b'\n_START_ARTICLE_\nDigitaalne heli\n_START_SECTION_\n\xc3\x9clevaade\n_START_PARAGRAPH_\nDigitaalset helitehnoloogiat kasutatakse t\xc3\xa4nap\xc3\xa4eval heli, sh muusika, raadiosaadete, heliefektide ja muu lindistamiseks, t\xc3\xb6\xc3\xb6tlemiseks, masstootmiseks, levitamiseks ja salvestamiseks. Kaasaegne internetip\xc3\xb5hine muusika levitamine toimib digitaalsalvestiste ja andmete pakkimise p\xc3\xb5hjal.\xc2\xa0_NEWLINE_Muusika k\xc3\xa4ttesaadavus failidena on m\xc3\xa4rkimisv\xc3\xa4\xc3\xa4rselt v\xc3\xa4hendanud muusika levitamise kulusid. Enne digitaalset heli levitati ja m\xc3\xbc\xc3\xbcdi muusikat f\xc3\xbc\xc3\xbcsilisel kujul, kassettide ja plaatide n\xc3\xa4ol.\xc2\xa0_NEWLINE_T\xc3\xa4nu digitaalsele helile ja v\xc3\xb5rgus levitamise s\xc3\xbcsteemidele nagu iTunes, m\xc3\xbc\xc3\xbcvad ettev\xc3\xb5tted tarbijatele digitaalseid helifaile, mis saadakse k\xc3\xa4tte interneti vahendusel.\xc2\xa0Digitaalse heli interneti vahendusel levitamine on palju odavam kui f\xc3\xbc\xc3\xbcsilise koopia salvestamine, pakendamine ja poodidesse saatmine._NEWLINE_Analoog helis\xc3\xbcsteem salvestab helisid ja kujutab nende laineid elektriliselt, kasutades selleks muundurit, n\xc3\xa4iteks mikrofoni.\xc2\xa0Seej\xc3\xa4rel heli kas salvestatakse, nagu ka f\xc3\xbc\xc3\xbcsilisel kujul, v\xc3\xb5i edastatakse.\xc2\xa0Heli m\xc3\xa4ngimise jaoks on protsess vastupidine: signaali v\xc3\xb5imendatakse ja siis teisendatakse tagasi f\xc3\xbc\xc3\xbcsilisteks laineteks valjuh\xc3\xa4\xc3\xa4ldi kaudu.\xc2\xa0_NEWLINE_Analoogheli s\xc3\xa4ilitab oma laineomadused kogu salvestamise, muundamise, kopeerimise ja v\xc3\xb5imendamise k\xc3\xa4igus. Analoogheli on elektriskeemide ja sellega seotud seadmete omaduste t\xc3\xb5ttu m\xc3\xbcratundlik.\xc2\xa0_NEWLINE_Digitaalse s\xc3\xbcsteemi h\xc3\xa4ired ei l\xc3\xb5ppe m\xc3\xa4rgatava veana, v\xc3\xa4lja arvatud juhul, kui h\xc3\xa4ire on nii suur, et s\xc3\xbcmbolit loetakse mingi teise s\xc3\xbcmbolina, v\xc3\xb5i s\xc3\xbcmbolite j\xc3\xa4rjekorda h\xc3\xa4iritakse.\xc2\xa0Seet\xc3\xb5ttu on \xc3\xbcldiselt v\xc3\xb5imalik t\xc3\xa4iesti veatu digitaalne helis\xc3\xbcsteem, kus ei esine heli teisendamisel m\xc3\xbcra ega moonutusi._NEWLINE_Digitaalset helisignaali on v\xc3\xb5imalik kodeerida, parandamaks vigu, mis v\xc3\xb5ivad tekkida signaali salvestamisel v\xc3\xb5i edastamisel, kuid see ei ole otseselt digitaalse heli tekitamise protsessi osa.\xc2\xa0Seda tehnikat nimetatakse "kanalikodeerimiseks" ning see on h\xc3\xa4davajalik bittide t\xc3\xa4psuse s\xc3\xa4ilitamiseks digitaalse heli salvestamisel.