Digital Lyd

Definition

Digital lyd er en repræsentation af lyd i digital form, hvor den kontinuerlige analoge lydbølge omdannes til en række binære værdier (1'er og 0'er) gennem processerne sampling. Digital lyd bruges i formater som MP3, CD-lyd og streamingtjenester.  

Sampling

Når der oprettes en digital optagelse fra en analog kilde, er samplingfrekvensen tidsintervallet mellem samplinger, og jo højere det er, desto mindre går der tabt. CD-lyd har f.eks. en standardsamplingfrekvens på 44,1 kHz, hvilket betyder, at der tages 44.100 samplinger hvert sekund. Generelt betyder en højere samplingsfrekvens en højere optagelseskvalitet. Hi-Res Audio (lyd i høj kvalitet) har en samplingfrekvens på 96 kHz eller derover og en bitdybde på mindst 24 bit.  

Nyquist-Shannon Sampling Theorem

Nyquist-Shannon Sampling Theorem siger, at for at digitalisere et analogt signal uden tab af information, skal samplingsfrekvensen være mindst dobbelt så høj som den højeste frekvens i signalet. Dette sikrer, at det originale signal kan genskabes nøjagtigt fra de digitale samples. Eksempelvis Hvis en lyd har en højeste frekvenskomponent på 20 kHz, skal den samples med mindst 40 kHz (to gange 20 kHz) for at sikre, at signalet kan genskabes præcist. Derfor er standard samplingsfrekvensen for CD-lyd 44.1 kHz, som er lidt over det dobbelte af 20 kHz. Hvis samplingsfrekvensen er for lav, opstår der forvrængning kaldet aliasing, hvor høje frekvenser fejlagtigt repræsenteres som lavere frekvenser.

Processen for Digital Lyd

Digital lyd har en simpel process på overfladen, herved forklare jeg den, udefra billedet under.

Optagelse af lyd

På venstre side af billedet er der en person, der taler, og lyden bliver opfanget af en mikrofon (vist ved ikonet ved siden af personen). Mikrofonen omdanner den analoge lyd (lydbølger) til et elektrisk signal, som derefter sendes videre til næste trin.

Digitalisering

Det elektriske signal, som kommer fra mikrofonen, sendes til en enhed (vist som en rektangulær boks med en chip i midten). Denne enhed digitaliserer det analoge signal ved at konvertere det til binære data (1'er og 0'er). Her bliver den analoge lydbølge repræsenteret som digitale værdier.

Opbevaring/Behandling

Den digitaliserede lyd kan enten gemmes på en lagringsenhed (vist som en harddisk i midten) eller behandles videre af processoren (vist som en chip med binære data). Hvis den lagres, kan den senere blive hentet til yderligere behandling eller afspilning.

Konvertering tilbage til analog lyd

Når de digitale data skal afspilles, bliver de sendt tilbage gennem en digital-til-analog konverter (vist som en rektangulær boks på højre side af chippen). Her konverteres de binære data tilbage til en analog lyd, som kan sendes til en højttaler.

Afspilning

Den analoge lyd signal sendes til højttalere (vist ved ikonet for en højttaler og mennesker på højre side af billedet). Højttaleren konverterer det elektriske signal tilbage til lydbølger, som kan høres af mennesker.