Существует три основных формата звуковых файлов:
• Waveform audio – WAV или WAVE (wave-файлы, имеют расшире-
ние wav);
• Musical Instrument Digital Inrerface – MIDI или MID (midi-файлы,
имеют расширение mid);
• MPEG – на компьютере пользователя имеют расширение .mp3.
WAV-файлы – это полный аналог записи на магнитофонную ленту,
только значения амплитуды сигнала записывается не в аналоговом виде, а
в виде последовательности цифровых кодов, соответствующих значению
амплитуды звукового согнала в каждый момент времени
н
Для записи WAV-файла необходима специальная аппаратура, как пра-
вило это дополнительная звуковая плата компьютера, включающая анало-
го- цифровой преобразователь, который в последовательные моменты вре-
мени замеряет амплитуды сигнала и записывает их в память компьютера в
виде 8-ми
или 16-ти разрядных кодов, и для воспроизведения
цифро-
аналоговый преобразователь, который по записанным кодам, восстанавли-
вает амплитуду согнала, т.е. приводит его к исходному виду. Поскольку
звуковой сигнал записывается в памяти компьютера в виде цифр, его мож-
но корректировать – изменять амплитуду, а значит громкость, отсеивать
шумы, изменять тембр и т. д.
Файлы с расширением .WAV, к сожалению, довольно громоздки – за-
нимают сотни Кбайт на каждую минуту записи. Так например, знакомый
всем звук аккорда, который проигрывается при завершении загрузки ОС
WINDOWS 95 и звучит 6,12 секунды, занимает 135 876 байт.
Информация при записи WAVE-файлов сжимается как аппаратными
входящими в состав звуковой платы, так и программными, входящими в
состав операционной системы, средствами для уменьшения размеров фай-
ла.
Размер файлов зависит прежде всего от частоты квантования, задаю-
щей число выборок (отсчетов) звукового сигнала в единицу времени.
Именно эти выборки представляются АЦП в виде двоичных чисел, несу-
щих информацию о мгновенном значении сигнала в моменты выборок.
Звуковые компакт-диски, к примеру, имеют частоту квантования 44,1 кГц.
Считается (приближенно), что частота квантования должна быть вдвое
выше высшей частоты спектра звуковых сигналов. Практически частота
квантования в 44.1 кГц позволяет записывать (и затем воспроизводить)
весь частотный диапазон звуковых сигналов – от 20 до 20 000 Гц.
Однако для записей умеренного качества достаточен более узкий диа-
пазон частот – например для разборчивой речи от примерно 400 до 3 500
Гц. Поэтому при записи WAVE-файлов предусматривается ряд частот
квантования, чаще всего от 5 кГц до 44-45 кГц, а точность измерения
уровня сигнала может быть выбрана 8 или 16 разрядов. Чем ниже частоты
квантования, чем меньше точность измерения тем меньше (пропорцио-
нально) размер WAVE-файлов и хуже качество воспроизведения звука..
Переход от двухканальной (стереофонической) записи с одноканальной
(монофонической) уменьшает длину звуковых файлов вдвое. Проигрыва-
тели WAVE-файлов обычно автоматически распознают тип записи и час-
тоту квантования.
WAV-файлы обычно используются для записи и воспроизведения ре-
чи или голоса певца, так как они имеют индивидуальную окраску и искус-
ственно создать голос с характеристиками голоса Шаляпина невозможно,
а вернее очень трудно. Хотя в прессе появляются сообщения, что разрабо-
таны программы, которые могут говорить голосом любого человека. Они
сначала анализируют записанные тексты, выявляют индивидуальные осо-
бенности индивидуума, а затем могут синтезировать произвольную речь
или даже песню голосом этого человека.
MIDI-файлы не являются непосредственной записью звуков, а пред-
ставляют собой набор команд, какой музыкальный инструмент, какую но-
ту, какой длительности (и некоторые другие характеристики) использовать
Реальной звуковой информации такие файлы не несут. Они просто указы-
вают, когда и в какой момент должен звучать тот или иной музыкальный
инструмент, по какому каналу, с какой громкостью и какими иными звуко-
выми параметрами. Словом, MIDI-файлы являются набором инструкций
для синтезатора музыкальных звуков. Можно сказать, что они подобны
нотам, по которым исполняется музыкальное произведение – не случайно
есть программы, которые по таким файлам действительно воссоздают нот-
ные записи музыки!
Однако как и сами ноты это не музыка и для получения ее нужен ис-
полнитель и музыкальный инструмент, так и MIDI-файлы требуют для
получения музыки своего инструмента – синтезатора музыки – в постом
случае это звуковая плата компьютера. Принцип синтеза здесь следующий
– в памяти звуковой платы записываются образцы звучания всех нот не-
скольких инструментов, от трех до двадцати инструментов. В соответствии
с командами из файла, извлекается тот или иной эталон, возможно моди-
фицируется – изменяется тембр, громкость, высота и преобразуется в ана-
логовый сигнал и подается на выходной усилитель.
Эти файлы используются для записи и воспроизведения инструмен-
тальной музыки и генерации музыкального сопровождения и аранжировки
музыкальных произведений.
Такой подход приводит к тому, что MIDI-файлы имеют значительно
меньший размер, чем файлы с информацией о реальных звуках. С частот-
ным диапазоном и частотами квантования размеры MIDI-файлов никоим
образом не связаны. В результате запись даже довольно длинного музы-
кального произведения занимает обычно десятки Кбайт (редко до 150-200
Кбайт). Если преобразовать MIDI- файл размером в 20 кб. В WAV-файл, то
последний будет около 3 Мб. MIDI-файлы поддерживают работу как
обычных музыкальных синтезаторов, использующих частотную модуля-
цию FM (Frequense Modulation), так и более новых волновых синтезаторов
WS.
