Цифровий запис

План

1. Звукова інформація. Історична довідка

2. Сучасні способи запису і відтворення звуку

3. Звукова й екранно-звукова апаратура

1. Звукова інформація. Історична довідка

Звукові технічні засоби навчання – це такі засоби, які складаються з двох частин. Перша - це носії інформації. Друга – це апаратура, за допомогою якої записується і відтворюється звукова інформація.

Носіями звукової інформації є: металевий диск, магнітна стрічка, відеомагнітна стрічка, відеодиск, фонодиск, кіноплівка, навчальна радіопередача.

Записуючи звук на ці носії, можна отримати грамплатівку, магнітний запис, відеомагнітний запис, лазерний відеозапис, лазерний фонозапис, звуковий кінофільм, радіофільм.

Апаратура, за допомогою якої записується і відтворюється звукова інформація: грамофони, патефони, програвачі, електрофони, магнітофони, радіоприймачі, відеомагнітофони, відеопрогравачі, телевізори, звукоперетворюючі пристрої кіноустановок, лазерні фонопрогравачі.

Звукова інформація – це така інформація, яка розрахована на сприймання органами слуху.

Звуковий запис – це фіксування звукових коливань на носії звукової інформації.

Відтворення звукового запису – це відтворення звукових коливань, записаних на носії звукової інформації.

Стирання звукового запису – це вилучення звукових коливань, які нанесені на носій звукової інформації.

Історична довідка

Розвиток запису звукової інформації та відтворення відбувався в такій історичній послідовності:

1807 рік. Англійський фізик Томас Юнг записав звукові коливання камертона на задимленому папері.

1857 рік. Французький вчений Леон Скотт винайшов фоноавтограф, за допомогою якого він одержав на задимленому папері слід звуку у вигляді коливань білої лінії.

Фонограф

1877 рік. Французький поет і вчений Шарль Кро розробив теорію запису звукових коливань та їх відтворення.

1877 рік. Американський винахідник Томас-Альва Едісон винайшов фонограф, за допомогою якого записував і відтворював звук на валику, покритого воском.

1888 рік. Німецький інженер-винахідник Еміль Берлінер винайшов грамофон. В ньому звуконосієм був металевий диск, на який твердим різцем наносилась звукова канавка. З металевих дисків тиражували грамофонні пластинки.

1892 рік. Був удосконалений грамофон, в якому диск обертається за допомогою пружинного механізму. Такий апарат назвали патефон.

1898 рік. Датський фізик Вольдемар Паульсен винайшов телеграфон, який був попередником сьогоднішнього магнітофона. Звук записували на тонкий сталевий дріт. Відтворення було без підсилення, слабке.

1928 рік. Німецький винахідник Пфлеймер винайшов новий звуконосій. На паперову, а потім на пластмасову стрічку наносили шар порошкового заліза, який добре намагнічувався. Подібна стрічка застосовується в сучасних магнітофонах.

1948 рік. В Україні був створений перший в СРСР побутовий магнітофон “Україна”.

1978 рік. Голландська фірма “Філіпс” розробила цифрову систему запису і відтворення звуку, основою якої є компакт-диск XE " компакт-диск ".

1982 рік. Прийняті міжнародні стандарти (рекомендації) на цифрові пластинки, тобто компакт-диски.

1990 рік. Японські фірми “Айва”, “Соні”, “Шарп”, “Технікс”, “Хітачі” та німецька фірма “Грундік” розробили, виробляють і продають цифрові касетні магнітофони.

2. Сучасні способи запису і відтворення звуку

Існує чотири способи запису і відтворення звуку: електромеханічний, оптичний, магнітний і лазерний. Всі вони є електричними. Між ними є багато спільного. У зв’язку з цим всі способи запису звуку можна об’єднати в одну схему, а способи відтворення звуку в другу схему. Розглянемо всі способи запису і відтворення звуку більш конкретно.

Механічний звукозапис

механічний запис звуку

Схема механічного звукозапису (а) і її відтворення (б): 1 — мікрофон; 2 — підсилювач електричних коливань; 3 — носій запису; 4 — рекордер; 5 — різець; 6 — доріжка запису (канавка); 7 — механічна фонограма; 8 — звукознімач; 9 — грамофонна голка; 10 — гучномовець.

При механічному записі звуку голка або різець видавлює або вирізує на поверхні рухомого носія канавку, форма якої відповідає формі записуваних звукових коливань. В процесі відтворення електропрогравачем грамофонна голка, рухаючись по звивині канавки, повторює ці коливання і передає їх або мембрані, випромінюючій звук через рупор, або електромеханічному перетворювачу звукознімача, що виробляє електричні сигнали. Механічний звукозапис вперше практично здійснена в 1877 американським винахідником Томасом Альва Едісоном, який побудував фонограф із записом звуку на валу, обернутому олов'яною фольгою. Надалі фольга була замінена воском. Механічний звукозапис на грамофонних платівках набув широкого поширення через простоту і зручність відтворення звуку в домашніх умовах.

