в каждом цифровом устройстве. Первые появились еще в 70-е годы прошлого века. Методы и алгоритмы меняются и совершенствуются, но принцип остаётся постоянным – преобразование аналоговых данных в цифровые.

Обработка и передача цифрового сигнала зависит от характеристик процессора — разрядности и скорости. Чем они выше, тем качественней получится сигнал. Скорость указывается в миллионах инструкций в секунду (MIPS), и у хороших процессоров достигает нескольких десятков MIPS. Скорость определяет сколько единиц и нолей сможет устройство «запихнуть» в одну секунду и качественно передать непрерывную кривую аналогового сигнала. От этого зависит реалистичность картинки в телевизоре и звука из динамиков.

5. AAC

Bluetooth-кодек для устройств Apple, и не только

AAC – единственный, кроме SBC, Bluetooth-кодек, используемый в устройствах (телефонах и наушниках) Apple. Данный алгоритм основывается на психоакустике, поэтому довольно сильно нагружает процессор. Зато при более низком битрейте даёт качество, аналогичное aptX. Правда, в основном на «яблочных» устройствах.

AirPods 2019 (AirPods 2) работают по AAC

Плюсы

Надёжное соединение.
Хорошее качество звука на iPhone.
Алгоритм сжатия учитывает особенности человеческого слуха.

Кодек AAC

Минусы

Общее качество звука ниже большинства кодеков.
Плохая реализация для Android.

Подробная информация по AAC;
ТОП-10: Лучшие аналоги AirPods

Как разобраться в стандартах вещания

Цифровое телевидение — это не технология или вариант вещания, а стандарт, т.е. способ передачи. В случае с цифровым телевидением выполняется сжатие изображения в сигнал DVB формата, который можно транслировать, передавая меньший объем информации.

Всего существует несколько стандартов вещания цифры, по которым определяется, какой нужен декодер:

Спутниковое ТВ (DVB-S). Появилось самым первым среди всех форматов вещания. В отличие от других стандартов, DVB-S с самого начала расшифровывался полноценными приставками, т.к. еще до появления цифры спутниковое телевидение поставлялось в комплекте с ресивером. Сегодня действует второе поколение спутникового цифрового ТВ (DVB-S2).
Кабельное ТВ. Вещает по стандарту DVB-C. В отличие от других форматов цифры, оно передается проводной технологией по кабелю. Декодеры для кабельного ТВ представлены слабыми и простыми приставками для расшифровки сигнала, основное управление телевидением выполняется с телевизора.
Эфирное ТВ. Передача информации по технологии аналогового вещания, т.е. с помощью наземного ретранслятора и приемной антенны дециметрового диапазона. Вещание происходит по стандарту DVB-T для приема бесплатного ТВ и сигнал также требуется декодировать. Что интересно, в современных телевизорах присутствует встроенный ТВ-тюнер для расшифровки данного сигнала. На сегодняшний день действует стандарт DVB-T2, по которому идет вещание в Full-HD и 3D формате.

Также цифровое вещание происходит и в IPTV-варианте с помощью проводного интернета. Но в этом случае информация поступает напрямую в mpeg-4 формате и предварительно не кодируется. Следовательно, для него не нужен ресивер.

Как выбрать цифро-аналоговый преобразователь?

Какой ЦАП лучше купить? Довольно сложный, на первый взгляд, вопрос легко разрешается, если следовать приведенным ниже рекомендациям. Перед совершением покупки необходимо четко определиться с назначением нового устройства и ожиданиями от него. Стоит ли задумываться о приобретении профессионального преобразователя, не имея столь же качественной аудиосистемы? Имеет ли смысл покупать бюджетный конвертер и ожидать от него качественного звучания? Современный рынок предлагает большое разнообразие для подбора необходимой модели с различными характеристиками и стоимостью. Критерии выбора достаточно просты

На что нужно обратить внимание в первую очередь:

Число и вид цифровых входов.

