Lab suono digitale

Da "Fisica, onde Musica": un sito web su fisica delle onde e del suono, acustica degli strumenti musicali, scale musicali, armonia e musica.

Suono analogico e suono digitale

  1. Clicca qui per avviare l'applet e scegli l'onda "seno", attiva il suono, ed usa ripetutamente il pulsante "ricampiona".
    • L'effetto di questo pulsante è di cambiare il numero dei segmenti in cui la funzione è divisa nel tempo. All'inizio sono 1024. Al primo click passano a 32, poi dimezzano ad ogni click successivo.
    • Osserva come si modifica lo spettro: compaiono delle frequenze spurie. Al primo clic compaiono gli armonici 31 e 33, al secondo anche il 15 e il 17, poi il 7 e il 9, e così via. Cioè compaiono sempre il primo armonico a destra e a sinistra della frequenza di campionamento. (per una descrizione più approfondita si veda la pagina sullo spettro dei segnali radio)
    • Vedi quindi che il campionamento digitale del suono (cioè la rappresentazione del suono su intervalli discreti di tempo, anziché nel continuo), introduce armoniche spurie.
  2. Puoi ora aumentare il numero di armoniche usando la barra a destra per osservare che il fenomeno interessa tutto lo spettro.
  3. Seleziona ora l'onda "triangolo", ed usa ripetutamente il pulsante "quantizza".
    • La quantizzazione è il processo con cui si approssima una funzione continua con un insieme discreto di valori. È il processo su cui si basa la digitalizzazione di qualunque segnale (anche non audio). Al primo clic si quantizza su 32 valori, poi si dimezza ad ogni clic. Poiché 32=2^{5}, 16=2^{4}, ecc. si dice che la prima quantizzazione corrisponde ad un audio a 5 bit, a seconda a 4 bit, ecc. Le quantizzazioni comuni nei file audio di qualità sono in genere a 16 o 24 bit.
    • Dunque anche la quantizzazione produce armoniche spurie, cioè artefatti nel segnale. Questo fatto ha una grande rilevanza quando si cerca di comprimere un file (cioè di ridurne il numero di bit). Una buona compressione si ottiene solo quando questi artefatti non sono percepibili (v. bande critiche e mascheramento).
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