Codificarea si decodificarea informatiei sonore

Codificarea de reprezentare a sunetului. Sunetele variază în funcţie de intensitate, (măsurată în decibeli) şi în frecvenţă (măsurată în vibraţii pe secundă, hertz -Hz). Compunerea mai multor unde sonore conduce la o imensă plaje audio, pornind de la simple zgomote, la vocea umană şi muzica simfonică (cel mai complex mesaj sonor). În forma lor naturală, sunetele sunt semnale analogice cu variaţie continuă. Pentru a le putea prelucra cu ajutorul calculatorului avem nevoie de acestea în forma lor digitală, adică cu variaţie discretă. Sunetele pot fi digitizate spre exemplu cu ajutorul microfonului sau sintetizatorului. Sunetele digitizate se mai numesc şi sunete eşantionate. Frecvenţa de eşantionare este dată de un semnal, prin intermediul căruia este preluat la fiecare tact al eşantionului un sunet corespunzător, care este stocat ca informaţie digitală în memorie. Cu cât rata de eşantionare este mai mare, cu atât cantitatea de informaţie sonoră digitizată este mai mare. Totodată, prin obţinerea de eşantioane “mai dese”, calitatea informaţiei digitizate stocate se apropie de calitatea semnului sonor iniţial. Pentru digitizarea sunetelor se utilizează de regulă trei frecvenţe pentru eşantionare:

• 44,1 KHz (standardul obişnuit pentru CD audio);
• 22,2 KHz
• 11,025 KHz

Mărimea eşantioanelor este de 8-16 biţi. Cu cât mărimea eşantionului este mai mare, cu atât descrierea sunetului este mai fidelă. Un sunet înregistrat pe 8 biţi oferă 256 de nivele în scopul descrierii amplitudinii nivelului sunetului la un moment dat. Un eşantion înregistrat pe 16 biţi oferă o scară de 65.536 sau 2¹⁶-1 nivele pentru descrierea amplitudinii sunetului la momentul dat.

Figura 3.2. Eşantionarea semnalului sonor

În figura 3.2. avem următoarele notaţii:
1 – unda originală;
2 – frecvenţa de eşantionare;
3 – date eşantionate;
4 – unda reconstruită.

Cu cât numărul de puncte din datele eşantionate este mai mare, consecinţă a unei frecvenţe mai mari de eşantionare, cu atât unda reconstruită va fi mai fidelă undei iniţiale, deci calitatea la redare a sunetului digitizat va fi foarte aproape de cea iniţială. Valoarea fiecărui eşantion va fi rotunjită până la valoarea celui mai apropiat întreg, operaţie numită cuantificare, iar dacă amplitudinea depăşeşte intervalul disponibil, are loc decuparea undelor, numită clipping. Cuantificarea poate produce un sunet de fond nedorit, deoarece se face o aproximare, iar decupajul poate distorsiona foarte puternic sunetul. Sunetele pot fi reprezentate şi sub altă formă decât prin eşantionare. Una din aceste căi este reprezentarea simbolică, sau, altfel spus, standardul MIDI. Pe hârtie se utilizează în mod normal reprezentarea sunetelor prin intermediul portativelor. Calculatoarele şi instrumentele electronice utilizează o tehnică similară, făcând apel la standardul MIDI (Musical Instrument Digital Interface), standard de comunicaţie dezvoltat în anii ’80. Acest standard defineşte cum trebuie codificate portativele notelor muzicale. Se codifică astfel:

• frecvenţa sunetelor.
• durata sunetelor.
• instrumentul care va emite notele.

Prin intermediul standardului MIDI s-au definit 127 instrumente diferite, printre care:

• 7 tipuri de piane.
• 8 tipuri de chitare.
• flaut.
• ciripit de păsărele.
• sonerie de telefon.
• elicopter.
• aplauzele standard.

Avantajele şi dezavantajele standardului MIDI sunt similare cu cele care se întâlnesc în codificarea informaţiei vizuale, adică compactarea şi calitatea mesajului obţinut. Calitatea mesajului este dată de atributele sunetului stocat în fişier, cum sunt: tempoul sau instrumentele. În aceste condiţii editarea/ modificarea informaţiei sonore poate fi făcută foarte uşor. Unul din punctele slabe ale standardului MIDI îl reprezintă necesitatea unei puteri mari de procesare pentru transformarea reprezentării simbolice în formă sonoră/auditivă.