Данный параметр напрямую зависит от устройств, которые планируются к использованию в качестве источника звука. Современные преобразователи чаще всего подключаются к компьютеру с помощью USB-порта. Кроме этого используются оптические и электрические (коаксиальные) типы соединения. В профессиональных устройствах также применяют «продвинутый» вариант подключения AES/EBU с использованием балансных кабелей, не подвергающимся наводкам внешней среды. Последнее время все чаще появляются модели с возможностью подключения к внешним устройствам при помощи Bluetooth или Wi-Fi.

Оптимальной разрядность и частота дискретизации

Эти характеристики определяют качество воспроизведения, т. к. отвечают за точность преобразования сигнала. Разрядность — показатель числа уровней сигнала на выходе преобразователя. Для аудиозаписей на CD-дисках разрядность составляет 16 бит, а у звука высокого разрешения (Hi-Res) – 24 бит и выше. Частота дискретизации – число отчетов в период времени при оцифровке. Для звуковой дорожки CD-диска этот показатель составляет 44,1 кГц, DVD – 48 кГц, Hi-Res – 96 кГц или 192 кГц и т.д.

Вид аналоговых выходов

Тип выходов определяется входами акустической системы. Например для подключения к аудиосистеме с симметричными входами, необходимо наличие у ЦАП таких выходов. Большинство конвертеров оснащено одним или несколькими выходами для наушников (jack или mini-jack).

Размеры

Габариты устройства, прежде всего, зависят от его предназначения. Последнее время набирают популярность модели с компактными размерами. Такие девайсы легко умещаются в кармане и чаще всего используются для преобразования звукового сигнала со смартфона или планшета. Для особо требовательных ценителей качественной музыки больше подойдут более объемные стационарные варианты с расширенным функционалом.

Дополнительные функции

Среди дополнительных функций, которые могут быть весьма востребованными стоит выделить:

наличие аналоговых входов и возможность регулировки исходящего сигнала (использование устройства в режиме предусилителя);
наличие лампового выхода;
наличие выхода для наушников;
возможность подключения к устройству при помощи беспроводных сетей;
управление с помощью пульта и т.д.

Стоимость устройства

В данном случае предельная цена устройства определяется не только финансовыми возможностями покупателя, но и тем, какая звуковая аппаратура и источник цифрового сигнала будут использоваться. Нет смысла покупать дорогой ЦАП в случае использования слабенькой аудиосистемы. При этом не следует экономить, если в дальнейшем планируется ее замена или модернизация до более качественного уровня.

Влияние бренда

Преобразователь какой фирмы лучше? По мнению покупателей, лучше ориентироваться на проверенные годами бренды. Среди признанных мировых лидеров в производстве цифро-аналоговых конвертеров — японская компания Teac, британская Cambridge Audio, австрийская Pro-Ject и многие другие. Это те производители, которые смогли завоевать популярность по всему миру и наверняка не позволят потенциальному покупателю разочароваться в своей продукции.

Прослушивание

Крайне важно перед покупкой в живую услышать потенциальное приобретение. Если такая возможность отсутствует, то обязательно необходимо ознакомится с отзывами реальных владельцев подобных устройств или экспертов

Ниже представлен рейтинг популярных моделей цифро-аналоговых преобразователей с описанием их технических характеристик, а также достоинств и недостатков.

современный

Во время Первой и Второй мировой войны использование более совершенного оружия было единственным способом победить противника и одновременно продемонстрировать мощь не только военной, но и технической, и научной силы победивших стран..

Это дало толчок нескольким инженерным областям, в том числе аэронавтике, созданию самолетов для военного использования, а также военно-морских сил, благодаря использованию самых современных кораблей или подводных лодок..

С другой стороны, эти конфликты способствовали развитию машиностроения, особенно в боевых танках и вооружениях, которые с течением времени становились все более автоматизированными..

Таким образом, наконец, военное машиностроение отошло от простого машинизма и, скорее, стремилось найти специализированный путь в определенных задачах, связанных с управлением ресурсами, хотя и без полного игнорирования его механических и гражданских корней..

Ядерная инженерия была еще одной отраслью, которая в значительной степени поддерживалась войной, хотя она пыталась найти полезность в качестве источника энергии в излучении, которое эти элементы испускали при выполнении определенных процессов, полагая, что это будет источник чистой энергии..

