5. Системное ПО
Для записи звука на компакт-диски используется частота выборки 44,1 кГц. Эта частота более чем в 2 раза превышает верхнюю граничную частоту, которую слышит человек.
Второй фактор, влияющий на качество воспроизводимого звука, – количество двоичных разрядов квантования. Во-первых, им определяется передаваемый динамический диапазон звука. Во-вторых, после цифроаналогового преобразования уровень воспроизводимого сигнала может принимать некоторое множество фиксированных значений. Исходный же аналоговый сигнал изменяется непрерывно. В результате восстановленный сигнал неизбежно отличается по форме от исходного, и это отличие тем больше, чем меньше разрядов использовалось для квантования сигнала. Искажение формы сигнала при воспроизведении эквивалентно добавлению некоего шума – шума квантования. Чтобы достичь полной неразличимости шумов квантования, в технике компакт-дисков используется 16-разрядное квантование, при этом уровень воспроизводимого звука может принимать одно из 65 536 значений.
Для записи стереофонического звука с частотой дискретизации 44,1 кГц и 16-битном представлении звука (разрешение составляет 65 536 уровней квантования) требуется скорость передачи информации.
При такой скорости передачи информации сохраняются мельчайшие детали звуковой картины (в том числе и исходные шумы). Этот способ кодировки информации избыточен, так как многие детали исходной звуковой картины не воспринимается органом слуха человека из-за биологических ограничений.
Как известно, различают компрессию без потерь и компрессию с потерями. Под компрессией без потерь подразумевается возможность абсолютно точного восстановления сжатых исходных данных. Компрессия без потерь используется, например, архиваторами ZIP, RAR, ARJ.
Применение подобных алгоритмов для сжатия файлов, содержащих оцифрованный звук в 16-битном формате, не позволяет получить сжатие более чем в 2 раза.
Программы компрессии без потерь в процессе анализа данных создают таблицы повторяющихся последовательностей битов и заменяют часто встречающиеся последовательности более короткими записями (кодами).