Nyquistův–Shannonův teorém říká, že pro správné digitální zachycení signálu je nutné vzorkovat alespoň dvojnásobkem nejvyšší frekvence, kterou chceme uložit. Vzhledem k tomu, že člověk dokáže vnímat zvuk přibližně do 20 kHz, měla by být minimální vzorkovací frekvence kolem 40 kHz. Proto je u zvukového záznamu tato hodnota považována za spodní hranici. CD používá frekvenci 44,1 kHz, která poskytuje určitou rezervu, a mnoho moderních audiozařízení pracuje dokonce se vzorkovací frekvencí 48 kHz.
pozor na pojem vzorkovací frekvence vs bitová hloubka zvuku
Pojmy vzorkovací frekvence a bitová hloubka se mohou snadno splést, proto je dobré si je jasně odlišit:
- Vzorkovací frekvence vyjadřuje, kolik jednotlivých vzorků signálu se pořídí během jedné sekundy. Jinými slovy určuje jejich počet v časové ose (osa x).
- Bitová hloubka popisuje, z kolika možných hodnot může být každý jednotlivý vzorek složen. Udává tedy počet úrovní, které může mít amplituda jednoho vzorku (osa y).
Jaká vzorkovací frekvence je považována za dostatečnou?
Podle Nyquistova–Shannonova teorému musí být zvuk vzorkován alespoň dvojnásobkem nejvyšší slyšitelné frekvence, aby digitální záznam zněl lidskému uchu nerozeznatelně od původního analogového signálu. Proto se jako minimální hodnota uvádí přibližně 40 kHz, což znamená, že během jedné sekundy se pořídí 40 000 vzorků zvuku.
Pro příklad: audio na CD využívá vzorkovací frekvenci 44,1 kHz. Při práci se zvukem v počítači se nejčastěji setkáme s 48 kHz, a profesionální nahrávací studia často sahají i po vyšších frekvencích, například 64 kHz nebo 96 kHz, aby zachytila ještě více detailů.
Bitová hloubka zvuku
Aby bylo možné jednotlivé vzorky převést do digitální podoby, tedy vyjádřit je pomocí jedniček a nul, musí mít každý vzorek určitou číselnou hodnotu v předem daném rozsahu. Jednoduše řečeno — každý „sloupec“ vzorku musí odpovídat určité úrovni hlasitosti v pevně stanovené škále, například od 1 do 256.
Tento rozsah určuje právě bitová hloubka, která rozhoduje o tom, kolik různých úrovní může jednotlivý vzorek nabývat. Čím vyšší bitová hloubka, tím přesněji lze amplitudu zvuku zachytit.
| Bitová hloubka | Počet úrovní | Zvuková kvalita | Využití |
| 8 bitů | 256 | hrubý, šumivý,málo kvalitní zvuk | staré hry, retro zvuk starých rádií, tranzistorových přijímačů a magnetofonů |
| 16 bitů | 65 536 | vyvážený, čistý, kvalitní zvuk | běžná hudba, norma pro jeden monokanál hudebního CD |
| 24 bitů | 16 777 216 | velmi čistý, dynamický a přesný zvuk | profesionální studiový zvuk, mastering nahrávek zpěváků a hudebníků |
Velikost zvukového záznamu je násobkem bitové hloubky zvuku a vzrokovací frekvence.
44 100 vzorků *16 bitů = 705 600 bit/s přepočet 0,7056 Mbit/s pro mono záznam. Stereo: 0,7056 × 2 = 1,4112 Mbit/s
Přepočet na kB/s
Máme 705 600 bit/s, 1kb = 1 000 bitů takže 705 600/1000=705,6 Kb/s
1 byte =8 bitů takže 705 600/8 = 88 200 B/s
1kB = 1000 B takže 88 200/1000 = 88,2Kb/s mono záznamu x 2 = 176,2 Kb/s stereo
Pro úplnost 44,1 kHz/16 bit/stereo
Hi there, just changed into aware of your blog thru Google, and located that it is really informative. I am going to be careful for brussels. I’ll be grateful for those who proceed this in future. A lot of people can be benefited from your writing. Cheers!