Информация для всех

Другие великие достижения, которые привели в последние десятилетия к инженерным исследованиям, связаны с технологией; разработка компьютеров, электроники и программного обеспечения.

Это элементы, которые постепенно развиваются, что позволяет более демократизировать доступ к информации. Этот процесс начал расти с переполнением компьютеров в середине 1980-х годов, когда он стал популярным в домашних хозяйствах.

генетика

Наконец, один из видов инженерии, который поставил некоторые проблемы в области профессиональной этики, — это генетика..

Считается, что эксперименты с живыми существами, даже если речь идет только о животных, могут пойти вразрез с природой, помимо того, что неизвестны последствия этих процессов.

Но в 2019 году в Китае родились первые генетически модифицированные близнецы, что является беспрецедентным.

Особенности подключения

Независимо от стандарта цифрового телевидения необходимо подключение декодера к телевизору, а к нему приемного устройства. В зависимости от формата телевидения подключается DVI или HDMI кабель, который отвечает за показ изображения в mpeg-4 формате. У спутниковых ресиверов есть также AV-вход, т.к. с помощью спутникового ТВ ведется и аналоговое вещание.

К установке приемника при кабельном или спутниковом вещании больших требований нет, достаточно следовать рекомендациям оператора. А для приема эфирного вещания нужно выбрать правильное направление, т.к. большинство антенн однонаправленные. Цифровые каналы эфирного вещания поставляются пакетами мультиплексов и каждый от разного ретранслятора.

Следовательно, нужно узнать, в каком направлении размещены передатчики РТРС-1 и РТРС-2, и выполнить монтаж антенны с расчетом приема сигнала от обоих передатчиков. Это можно сделать на сайте карта.ртрс.рф.

Analog Devices (ADI / SoundMax)

Analog Devices, также известные как ADI или SoundMax. Их кодеки используют имена, начинающиеся с «AD». На рисунке 1 пример такого аналогового кодека.

Рисунок 1: Кодек Analog Devices AD1988B

Модель	Каналы	Вход	Выход	Макс. частота дискр. на входе	Макс. частота дискр. на выходе	SNR на входе	SNR на выходе
AD1819B	2	16-бит	16-бит	48 кГц	48 кГц	87 дБ	90 дБ
AD1881A	2	16-бит	16-бит	48 кГц	48 кГц	87 дБ	90 дБ
AD1882	5.1	24-бит	24-бит	96 кГц	96 кГц	90 дБ	95 дБ
AD1884	4	24-бит	24-бит	192 кГц	192 кГц	85 дБ	90 дБ
AD1885	2	16-бит	16-бит	48 кГц	48 кГц	87 дБ	90 дБ
AD1886A	2	16-бит	16-бит	48 кГц	48 кГц	87 дБ	90 дБ
AD1887	2	16-бит	16-бит	48 кГц	48 кГц	87 дБ	90 дБ
AD1888	5.1	16-бит	20-бит	96 кГц	96 кГц	80 дБ	90 дБ
AD1980	5.1	16-бит	20-бит	96 кГц	96 кГц	82 дБ	90 дБ
AD1981A	2	16-бит	20-бит	48 кГц	48 кГц	85 дБ	90 дБ
AD1981B	2	16-бит	20-бит	48 кГц	48 кГц	85 дБ	90 дБ
AD1981BL	2	16-бит	20-бит	48 кГц	48 кГц	83 дБ	90 дБ
AD1981BW	2	16-бит	20-бит	48 кГц	48 кГц	85 дБ	90 дБ
AD1981HD	2	20-бит	24-бит	48 кГц	48 кГц	85 дБ	80 до 85 дБ
AD1983	2	20-бит	24-бит	48 кГц	48 кГц	85 дБ	80 до 85 дБ
AD1984	4	24-бит	24-бит	192 кГц	192 кГц	90 дБ	96 дБ
AD1985	5.1	20-бит	20-бит	96 кГц	96 кГц	85 дБ	80 до 90 дБ
AD1986	5.1	20-бит	20-бит	96 кГц	96 кГц	85 дБ	80 до 90 дБ
AD1986A	5.1	20-бит	20-бит	96 кГц	96 кГц	85 дБ	80 до 90 дБ
AD1987	7.1	24-бит	24-бит	96 кГц	192 кГц	90 дБ	95 дБ
AD1988A	7.1	24-бит	24-бит	192 кГц	192 кГц	90 дБ	95 дБ
AD1988B	7.1	24-бит	24-бит	192 кГц	192 кГц	92 дБ	101 дБ