\xc2\xa0\n_START_SECTION_\nAjalugu\n_START_PARAGRAPH_\nImpulss-koodmodulatsioon leiutati umbes 80 aastat tagasi, kui Alec Reeves, t\xc3\xb6\xc3\xb6tades ITT (International Telephone and Telegraph) heaks tegi ettepaneku, et selle asemel, et esitada heli sujuvalt muutuva elektrisignaalina (originaalheli "analoogina"), oleks v\xc3\xb5imalik v\xc3\xb5tta pingest perioodilisi hetkv\xc3\xa4\xc3\xa4rtusi ja salvestada neid kui binaarnumbrite jada. Reeves m\xc3\xb5istis, et neid hetkv\xc3\xa4\xc3\xa4rtusi oleks v\xc3\xb5imalik ainult teatud t\xc3\xa4psusega m\xc3\xb5\xc3\xb5ta, kuid ta arvas, et m\xc3\xb5\xc3\xb5tevigade amplituudid oleksid v\xc3\xa4hem m\xc3\xa4rgatavad kui analoogsignaali puhul elektrim\xc3\xbcra ja tolleaegsete seadmete kvaliteedi poolt tekitatavad vead._NEWLINE_Mida Reeves ei kaalunud (ja mille jaoks puudusid katsetamismeetodid) oli see, et kas need v\xc3\xa4iksemad vead oleks rohkem v\xc3\xb5i v\xc3\xa4hem h\xc3\xa4irivad, kui suhteliselt healoomuline sahin, mis k\xc3\xa4is kaasas analoogsignaaliga. Sellest hoolimata oli tema ideede ulatus muljetavaldav ja kui ta need 1937. aastal patenteeris, siis ta v\xc3\xa4itis, et kui hetkv\xc3\xa4\xc3\xa4rtuste peal ei rakendata \xc3\xbchtegi matemaatilist tehet, siis s\xc3\xb5ltub digitiseeritud heli kvaliteet vaid kasutatavatest A-D ja D-A muunduritest. See oli sel ajal v\xc3\xa4ga julge v\xc3\xa4ide, kuid on osutunud \xc3\xb5igeks._NEWLINE_Reevesi ideed p\xc3\xb5hinesid, oli ta sellest teadlik v\xc3\xb5i mitte, tublisti suhteliselt uuel matemaatika harul, milleks oli diskreetajastusega signaali t\xc3\xb6\xc3\xb6tlus, mille k\xc3\xb5ige olulisemaks v\xc3\xa4ljundiks on diskreetimisteoreem. Diskreetimisteoreem p\xc3\xbcstitati esmaselt juba 1915. aastal ning v\xc3\xa4idab, et kui signaal ei sisalda k\xc3\xb5rgemaid sagedusi kui "B" (ribalaius), siis on v\xc3\xb5imalik seda signaali t\xc3\xa4ielikult kindlaks teha regulaarsete vahedega diskreetide abil, juhul, kui diskreetimissagedus on k\xc3\xb5rgem kui 2 \xc3\x97 B. See t\xc3\xa4hendab, et kui on tarvis diskreetida helisignaali, mille k\xc3\xb5rgeim sagedus on 20\xc2\xa0kHz, siis on mis tahes sagedus \xc3\xbcle 40\xc2\xa0kHz selle jaoks piisav._NEWLINE_Siis, kui Reeves oma ideed patenteeris, ei olnud v\xc3\xb5imalik diskreete piisavalt kiiresti salvestada, et katta \xc3\xa4ra kogu inimeste kuuldavate sageduste vahemikku, milleks peetakse \xc3\xbcldiselt 20\xc2\xa0Hz - 20\xc2\xa0kHz. See muutus aastal 1947, kui leiutati transistor. Kuigi esimesed transistorid olid liiga aeglased, siis veerand sajandit tehnoloogilist arengut viisid transistorid kiirusteni, millega olid v\xc3\xb5imalikud digitaalsed heliseadmed._NEWLINE_Esimene kaubanduslik digitaalne diktofon, Soundstream, ilmus 1975. aastal ja kasutas kahte seadet, et lindistada: PCM konverterit, mis diskreetis sisendsignaali ja seej\xc3\xa4rel muundas numbrid video t\xc3\xbc\xc3\xbcpi signaaliks ning videosalvesti piisava ribalaiusega (\xc3\xbcle 1\xc2\xa0MHz), mis oli vajalik nende andmete salvestamiseks.