Что же представляет собой звук в аудио аппаратуре?

В звуковой аппаратуре звук представляется либо непрерывным электрическим сигналом, либо набором цифр (нулей и единиц). Аппаратура, в которой рабочий сигнал является непрерывным электрическим сигналом, называется аналоговой аппаратурой (например, бытовой радиоприемник или стерео усилитель), а сам рабочий сигнал – аналоговым сигналом.

Преобразование звуковых колебаний в аналоговый сигнал можно осуществить, например, с помощью микрофона. Полученный в результате такого преобразования аналоговый аудио сигнал может быть записан на магнитную ленту и впоследствии воспроизведен. Аналоговый сигнал с помощью специального процесса может быть представлен в виде цифрового сигнала – некоторой последовательности чисел. Таким образом, аналоговый звуковой сигнал может быть «введен» в компьютер, обработан цифровыми методами и сохранен на цифровом носителе в виде некоторого набора описывающих его дискретных значений.

Аналоговый или цифровой аудио сигнал – это лишь формы представления звуковых колебаний материи, чтобы иметь возможность анализировать и обрабатывать звук. Непосредственно аналоговый или цифровой сигнал в его исходном виде не может быть «услышан». Чтобы воссоздать звучание, необходимо организовать колебания диффузора громкоговорителя. А чтобы «прослушать» цифровой сигнал, необходимо вернуться от него к аналоговому сигналу.

 Французский математик Фурье (1768-1830) доказал, что любую периодическую функцию можно разложить в ряд (сумму) косинусов и синусов с некоторыми коэффициентами, называемый тригонометрическим рядом Фурье. Алгоритм, названный Быстрое Преобразование Фурье – БПФ (Fast Fourier Transform – FFT). БПФ широко используется во всех областях науки и техники. Звуковой сигнал, любое, даже самое сложное по форме колебание (например, звук голоса человека), можно представить в виде суммы простейших синусоидальных колебаний определенных частот и амплитуд. На рисунке представлен график реальной звуковой волны.

На графике по оси абсцисс откладывается время, а по оси ординат – амплитуда волны (измеренная в децибелах ).

Спектр этого звукового сигнала представлен в виде графика на рис.

На графике спектра по оси абсцисс откладывается частота спектральных составляющих (измеренная в Гц), а по оси ординат – амплитуда этих спектральных составляющих.