Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Оценка аудиовыхода электронного устройства
музыкальное использование
Assessment of the audio output from an electronic device
musical use
Качество звука обычно определяется как оценка точности, верности или разборчивости аудиосигнала, воспроизводимого электронным устройством. Качество можно измерять объективно, например, с помощью инструментов, оценивающих точность воспроизведения исходного звука, или субъективно – по реакции слушателей на звук и оценке его воспринимаемого сходства с другим звуком. Качество звука воспроизведения или записи зависит от множества факторов, включая используемое оборудование для записи, обработку и мастеринг записи, оборудование для воспроизведения, а также условия прослушивания. В некоторых случаях к записи может применяться обработка, такая как эквализация, компрессия динамического диапазона или стереообработка, чтобы создать звук, значительно отличающийся от оригинала, но воспринимаемый слушателем как более приятный. В других случаях целью является максимально точное воспроизведение исходного звука. Применительно к конкретным электронным устройствам, таким как динамики, микрофоны, усилители или наушники, качество звука обычно подразумевает точность, при этом устройства более высокого класса обеспечивают более точное воспроизведение. Применительно к этапам обработки, таким как мастеринг, абсолютная точность может быть менее важна, чем художественные или эстетические соображения. В других ситуациях, например, при записи живого музыкального выступления, качество звука может относиться к правильному размещению микрофонов в помещении для оптимального использования акустических свойств помещения.
Sound quality is typically an assessment of the accuracy, fidelity, or intelligibility of audio output from an electronic device. Quality can be measured objectively, such as when tools are used to gauge the accuracy with which the device reproduces an original sound; or it can be measured subjectively, such as when human listeners respond to the sound or gauge its perceived similarity to another sound. The sound quality of a reproduction or recording depends on a number of factors, including the equipment used to make it, processing and mastering done to the recording, the equipment used to reproduce it, as well as the listening environment used to reproduce it. In some cases, processing such as equalization, dynamic range compression or stereo processing may be applied to a recording to create audio that is significantly different from the original but may be perceived as more agreeable to a listener. In other cases, the goal may be to reproduce audio as closely as possible to the original. When applied to specific electronic devices, such as loudspeakers, microphones, amplifiers or headphones sound quality usually refers to accuracy, with higher quality devices providing higher accuracy reproduction. When applied to processing steps such as mastering recordings, absolute accuracy may be secondary to artistic or aesthetic concerns. In still other situations, such as recording a live musical performance, audio quality may refer to proper placement of microphones around a room to optimally use room acoustics.
Цифровая аудио
Цифровое аудио хранится во многих форматах. Самая простая форма – несжатый PCM, где аудио сохраняется в виде серии квантованных аудиосемплов, расположенных через равные промежутки времени. Чем ближе друг к другу расположены семплы во времени, тем более высокие частоты можно воспроизвести. Согласно теореме Котельникова-Найквиста, любой сигнал, ограниченный по полосе пропускания (не содержащий чисто синусоидальной компоненты), с полосой пропускания B, может быть полностью описан более чем 2B семплами в секунду, что позволяет идеально реконструировать аналоговый сигнал, ограниченный по полосе пропускания. Например, для диапазона слышимости человека от 0 до 20 кГц, аудио должно отбираться с частотой выше 40 кГц. В связи с необходимостью фильтрации ультразвуковых частот, возникающих при преобразовании в аналоговый сигнал, на практике используются немного более высокие частоты дискретизации: 44,1 кГц (CD-аудио) или 48 кГц (DVD). В PCM каждый аудиосемпл описывает звуковое давление в определенный момент времени с ограниченной точностью. Ограниченная точность приводит к ошибке квантования – виду шума, добавляемого к записи. Для уменьшения ошибки квантования можно использовать большую точность при каждом измерении, за счет увеличения размера семплов (см. разрядность аудио). С каждым дополнительным битом, добавленным к семплу, ошибка квантования уменьшается примерно на 6 дБ. Например, аудио CD использует 16 бит на семпл, и, следовательно, шум квантования будет примерно на 96 дБ ниже максимального возможного уровня звукового давления (при суммировании по всей полосе пропускания).
