Что собой представляет звук? Как его сгенерировать?

Question

[robertono]

Что собой представляет звук в компьютере? Одна секунда от какой то музыки, например.

Возьмем то же видео. Оно состоит из видео и звука. Видео это в свою очередь картинки, которые меняются по истечении какого то времени (аля кол-во кадров в секунду). Картинка это в свою очередь список пикселей (расположение + цвет).

А из чего состоит звук? Как часто он меняется? (переход к другому звуку, от чего это зависит? У видео это кадры в секунду).

Comments

[Moskus]

Ну что, стало понятнее? Если нет - спрашивайте, попытаюсь объяснить подробнее.

Answer 1

[Moskus]

Звук в какой-то среде (воздухе, воде или твердом теле) - это колебания давления, то есть распространяющиеся в пространстве от источника последовательности перепадов более высокого и более низкого давления.

Звук в компьютере - это условно (то есть от максимума до минимума) закодированная последовательность положений детали звуковоспроизводящего устройства, например - мембраны динамика. Величина отклонения от нулевого положения - амплитуда, количество промежуточных положений в секунду - частота дискретизации.

Когда говорят, что на CD звук закодирован в формате "16 бит 44 кГц", это означает, что положение мембраны динамика кодируется 44 тысячи раз в секунду и между крайними положениями - 2^16, то есть 65535 положений.

При воспроизведении звука, каждое такое значение от 0 до 65535 преобразуется цифро-аналоговым преобразователем звуковой карты в значение напряжения, подаваемого на динамики. А динамики исправно создают колебания давления в воздухе.

Тон - это действительно частота колебаний, но чистый тон, когда звук - чистые синусоидальные колебания - это большая редкость. На самом деле, синус - большая редкость. Откройте любую аудиозапись в каком-нибудь звуковом редакторе, посмотрите при максимальном увеличении на форму сигнала. Вот, в общем случае оно как-то так и выглядит.

Answer 2

[Василий]

Звук, это частота (Hz) и длительность, в остальном, все так же.
Вот неплохая статья на тему.

Comments

[robertono]

Я в звуке не силен, по физике не особо пока подробно затрагивали его. Т.е. только из за частоты мы имеем такую большую палитру звуков? А высота звука это отдельный параметр или он привязан к частоте? А хотя нет, кажется чем больше частота, тем больше высота. Так же как палитра из трех RGB цветов?

[robertono]

А вот за статью большое спасибо

[Сергей Протько]

robertono: по поводу "палитры" - звук штука сложная, есть основной тон, обертона и прочее, сумма всех этих колебаний дает нам звук. Если хотите подробнее - то вот: asmir.info/lib/acoustics4.htm

С цветом так же, у вас есть в мониторе 3 световых фильтра, красный, зеленый и синий, которые в зависимости от интенсивности каждой компоненты пропускают больше/меньше света (выпускается подсветкой монитора) конкретной части спектра.

Answer 3

[Владимир Мартьянов]

Звук - продольная волна в некоторой среде. Формируется путем колебания некоторого тела, в случае с компьютером - мембраны под воздействием электрического тока. Ток порождает в обмотке переменное магнитное поле, оно взаимодействует с постоянным и возникают колебания.

Answer 4

[xmoonlight]

Звук (или звуковая волна) - это волновые колебания воздушной массы, вызванные колебаниями твёрдого тела, помещённого внутрь этой воздушной массы.

Электронный синтез звука (синтезатор, электронный звук) - синусоидальная смена напряжения для последующего электромагнитно-механического преобразования, например, колебания мембраны динамика акустической колонки или наушника, с течением времени.

Громкость - амплитуда колебаний.
Тон - частота колебаний.

Answer 5

[Everything_is_not_so_bad]

Если о теории синтеза цифрового звука, то стоит почитать Википедия: Кодирование звуковой информации.
Для практики программирования звука - стоит поискать примеры для библиотеки PortAudio. Есть вводная статья к ней: Как воспроизвести непрерывные звуковые данные?
Если речь о программировании игр, то обычно проигрывают ранее записанный звук. Звук может быть проигран как звуковой поток, а также синтезатором MIDI в качестве команд для набора музыкальных инструментов.