\n_START_SECTION_\nDigitaalseks diskreetimine\n_START_PARAGRAPH_\nK\xc3\xb5ik helid, mida me kuuleme, on \xc3\xb5hus liikuvad r\xc3\xb5hulained. Alates Thomas Edisoni tutvustatud esimesest fonograafist 1877. aastal, on v\xc3\xb5imalik neid r\xc3\xb5hulaineid j\xc3\xa4\xc3\xa4dvustada f\xc3\xbc\xc3\xbcsilisel kandjal ning seej\xc3\xa4rel neid taasluua, neid samu r\xc3\xb5hulaineid hiljem uuesti genereerides. _NEWLINE_Analoogsalvestusseadmed nagu fonograaf kujutavad lainekuju otse, kasutades soone s\xc3\xbcgavust plaadil v\xc3\xb5i magneetumuse ulatust lindi puhul. Analoogsalvestised suudavad taastekitada m\xc3\xa4rkimisv\xc3\xa4\xc3\xa4rseid erinevaid helisid, kuid ta kannatab ka m\xc3\xbcraprobleemide all. Iga kord, kui analoogsalvestist kopeeritakse, tekib sinna rohkem m\xc3\xbcra, mis v\xc3\xa4hendab salvestise kvaliteeti. Seda m\xc3\xbcra saab v\xc3\xa4hendada, kuid mitte t\xc3\xa4ielikult k\xc3\xb5rvaldada._NEWLINE_Digitaalsalvestus toimib erinevalt: lainekujust v\xc3\xb5etakse perioodiliselt hetkv\xc3\xa4\xc3\xa4rtused, millele seatakse vastavusse t\xc3\xa4psed arvud. Digitaalsalvestiste kvaliteet, olgu need kompaktkettal (CD), digitaalhelikassetil (DAT) v\xc3\xb5i arvutis, ei lange aja jooksul ning neid salvestisi on v\xc3\xb5imalik t\xc3\xa4iuslikult kopeerida, ilma kopeerimise k\xc3\xa4igus uut m\xc3\xbcra tekitamata._NEWLINE_Lisaks on v\xc3\xb5imalik digitaalheli korral kasutada mitmeid digitaalseid efekte, n\xc3\xa4iteks simuleerida kaja, tuua esile teatud sagedusi v\xc3\xb5i muuta helik\xc3\xb5rgust.\n_START_SECTION_\nDigitaalse heli kvaliteet\n_START_PARAGRAPH_\nDigitaalse helisalvestise kvaliteet s\xc3\xb5ltub suuresti kahest tegurist: diskreetimissagedusest ja bitis\xc3\xbcgavusest. Diskreetimissageduse suurendamine parandab salvestise kvaliteeti, kuid suurendab \xc3\xbchtlasi kasutatavat andmemahtu.\n_START_SECTION_\nDiskreetimissagedused\n_START_PARAGRAPH_\nDiskreetimissagedusi m\xc3\xb5\xc3\xb5detakse hertsides (Hz), v\xc3\xb5i ts\xc3\xbcklites sekundis. See v\xc3\xa4\xc3\xa4rtus t\xc3\xa4histab lainekuju esitamisel sekundis talletatud hetkv\xc3\xa4\xc3\xa4rtuste arvu. K\xc3\xb5rgemad diskreetimissagedused v\xc3\xb5imaldavad esitada k\xc3\xb5rgemaid helisagedusi. Tingimusel, et diskreetimissagedus on enam kui kaks korda suurem k\xc3\xb5rgeimast helisagedusest, on v\xc3\xb5imalik lainekuju digitaalsete diskreetide p\xc3\xb5hjal t\xc3\xa4pselt taastada._NEWLINE_Sagedusi, mis