Digitalisering

Du er ute ein fin sommardag. Det er så varmt ute at du er usikker på om du nokon gong har opplevd ein varmare sommardag.

Korleis kan du finne ut om det er tilfelle?

Svaret er enkelt: Du gjer ei måling av temperaturen og samanliknar talverdien frå målinga di mot talverdien frå andre målingar av temperatur som er gjort på andre dagar.

For å få til dette bruker du eit måleinstrument. Måleinstrumentet gjer ei måling av fenomenet du ønskjer å måle og gir deg eit svar på ein skala. Du kan til dømes finne ut at temperaturen er 38 grader celsius denne dagen.

Det du har gjort no, er å digitalisere eit analogt fenomen ved å setje ein talverdi på det. Talet du har funne, kan du lett skrive ned, samanlikne og gjere utrekningar med.

Utgangspunktet for omgrepet digital ligg i denne enkle prosessen og er noko vi har heldt på med i tusenår og gjer kvar dag. Det er heilt nødvendig for å kvantifisere og nøyaktig skildre fenomena vi opplever.

Eit analogt signal er alltid i forandring. Forandringane kan vere store eller små, men dei er alltid der. I eksempelet over gjorde vi ei enkeltmåling av temperatur. Dette kallar vi for eit sampel. Ordet kjem frå engelsk og betyr prøve eller utval. Med det eine sampelet kan vi seie kva temperaturen var nøyaktig i det tidspunktet vi tok han, med den feilmarginen som måleinstrumentet har. Dersom vi ønskjer å finne gjennomsnitt gjennom dagen, må vi ta fleire prøver eller sampel. Til dømes kan vi seie at vi måler signalet kvart tiande minutt.

Dersom vi ser på eit anna analogt signal der forandringane er meir ekstreme, kan vi sjå på eit lydsignal. Lyd som vi menneske kan høyre, er bølgjer i lufta på mellom 20 og 20 000 bølgjer per sekund, eller 20–20 000 Hz (hertz) om du vil. Dersom vi ønskjer å gjere eit digitalt opptak av lyden, treng vi å gjere mange samplingar per sekund. Resultatet kan bli som på biletet under.

Når vi digitaliserer lyd, ønskjer vi at den digitale lyden skal høyrast mest mogleg identisk ut med det originale signalet. Fordi vi bruker ein trinnskala til å måle med, kan vi ikkje gi att det analoge signalet perfekt. Det vi kan gjere, er å gjere mange nok gode målingar til at vi som menneske ikkje klarer å høyre forskjellen.

Val vi tek når vi digitaliserer lyd

Når vi skal digitalisere lyd, er det to viktige val vi må gjere.

• Vi må bestemme kor mange sample vi skal gjere av signalet per sekund. Dette blir òg kalla samplerate. I modellen over vil dette vere talet på stolpar bortover.
• Vi må bestemme kor mange steg skalaen vi måler med skal ha. Dette blir òg kalla bitdjupn. I modellen over vil dette vere kor findelt skalaen er oppover for kvar stolpe.

For lyd er det til dømes vanleg å gjere 48 kHz (48 000 målingar per sekund) med bitdjupn på 24 bit. Dette betyr at vi gjer 48 000 målingar per sekund med lyd, og for kvar måling blir 24 binære tal (bit) brukte for å beskrive lyden akkurat då. Når vi gongar dette saman, blir det 1 152 000 bit per skund, eller 1,152 Mbit/s. Dette kallar vi bitraten når vi arbeider med lyd og video. Omregninga er for eit monosignal, dersom vi skal ha eit stereosignal må vi gjere alt dobbelt. Utan noka form for komprimering vil eitt minutt av lyd ta 17,28 MB med lagringsplass. Ein høgare samplerate og bitdjupn vil krevje meir lagringsplass enn ein lågare.

For å gjere digitalisering av lyd bruker datamaskiner og opptaksutstyr ein komponent som heiter ein ADC (analog-to-digital converter). Når lyden skal spelast av, må han gjerast om til eit analogt signal igjen, og dette skjer med ein DAC (digital-to-analog converter).