Dlaczego jest tak wiele próbek w audio? [Zamknięte]

Dlaczego dźwięk przechowuje tak wiele próbek audio? Chodzi mi o to, że 1 próbka na sekundę powinna teoretycznie pomieścić taką samą ilość dźwięku jak plik audio 48 000 próbek / sek. .

Zasięg większości ludzkiego słuchu to 20 Hz do 20 000 Hz.

Dźwięk jest wtedy, gdy coś oscyluje w tę iz powrotem, wibrując powietrze, które ucho odbiera jako dźwięk.

Jeśli mamy system, w którym urządzenie może pobrać 8-bitowe bajty z pliku, przekształcić je w napięcia analogowe, które kontrolują głośnik, aby odtworzyć najwyższą możliwą częstotliwość, potrzebne będą dwa bajty, jeden o minimalnej wartości (0), i jeden przy maksymalnej wartości. (Kodowanie w ten sposób nazywa się PCM - zakładamy, że do tego celu jest 8-bitowy PCM).

Więc jeśli masz plik składający się z 255, 0, 255, 0, 255, 0, spowoduje to wibrację głośnika tak szybko, jak to możliwe. Potrzebujesz pewnej różnicy w wartościach, aby rzeczywiście przesunąć głośnik i stworzyć dźwięk (tj. „Oscylować”). Jeśli twój plik nie jest niczym innym niż 255, 255, 255, 255, głośnik pozostanie w jednej pozycji i nie stworzy żadnego dźwięku.

A jeśli chcesz uzyskać pełny zakres pasma przenoszenia człowieka, urządzenie wyjściowe musi być w stanie przenieść ten głośnik co najmniej 20 000 razy na sekundę. stąd co najmniej 40 000 bajtów na sekundę.

Nie wiem, dlaczego 44 100 zostało wybrane jako standard dla płyt CD powyżej 40 000 Hz. Prawdopodobnie 48 000 Hz, czyli zwykle 49 159 Hz, zostało wybrane, ponieważ jest łatwo podzielne przez moc 2 i łatwiejsze do obsługi przez układy cyfrowe.

1 próbka na sekundę mogła nagrywać tylko dźwięk o maksymalnej częstotliwości 0,5 Hz - niezbyt przydatna.

Podstawą tego jest Twierdzenie o próbkowaniu Nyquista – Shannona . Mówi, że częstotliwość próbkowania musi być dwukrotnie wyższa niż widmo sygnałów. Oznacza to, że przy 48 000 próbek na sekundę można próbkować sygnały audio do 24 kHz, biorąc pod uwagę, że zaczynamy naszą najniższą częstotliwość od 0 Hz.