Фотографічний запис

Схема фотографічного запису (а) і її відтворення (б): 1 — мікрофон; 2 — підсилювач електричних коливань; 3 — джерело світла; 4 — модулятор світла; 5 — носій запису (кіноплівка); 6 — доріжка запису (фотографічна фонограма); 7 — фотоелемент; 8 — гучномовець.

При фотографічному звукозаписі у такт із звуковими коливаннями змінюється (модулюється) сила або форма світлового променя, падаючого на рухому кіноплівку. В результаті звук виявляється «сфотографованим». Після хімічного прояву на плівці утворюється затемнена доріжка запису, прозорість або ширина якої змінюється по довжині плівки відповідно до закономірності записаного коливання. Для відтворення звукозапису фотографічну фонограму, яка рухається з тією ж швидкістю, з якою рухалася плівка при записі, просвічують променем світла, що проходить крізь доріжку запису і падаючим на фотоелемент, фотоелемент перетворить коливання сили світла в електричні коливання. Прообразом апаратів фотографічної звукозапис є фотографофон, виготовлений в 1901 німецьким інженером Е. Румером. Фотографічний звукозапис застосовували головним чином в звуковому кіно. Принципи фотографічного звукозапису були покладені в основу роботи синтезатора АНС.

Магнітний запис

Схема магнітного звукозапису (а) і її відтворення (б): 1 — мікрофон; 2 — підсилювач електричних коливань; 3 — магнітна головка; 4 — магнітне поле головки; 5 — носій запису; 6 — магнітна фонограма; 7 — гучномовець. Стрілкою вказаний напрям руху носія запису (магнітної стрічки)/

При магнітному записі в такт із звуковими коливаннями намагнічуються окремі ділянки носія, що рухається через магнітне поле. Поле створюється магнітною головкою, через обмотку якої проходять посилені електричні струми мікрофону. При відтворенні відбувається зворотне перетворення: рухома магнітна фонограма порушує в магнітній головці електричні сигнали. Перший апарат для магнітного звукозапису на сталевий дріт (телеграфон) був запропонований в 1898 данським інженером В. Паульсеном. З 40—50-х рр. 20 століття набув поширення магнітний звукозапис на магнітну стрічку за допомогою магнітофонів, які стали простими і зручними апаратами для виробництва звукозапису у домашніх умовах.

Цифровий запис

Аналогово-цифрове перетворення

Аналогово-цифрове квантування

Перетворення звукового сигналу в цифрову форму полягає у вимірюванні миттєвих значень його амплітуди через рівні проміжки часу і представленні отриманих значень, званих відліками, у вигляді послідовності чисел. Ця процедура називається аналого-цифровим перетворенням, а пристрій для її реалізації - аналого-цифровим перетворювачем (АЦП).

Числа, отримані в результаті аналого-цифрового перетворення, виражаються в двійковій системі числення, тобто у вигляді комбінації двох цифр - нулів (0) і одиниць (1).

Процес перетворення безперервного аналогового сигналу в послідовність його миттєвих значень (виборок) називається дискретизацією. Визначення чисельного значення величини вибірки (відліку) називається квантуванням. Для цього весь діапазон можливих змін амплітуди перетворюваного сигналу ділиться на певну кількість рівнів квантування, яка визначається розрядністю використовуваного при цьому двійкового числа. Чим більше число розрядів квантування, тим менше відстань між рівнями квантування (крок квантування) і тим вище виходить точність перетворення.

Звук від його джерела надходить на мікрофон, в якому енергія звукових коливань перетворюється на енергію електричних коливань звукової частоти. Ці коливання дуже слабкі і їх потрібно підсилити. Для цього використовується підсилювач. У зв’язку з цим електричні коливання з мікрофона надходять до підсилювача і підсилюються.

Далі, в залежності від виду запису, в записуючому пристрої підсилені електричні коливання перетворюються в механічну, оптичну, магнітну, лазерну енергію, яка “пише” звук, тобто залишає “слід” на грамплатівці, кінострічці, магнітній стрічці, компакт-дискові.

Відтворення звуку

При відтворенні звуку відбуваються процеси, зворотні до тих, які відбувалися при запису звуку. При відтворенні звуку відбуваються процеси, які зворотні до тих, які відбуваються при записі звуку.

Звукові коливання, які зафіксовані на грамплатівці, магнітофонній стрічці, оптичній фонограмі, компакт-дискові, надходять до відповідних звуковідтворюючих пристроїв, де перетворюються в електричні коливання звукової частоти. Звідти надходять на підсилювач, де підсилюються і, надійшовши до гучномовця, перетворюються у звукові коливання.