SNR (Signal до Noise Ratio) — соотношение сигнала к шуму

Как теперь воспроизвести звук

Чтобы что-то зазвучало, нужно сделать следующие шаги:

Взять колонки или наушники — что угодно, что умеет «толкать воздух», то есть создавать акустические волны. В колонках за это отвечают динамики, к которым подключены специальные мягкие конусы, которые, собственно, и создают колебания воздуха. Та круглая ерунда в колонке — это и есть конус.
Подать на эти колонки некий ток. От того, насколько мощный этот ток, конус будет двигаться по-разному.
Чтобы получить этот меняющийся ток, нужен специальный чип под названием ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь. Он получает на вход число, а на выходе дает ток. У всех ваших смартфонов и компьютеров есть такие ЦАПы.

Итого:

Процессор отправляет цифры из звукового файла в ЦАП.
ЦАП получает числа и выдаёт меняющееся электричество по этим цифрам.
Электричество попадает в колонку, передаётся на динамик.
Динамик из-за электричества начинает двигать конус колонки.
Конус начинает толкать воздух перед собой, создавая звуковые волны.
Волны долетают до наших ушей, и мы воспринимаем их как звук.

Порог в тишине

Конечно же, такие эксперименты есть. Более того, проведены такие эксперименты уже давно. Например, Эберхард Цвикер описывает один из них следующим образом :

В конечном итоге, собрали 100 таких замеров от людей обоих полов в возрасте 20-25 лет и посчитали усредненные значения.

Рис. 7. Усредненные кривые порога слышимости для молодых испытуемых со здоровым слухом.

Под это есть даже специальная формула:

где — это, как нетрудно догадаться, частота в килогерцах.

Проговорим суть порога слышимости ещё раз: чтобы какой-либо звук мог быть услышан, он должен превысить значение «порога в тишине». То есть эволюция все расставила так, что мы почти гарантированно услышим звуки вблизи 2-4 кГц, однако, почти так же гарантированно не услышим слишком низкие и слишком высокие частоты.

Почему к данной кривой применяется словосочетание «в тишине»?

Потому что предполагается, что так люди воспринимают звук в отсутствии посторонних шумов. При появлении шума порог будет, как бы, «приподниматься». В случае широкополосного шума картина станет такой:

Рис. 8. Уровни порогов маскирования (термин обсудим ниже) белым шумом в зависимости от частоты тестового тона. Пунктиром отмечен уклон (slope) кривых на высоких частотах.

А в случае узкополосных шумов?

Аналогово цифровое преобразование

Звуковой сигнал может быть аналоговым или цифровым. Если рассматривать аналоговый сигнал, исходящий из аналоговой аппаратуры, то представляет он собой непрерывный электрический сигнал. Цифровой звук – это сигнал, представленный дискретными численными значениями его амплитуды. То есть такой сигнал записывается в виде чисел, а считывается он компьютерной техникой.

Аналоговый звук можно преобразовать в цифровой путем обработки аналогового сигнала, придавая ему численных значений. Сделать это можно в два этапа. Первый – дискретизация, в ходе которой из сигнала, который необходимо преобразовать, в определенные временные промежутки выбирают величины по заданным значениям. Второй – квантование: процесс разбиения значений, полученных в ходе дискретизации значений амплитуды звука с максимально приближенной точностью.

В аналогово-цифровом преобразовании точные значения не используются – все величины указываются округленными, поскольку из-за ограничения оперативной памяти приборов реальное значение амплитуды указать невозможно – оно бесконечное.