Elektronički zvuk - digitalizacija zvuka

Zvučni sadržaj predstavlja značajan prilog bilo kojem multimedijalnom dokumentu. Kako bi se razumjelo djelovanje zvuka u multimedijalnom dokumentu, potrebno je uočiti dvije osnovne vrste zvučnih sadržaja:

Ovisno o kojoj se vrsti radi, primjenjuju se odgovarajući postupci oblikovanja sadržaja koji u prirodnom okruženju nose različita svojstva. Kako je zvuk po svojoj prirodi fizička pojava i predstavlja analogni proces, on se ne može izravno prihvaćati u računalo ili ugrađivati u multimedijalni dokument. Potrebno je provesti proces digitalizacije, tj. pretvorbe iz analognog u digitalni oblik. Prvi pokušaj obrade zvučnih sadržaja pomoću računala kojim se uspješno oblikuje digitalni zvuk nalazimo početkom 1969. godine u instituciji Bell Labs, gdje je uspješno proizveden sintetski zvuk kojeg je proizvelo računalo. Danas su računala široko primijenjena u glazbenoj proizvodnji za izradu i uređivanje glazbe, te izradu fonoteka kojima upravlja računalo.

Zvučni sadržaj u praksi predstavlja analognu pojavu koja traje u vremenu određenim intenzitetom kretanja (amplituda), te se proširuje valovima određene brzine. Čovjek je sposoban čuti te promjene zbog toga što fizički nadražuju čovjekovo osjetilo (sluh). Audio (raznorazni zvučni sadržaji) izvodi poremećaje u zvučnoj masi koja stiže do bubnjića u ljudskom uhu. Parametri kao što su učestalost izmjene pritiska zvučne mase (frekvencija), dužina vremena te visina, određuju sadržaj zvučnih signala od kojih samo jedan dio može čuti ljudsko uho. Ako promatramo frekvenciju zvuka kao učestalost pritiska zvučne mase, tada je poželjno znati da ljudsko uho počinje čuti zvuk (prihvaćati zvučni podražaj) kod 20 ciklusa u sekundi (što odgovara mjeri od 20 Hz - Hertza). Gornja granica se kreće oko 20.000 ciklusa u sekundi (20.000 Hz - 20 KHz). Ovdje je potrebno uočiti razliku od frekvencije zvuka koja predstavlja fizičku mjeru od visine tona koja se isto može prikazati s mjernom jedinicom Hertz (Hz). Iako su ove dvije kategorije slične po svojoj pojavi nisu nikad istovjetne. Ako promatramo zvuk kao različito izraženu fizičku primjenu pritiska zvučne mase (zvučni valovi), tada se uočava donja granica koja predstavlja početak čujnosti zvuka i gornja granica koja predstavlja narušavanje zvuka. Tu se radi o rasponu zvučnog signala izraženom sinusoidalnim valom gdje oblik zvučnog vala postaje temeljni blok zvučnog sadržaja. Postupkom digitalizacije odnosno pretvorbe analognog zvučnog signala u digitalni oblik, zvučni val definira se u binarnom slijedu s gornjom i donjom točkom, te se kod oblikovanja cjelovitog zvučnog sadržaja dobiva niz binarnih vrijednosti koje se mogu ugraditi u računalo.

Osnovna tehnologija zvuka

Zvuk je po svojoj prirodi val koji se širi zrakom u određenom intenzitetu i određenom brzinom. Uobičajena tehnologija koja omogućava prijenos/pohranjivanje zvučnih sadržaja temelji se na preslikavanju ovih pojava na određeni medij zadržavajući i dalje oblik vala, odnosno i dalje je zadržavan analogni oblik.

Informacije predstavljene kontinuiranim valom predstavljaju analogni skup podataka. Svaki zvučni sadržaj sastavljen je u osnovi od tri dijela koji tvore temeljnu strukturu zvučnog vala. Povezivanje ovih elemenata i njihovih odnosa pomoglo je u definiranju postupka njihove pretvorbe u digitalni oblik, pa čak i umjetno proizvođenje zvučnih sadržaja (sintetski zvuk).

Zvuk je u analognom svijetu kontinuirani slijed iskazan u vremenu i određenog raspona. Raspon je moguće približno točno izmjeriti u bilo kojoj vremenskoj točki. Međutim, kod digitalnog zvuka, signal je definiran za točnu vremensku točku i može imati čvrsto definiran broj vrijednosti. Zbog toga se rješenje nalazi u izradi uzorka, koji se najčešće temelji na Teoremu uzoraka gdje se utvrđuje da ako signal sadrži frekvenciju do točke f, tada uzorak mora imati frekvenciju najmanje 2f kako bi se iz uzorka mogla ispravno izvršiti rekonstrukcija izvornog signala. Još u prvim danima digitaliziranog zvuka prihvaćeni su frekvencijski uzorci od 44.1 KHz i 48 KHz koji u potpunosti ispunjavaju zahtjeve rekonstrukcije zvučnih signala u čujnom području čovjeka od 20 KHz.