Звуковые файлы

Существует три основных формата звуковых файлов:

• Waveform audio – WAV или WAVE (wave-файлы, имеют расшире-

ние wav);

• Musical Instrument Digital Inrerface – MIDI или MID (midi-файлы,

имеют расширение mid);

• MPEG – на компьютере пользователя имеют расширение .mp3.

WAV-файлы – это полный аналог записи на магнитофонную ленту,

только значения амплитуды сигнала записывается не в аналоговом виде, а

в виде последовательности цифровых кодов, соответствующих значению

амплитуды звукового согнала в каждый момент времени

н

Для записи WAV-файла необходима специальная аппаратура, как пра-

вило это дополнительная звуковая плата компьютера, включающая анало-

го- цифровой преобразователь, который в последовательные моменты вре-

мени замеряет амплитуды сигнала и записывает их в память компьютера в

виде 8-ми

или 16-ти разрядных кодов, и для воспроизведения

цифро-

аналоговый преобразователь, который по записанным кодам, восстанавли-

вает амплитуду согнала, т.е. приводит его к исходному виду. Поскольку

звуковой сигнал записывается в памяти компьютера в виде цифр, его мож-

но корректировать – изменять амплитуду, а значит громкость, отсеивать

шумы, изменять тембр и т. д.

Файлы с расширением .WAV, к сожалению, довольно громоздки – за-

нимают сотни Кбайт на каждую минуту записи. Так например, знакомый

всем звук аккорда, который проигрывается при завершении загрузки ОС

WINDOWS 95 и звучит 6,12 секунды, занимает 135 876 байт.

Информация при записи WAVE-файлов сжимается как аппаратными

входящими в состав звуковой платы, так и программными, входящими в

состав операционной системы, средствами для уменьшения размеров фай-

ла.

 

 

 

Размер файлов зависит прежде всего от частоты квантования, задаю-

щей число выборок (отсчетов) звукового сигнала в единицу времени.

Именно эти выборки представляются АЦП в виде двоичных чисел, несу-

щих информацию о мгновенном значении сигнала в моменты выборок.

Звуковые компакт-диски, к примеру, имеют частоту квантования 44,1 кГц.

Считается (приближенно), что частота квантования должна быть вдвое

выше высшей частоты спектра звуковых сигналов. Практически частота

квантования в 44.1 кГц позволяет записывать (и затем воспроизводить)

весь частотный диапазон звуковых сигналов – от 20 до 20 000 Гц.

Однако для записей умеренного качества достаточен более узкий диа-

пазон частот – например для разборчивой речи от примерно 400 до 3 500

Гц. Поэтому при записи WAVE-файлов предусматривается ряд частот

квантования, чаще всего от 5 кГц до 44-45 кГц, а точность измерения

уровня сигнала может быть выбрана 8 или 16 разрядов. Чем ниже частоты

квантования, чем меньше точность измерения тем меньше (пропорцио-

нально) размер WAVE-файлов и хуже качество воспроизведения звука..

Переход от двухканальной (стереофонической) записи с одноканальной

(монофонической) уменьшает длину звуковых файлов вдвое. Проигрыва-

тели WAVE-файлов обычно автоматически распознают тип записи и час-

тоту квантования.

WAV-файлы обычно используются для записи и воспроизведения ре-

чи или голоса певца, так как они имеют индивидуальную окраску и искус-

ственно создать голос с характеристиками голоса Шаляпина невозможно,

а вернее очень трудно. Хотя в прессе появляются сообщения, что разрабо-

таны программы, которые могут говорить голосом любого человека. Они

сначала анализируют записанные тексты, выявляют индивидуальные осо-

бенности индивидуума, а затем могут синтезировать произвольную речь

или даже песню голосом этого человека.

MIDI-файлы не являются непосредственной записью звуков, а пред-

ставляют собой набор команд, какой музыкальный инструмент, какую но-

ту, какой длительности (и некоторые другие характеристики) использовать

Реальной звуковой информации такие файлы не несут. Они просто указы-

вают, когда и в какой момент должен звучать тот или иной музыкальный

инструмент, по какому каналу, с какой громкостью и какими иными звуко-

выми параметрами. Словом, MIDI-файлы являются набором инструкций

для синтезатора музыкальных звуков. Можно сказать, что они подобны

нотам, по которым исполняется музыкальное произведение – не случайно

есть программы, которые по таким файлам действительно воссоздают нот-

ные записи музыки!

Однако как и сами ноты это не музыка и для получения ее нужен ис-

полнитель и музыкальный инструмент, так и MIDI-файлы требуют для

получения музыки своего инструмента – синтезатора музыки – в постом

случае это звуковая плата компьютера. Принцип синтеза здесь следующий

 

 

– в памяти звуковой платы записываются образцы звучания всех нот не-

скольких инструментов, от трех до двадцати инструментов. В соответствии

с командами из файла, извлекается тот или иной эталон, возможно моди-

фицируется – изменяется тембр, громкость, высота и преобразуется в ана-

логовый сигнал и подается на выходной усилитель.

Эти файлы используются для записи и воспроизведения инструмен-

тальной музыки и генерации музыкального сопровождения и аранжировки

музыкальных произведений.

Такой подход приводит к тому, что MIDI-файлы имеют значительно

меньший размер, чем файлы с информацией о реальных звуках. С частот-

ным диапазоном и частотами квантования размеры MIDI-файлов никоим

образом не связаны. В результате запись даже довольно длинного музы-

кального произведения занимает обычно десятки Кбайт (редко до 150-200

Кбайт). Если преобразовать MIDI- файл размером в 20 кб. В WAV-файл, то

последний будет около 3 Мб. MIDI-файлы поддерживают работу как

обычных музыкальных синтезаторов, использующих частотную модуля-

цию FM (Frequense Modulation), так и более новых волновых синтезаторов

WS.