Digital audio is stored in many formats. The simplest form is uncompressed PCM, where audio is stored as a series of quantized audio samples spaced at regular intervals in time. As samples are placed closer together in time, higher frequencies can be reproduced. According to the sampling theorem, any bandwidth limited signal (that does not contain a pure sinusoidal component), bandwidth B, can be perfectly described by more than 2B samples per second, allowing perfect reconstruction of the bandwidth limited analog signal. For example, for human hearing bandwidth between 0 and 20 kHz, audio must be sampled at above 40 kHz. Due to the need for filtering out ultrasonic frequencies resulting from the conversion to an analog signal, in practice slightly higher sample rates are used: 44.1 kHz (CD audio) or 48 kHz (DVD). In PCM, each audio sample describes the sound pressure at an instant in time with a limited precision. The limited accuracy results in quantization error, a form of noise that is added to the recording. To reduce quantization error, more precision can be used in each measurement at the expense of larger samples (see audio bit depth). With each additional bit added to a sample, quantization error is reduced by approximately 6 dB. For example, CD audio uses 16 bits per sample, and therefore it will have quantization noise approximately 96 dB below the maximum possible sound pressure level (when summed over the full bandwidth)
Объем памяти, необходимый для хранения PCM, зависит от количества бит на семпл, количества семплов в секунду и количества каналов. Для CD-аудио это 44 100 семплов в секунду, 16 бит на семпл и 2 канала для стерео-аудио, что составляет 1 411 200 бит в секунду. Однако этот объем можно значительно уменьшить с помощью сжатия аудио. При сжатии аудио семплы обрабатываются с помощью аудиокодека. В кодеке без потерь аудиосемплы обрабатываются без удаления информации, путем упаковки повторяющихся или избыточных семплов в более эффективную форму хранения. Декодер без потерь затем воспроизводит исходный PCM без изменения качества. Сжатие аудио без потерь обычно обеспечивает уменьшение размера файла на 30–50%. Распространенные кодеки без потерь включают FLAC, ALAC, Monkey's Audio и другие. Если требуется дополнительное сжатие, можно использовать сжатие аудио с потерями, такое как MP3, Ogg Vorbis или AAC. В этих методах методы сжатия без потерь дополняются обработкой аудио для уменьшения точности деталей, которые маловероятно или невозможно воспринимать человеческим слухом, используя принципы психоакустики. После удаления этих деталей сжатие с потерями может быть применено к оставшейся части, чтобы значительно уменьшить размер файла. Таким образом, сжатие аудио с потерями позволяет уменьшить размер файла на 75–95%, но сопряжено с риском потенциального снижения качества аудио, если важная информация будет ошибочно отброшена.
The amount of space required to store PCM depends on the number of bits per sample, the number of samples per second, and the number of channels. For CD audio, this is 44,100 samples per second, 16 bits per sample, and 2 channels for stereo audio leading to 1,411,200 bits per second. However, this space can be greatly reduced using audio compression. In audio compression, audio samples are processed using an audio codec. In a lossless codec audio samples are processed without discarding information by packing repetitive or redundant samples into a more efficiently stored form. A lossless decoder then reproduces the original PCM with no change in quality. Lossless audio compression typically achieves a 30 50% reduction in file size. Common lossless audio codecs include FLAC, ALAC, Monkey's Audio and others. If additional compression is required, lossy audio compression such as MP3, Ogg Vorbis or AAC can be used. In these techniques, lossless compression techniques are enhanced by processing audio to reduce the precision of details that are unlikely or impossible for human hearing to perceive using principles from psychoacoustics. After the removal of these details, lossy compression can be applied to the remainder to greatly reduce the file size. Lossy audio compression therefore allows a 75 95% reduction in file size, but runs the risk of potentially reducing audio quality if important information is mistakenly discarded.