ZÁZNAM A REPRODUKCE ZVUKU3. část

Základy audiotechniky a videotechniky

Ing. Josef Bartoněk

Olomouc 2012

Magnetooptický disk (Minidisk)

záznam je prováděn změnou magnetizace vhodného materiálu, ale při

zápisu i při čtení je použit laserový paprsek. Magnetooptické disky v sobě

kombinují přednosti magnetického záznamu (nedestruktivní a rychlý

zápis po blocích) i záznamu optického (vysoká hustota zapsaných dat,

jednoduché mechaniky, bezdotykové čtení i zápis…)

Disk je vytvořen z několika vrstev různých materiálů

a značně rozdílnou tloušťku.

Základ tvoří polykarbonátový disk

o tloušťce 1,2 mm, který je průhledný.

Na něm je nanesena vrstva 100 nm

z dielektrického materiálu, další vrstvu

je feromagnetický materiál - 30 nm,

4.vrstva dielektrikum, další je vrstva

z hliníku -slouží k odrazu paprsku, poslední vrstva je ochranný lak.

Při zápisu se využívá spojení světla a magnetismu. Záznam provádí

záznamová hlava (elektromagnet) do

vrstvy feromagnetického materiálu.

Zmagnetování příslušného bodu je

možné jen při jeho nahřátí na Currieho

teplotu (150 - 180 °C). Mžikové nahřátí

provádí paprsek laseru. Záznam je tvořen

řadou zmagnetov. (H) a nezmagnetov. (L)

bodů, seřazených ve spirále (jako u CD).

Při čtení dopadá paprsek laseru na magneticky zorientovaný materiál a

podle směru orientace magnetických částic se mění fáze odráženého světla.

Magnetooptické disky jsou odolné proti vnějším rušivým vlivům a mají

velkou trvanlivost čitelnosti záznamu. Je možné provést až deset milionů

záznamů bez poškození záznamové vrstvy, počet čtení je prakticky

neomezen, životnost záznamu je minimálně 30 let.

Digitální audio formáty

Nekomprimovaný zvukový formát WAV (Waveform audio file format),

byl zaveden pro ukládání zvuku na PC v operačním systému Widows.

Protože se jedná o nekomprimovaný bezeztrátový formát (snadné a

nenáročné zpracování), používá se jako pracovní formát při zpracování

zvuku. Zvukový soubor, obsahuje kromě vlastních PCM dat i informace o

počtu kanálů, bitovém rozlišení, vzorkovacím kmitočtu atd. jejich

používání se stalo i v profesionální praxi naprosto běžným. Standardní

samplovací parametry pro CD audio jsou 16bit/44,1 kHz, cca 1,35 Mb/s.

Komprimované bezztrátové zvukové formáty

Komprimovaný zvukový soubor lze opačným postupem rekonstruovat do

původní podoby, v plné kvalitě za cenu, úspora dat není tak účinná.

Přebytečné bity jsou odstraněny, ale je zaznamenáno, kde chybí. Úspora

je typicky 50%, což není vhodné pro přenosné přehrávače i když se

s rostoucí kapacitou úložného prostoru velmi nároční posluchači

postupně odklání od ztátových kompresí hudby k bezztrátovým.

Některé používané formáty bezztrátové komprese zvuku:

Free Lossless Codec (FLAC) -otevřený formát, komprese je asi 60%, je

rychlejší a rozšířenější než ostatní formáty

Windows Media Audio Lossless (WMA) -formát dostupný v přehrávačích

Windows Media Player verze 9 a 10

Monkey's Audio (APE) -audio kodek s nejlepším kompresním poměrem

Komprimované ztrátové zvukové formáty

Při této kompresi jsou některé informace nenávratně ztraceny a nelze je

zpět rekonstruovat. Nevýhoda určitého zkreslení je bohatě vyvážena velmi

významným zmenšením souboru.

Výrazné zmenšení se dosáhne potlačením dat, která jsou nadbytečná a

zbytečná. (stereofonní signál se shodnou informací v obou kanálech,

omezená slyšitelnost v určité frekvenční oblasti, maskování slabších

signálů).

ztrátová komprimace

Všechny ztrátové kompresní algoritmy pracují na podobném principu, tzv. psychoakustickém modelu, kdy se ze vstupního signálu odebírají ty informace, které člověk neslyší nebo si je neuvědomuje, komprese využívá maskování ve 2 úrovních - frekvenční a časové

Frekvenčního maskování

Všechny frekvence pod prahem

slyšitelnosti se nemusí přenášet

a ze zvukového souboru

mohou být odstraněny

Časové maskováníSilný zvuk neomezí vnímání „slabších“ zvuků jen v kmitočtové oblasti, ale

i v časové. Pokud zazní silný

signál, je naše vnímání dalších

zvuků omezeno na několik desítek

až stovek milisekund i po jeho

ukončení a slabší signály opět

neslyšíme, (poprvé bylo plně použito u MP3)

Nejznámější formáty ztrátové kompese zvuku: 

MP3 – nejrozšířenější zvukový formát ztrátové komprese, využívaný

ve všech multimediálních

přehrávačích -kompresní

algoritmu MPEG-1 s kódov.

layer 3. Kvalita MP3 závisí na

použitém programu pro

kompresi, nejlepším je „Lame“

MP3Pro – inovovaný formát MP3 -zlepšení kvality zvuku  

OGG Vorbis – open-source ztrátový audio kodek, měl nahradit právě MP3

AAC (Advanced Audio Coding) – ztrátový kompresní kodek, nástupce

MP3 v MPEG-2 i MPEG-4, (v iPhone, iPod, PlayStation Sony, Nokia…)

AACplus - označován HE-AAC, velmi pokročilá kompresní technologie,

pro ještě lepší kvalitu zvuku při nízkých datových tocích 

WMA – autor –Microsoft, má výrazně horší kvalitu než MP3 i při stejném

bitrate, uplatnění pouze pro nízké datové toky okolo 64 kbps 

AC3 - Dolby Digital -téměř výhradně na DVD, při vysokém bitrate, když

nezáleží na velikosti souboru, přehraje jej každý DVD přehrávač

Doporučení formátuVšeobecně je doporučován bezztrátový FLAC a ztrátový MP3. U MP3 je

vhodné využít soubory s vyšším sampling rate, nejlépe 320 kBps. Pro

profesionální hudebníky jednoznačně FLAC.

Srovnání formátů