דיוק הדגימה

בפרק הקודם דיברנו על טכניקת הדגימה, ועל הקצב שבו יש לדגום. דיברנו על ההשפעות של קצב הדגימה על איכות הצליל, ועל הגודל בזיכרון שתופס הצליל. בפרק זה נוסיף אספקט נוסף של הדגימה והוא דיוק הדגימה.

נניח כעת שאנחנו דוגמים גל קול כלשהו, וכפי שלמדנו אנו משתמשים בקצב הדגימה הסטנדרטי, הלא הוא 44.1 קילו הרץ. בכל דגימה שאנו עושים אנו מקבלים למעשה את גודל האמפליטודה באותו הרגע, נניח לדוגמה שבדגימה השביעית של הצליל (כלומר 0.00015873015873 שניות אחרי התחלת הצליל) קיבלנו שגודל האמפליטודה הוא 0.7984543514576842487344873513579684354357684... מכיוון שגל הקול המקורי הוא אנלוגי, גודל האמפליטודה לא חייב לצאת מספר עגול, הוא אפילו לא חייב לצאת מספר סופי. יכול להיות שגודל האמפליטודה באותו רגע הוא שבר אין סופי כלשהו כמו במקרה שלנו, כפי שמעידות שלוש הנקודות.
כעת ניצבת בפנינו בעיה נוספת, איך מאחסנים במחשב שבר אין סופי ? כיוון שכפי שכבר ציינו, הגודל של הזיכרון של המחשב הוא סופי, אנו לא ממש מאחסנים את השבר האין סופי במחשב, אלא קרוב שלו, ערך הקרוב אליו. כעת נותרנו עם השאלה כמה קרוב ? אם נתייחס לדוגמה שלמעלה, ניתן לאחסן במחשב את הערך 0.7 או 0.7984 או 0.798454351457684248734 וכו'.

כיוון שאנחנו מאחסנים במחשב את המספרים באמצעות שיטה בינארית , את רמת הדיוק ניתן למדוד לפי כמות הביטים שצריך בכדי לאחסן את המספר. ניקח לדוגמה גל סינוס, וננסה להראות איך הוא יראה בקרובים שונים: נניח שעומדים לרשותינו שלשה ביטים בלבד לאחסון האמפליטודה, הרי שניתן למעשה לאחסן רק שמונה ערכים שונים
ואז גל הסינוס יראה בערך כך:

לעומת זאת אם נשתמש בארבעה ביטים , נוכל כבר לאחסן 16 ערכים שונים ואז גל הסינוס יראה פחות או יותר כך:

כלומר, ככל שנשתמש ביותר ביטים, כך נשיג דיוק גבוה יותר, וקירוב טוב יותר של הגל המקורי, אבל גם נצטרך יותר מקום איחסון. לרוב משתמשים בגדלים שהם חזקות של שתיים כאשר, הגדלים הנפוצים הם 8, 16, 24, ו-32 ביט לדגימה (אפילו ב-8 ביט נשיג דיוק גבוה בהרבה מזה שהדגמנו בתרשים למעלה).

16 ביט:      6 ביט:      3 ביט:     משתנה: 

בתור דוגמה ניתן לשמוע גל סינוס המוקלט ב-16 ביט, ב-6 ביט, ב-3 ביט וכן אחד שמשתנה, מתחיל מקצב דגימה של 16 ביט, ומשתנה עד לקצב של 2 ביטים בלבד. מכאן ניתן להתחיל לשמוע איך ניתן להשתמש בקצב הדגימה ליצירת אפקט, אפילו מצליל הסינוס הפשוט ביותר. אנחנו נעסוק יותר ביצירת אפקטים בפרק של עיבוד של צליל.

לסיכום, הראינו שיש שני גורמים שמשפיעים על איכות הצליל הדיגיטלי: הראשון (ועליו עברנו בפרקים הקודמים) הוא קצב הדגימה, או מספר הדגימות שלוקחים בשניה, והשני הוא דיוק הדגימה, או מספר הביטים שאנחנו משתמשים בהם לאחסון כל דגימה. כמובן שלשני הגורמים הנ"ל יש השפעה גם על הגודל של הצליל במחשב (גודל הקובץ) ואנו נפרט על כך יותר בפרק הבא.