on alla poole diskreetimissageduse ei ole v\xc3\xb5imalik digitaalselt diskreetidena t\xc3\xa4pselt esitada. Sellised sagedused tuleb olemasolu korral enne heli digitaalseks teisendamist eemaldada. "Pool diskreetimissagedust" kujutab endast seega \xc3\xbclempiiri, mida nimetatakse Nyquisti sageduseks ja analoog lainekuju sagedus peab olema t\xc3\xa4ielikult allpool seda piiri, et seda oleks v\xc3\xb5imalik korrektselt digitaalselt esitada. Analoogsignaalid, mille sagedused on selle piiriga v\xc3\xb5rdsed v\xc3\xb5i k\xc3\xb5rgemad, ei ole diskreetides esitatavad ning tekitavad moonutust, mida nimetatakse sakilisuseks._NEWLINE_Inimk\xc3\xb5rv on tundlik helidele vahemikus umbes 20 \xe2\x80\x93 20 000\xc2\xa0Hz. Helid v\xc3\xa4ljaspool neid piire ei ole kuuldavad. Seet\xc3\xb5ttu on diskreetimissagedus 40 000\xc2\xa0Hz absoluutne miinimum, esitamaks k\xc3\xb5iki inimesele kuuldavaid helisid. K\xc3\xb5rgemaid sagedusi kasutatakse tavaliselt Nyquisti sageduse \xc3\xbcmber tekkiva sakilisuse filtreerimiseks. Seda nimetatakse \xc3\xbclediskreetimiseks._NEWLINE_Heli kandvad CD-plaadid kasutavad diskreetimissagedust 44 100\xc2\xa0Hz. Inimk\xc3\xb5ne on arusaadav isegi siis, kui k\xc3\xb5ik sagedused \xc3\xbcle 4000\xc2\xa0Hz eemaldada. Telefonid edastavad ainult sagedusi vahemikus 200\xe2\x80\x934000\xc2\xa0Hz. Seet\xc3\xb5ttu on levinud diskreetimissageduseks 8000\xc2\xa0Hz, mida nimetatakse vahepeal k\xc3\xb5nekvaliteediks. Tasub m\xc3\xa4rkimist, et Nyquisti sagedusel on tarvis v\xc3\xa4ga j\xc3\xa4rsku filtreerimist, et signaale sellest piirist k\xc3\xb5rgemal ei teisendataks tagasi kuuldavale sagedusele ja ei tekiks sakilisusest tulenevaid moonutusi._NEWLINE_K\xc3\xb5ige tavalisemateks diskreetimissagedusteks\xc2\xa0hertsides on 8000, 16 000, 22 050, 44 100, 48 000, 96 000 ja 192 000. Diskreetimissagedustest r\xc3\xa4\xc3\xa4gitakse ka kilohertsides. Niisiis \xc3\xbchikutes kHz on levinumad sagedused 8\xc2\xa0kHz, 16\xc2\xa0kHz, 22,05\xc2\xa0kHz, 44,1\xc2\xa0kHz, 48\xc2\xa0kHz, 96\xc2\xa0kHz ja 192\xc2\xa0kHz._NEWLINE_K\xc3\xb5ige levinum diskreetimissagedus on 44100\xc2\xa0Hz._NEWLINE_Paremal oleval joonisel (Pilt 2) on vasakul madal diskreetimissagedus ja paremal k\xc3\xb5rge diskreetimissagedus (st. suure eraldusv\xc3\xb5imega):\n_START_SECTION_\nBitis\xc3\xbcgavus\n_START_PARAGRAPH_\nTeine helikvaliteedi m\xc3\xb5\xc3\xb5dis on bitis\xc3\xbcgavus, mida m\xc3\xb5\xc3\xb5detakse tavaliselt \xc3\xbche diskreedi kujutamiseks kasutatavate arvutibittide arvuna. Mida rohkem bitte diskreedi kohta, seda t\xc3\xa4psem on iga diskreedi esitus. Bittide arvu suurendamine suurendab \xc3\xbchtlasi lindistuse d\xc3\xbcnaamilist diapasooni, ehk