Digitalizace analogového signálu

Vzorkování (sampling)

• v pravidelných intervalech změříme velikost napětí
• pro zvuk v CD kvalitě obvykle používáme frekvenci vzorkování 44 nebo 48 kHz, v IP telefonii obvykle nižší (22 kHz, 11 kHz, 8 kHz)
• pro uložení zvuku s frekvencí f je třeba vzorkovací frekvence alespoň 2f (viz také Nyquistův teorém).
• při použití CD kvality (44 kHz) tedy můžeme rekonstruovat maximální frekvenci 22 kHz, což odpovídá zhruba rozsahu, který je schopno vnímat lidské ucho.
• nastavením vzorkovací frekvence tedy omezujeme maximální přenášenou frekvenci zvuku

Diskretizace (kvantování, quantization)

• naměřenou hodnotu zapíšeme jako číslo s omezenou délkou (počet bitů)
• pro zvuk v CD kvalitě obvykle pro zápis hodnoty použijeme 16 bitů, pro IP telefonii stačí opět nižší (8 b)
• pro 16 bitů máme max. 2¹⁶ povolených hodnot.
• tím, že změřenou hodnotu „zaokrouhlíme“ k nejbližší diskrétní hodnotě, vzniká tzv. „kvantizační šum“ (neukládáme přesně hodnotu, kterou jsme naměřili, ale nejbližší povolenou hodnotu)
• počet použitých hodnot udává maximální dosažitelný odstup signál-šum (SNR: sound-to-noise ratio) pro kvantizaci na N bitů podle vzorce

SNR [dB] = 6,02 N - 1,73

Diagram — příklad

• Předpokládáme digitalizaci analogového signálu, jehož časový průběh je na diagramu.
• Snímkovací frekvence je v diagramu naznačena červenými svislými čarami (okamžiky měření na časové ose).
• Používáme kvantování na 4 bity, tedy zvolíme hladiny 0000 ... 1111 (v obrázku zobrazeny jen liché hladiny).