teisis\xc3\xb5nu, k\xc3\xb5ige valjema ja vaiksema helitugevuse suhet._NEWLINE_D\xc3\xbcnaamilist diapasooni m\xc3\xb5\xc3\xb5detakse detsibellides. Inimk\xc3\xb5rv tajub helisid, mille d\xc3\xbcnaamiline diapasoon on v\xc3\xa4hemalt 90\xc2\xa0dB, kuid kui v\xc3\xa4hegi v\xc3\xb5imalik, siis on hea m\xc3\xb5te salvestada digitaalset heli d\xc3\xbcnaamilise diapasooniga, mis on palju suurem kui 90\xc2\xa0dB, et oleks v\xc3\xb5imalik liiga vaikseid helisid v\xc3\xb5imendada. Tasub m\xc3\xa4rkimist, et kuigi \xc3\xbcldiselt on v\xc3\xb5imalik madalatel helitugevustel salvestatud signaale kogu olemasoleva d\xc3\xbcnaamilise diapasooni \xc3\xa4ra kasutamiseks v\xc3\xb5imendada, ei kasutata madalate signaalide salvestamisel \xc3\xa4ra kogu saadavat bitis\xc3\xbcgavust. Seda resolutsiooni kaotust ei ole v\xc3\xb5imalik lihtsalt digitaalse lainekuju normaliseerimisega tasa teha._NEWLINE_Levinud bitis\xc3\xbcgavused ja nende vastavad d\xc3\xbcnaamilised diapasoonid:_NEWLINE_8-bitine t\xc3\xa4isarv: 48\xc2\xa0dB_NEWLINE_16-bitine t\xc3\xa4isarv: 96\xc2\xa0dB_NEWLINE_24-bitine t\xc3\xa4isarv: 145\xc2\xa0dB_NEWLINE_32-bitine ujukomaarv: praktiliselt l\xc3\xb5pmatu dB_NEWLINE_Tasub m\xc3\xa4rkimist, et riistvara ja sisend-v\xc3\xa4ljundmuundurite suutlikkuse t\xc3\xb5ttu on d\xc3\xbcnaamilisel diapasoonil praktilised piirangud. Nende t\xc3\xb5ttu on 16-bitise s\xc3\xbcgavuse korral on praktiline piir pigem 90\xc2\xa0dB kandis. M\xc3\xb5ned formaadid, nagu n\xc3\xa4iteks ADPCM, kasutavad kokkusurutud 4-bitiseid diskreete, imiteerimaks 16-bitist heli. Audio-CD plaadid ja enamik heliformaate kasutab 16-bitiseid t\xc3\xa4isarve. K\xc3\xb5rval oleval pildil (Pilt 3) vasakul pool on madala bitis\xc3\xbcgavusega formaat ja paremal on formaat rohkemate bittidega. Kui m\xc3\xb5elda diskreetimissagedusest kui vahest vertikaalsete joonte vahel graafikul, siis bitis\xc3\xbcgavus on vahe horisontaalsete joonte vahel.\n_START_SECTION_\nMaksimumide k\xc3\xa4rpimine\n_START_PARAGRAPH_\n\xc3\x9cheks digitaalse heli piiranguks on, et see ei suuda k\xc3\xa4sitleda helilaineid, mis \xc3\xbcletavad \xc3\xbclempiirid, millega t\xc3\xb6\xc3\xb6tamiseks on antud heliformaat m\xc3\xb5eldud. Kui lindistatakse signaal, mis \xc3\xbcletab maksimumv\xc3\xa4\xc3\xa4rtust, siis diskreedid v\xc3\xa4ljaspool \xc3\xbclem- v\xc3\xb5i alampiire k\xc3\xa4rbitakse vastava piirv\xc3\xa4\xc3\xa4rtuseni, nagu on n\xc3\xa4idatud paremal oleva pildi peal (Pilt 4)._NEWLINE_N\xc3\xb5nda k\xc3\xa4rbitud heli k\xc3\xb5lab moonutatult ja rohmakalt. Kuigi on olemas m\xc3\xb5ned meetodid, mis suudavad k\xc3\xb5rvaldada osa k\xc3\xa4rpimisest tekkinud m\xc3\xbcra, on alati eelistatav k\xc3\xa4rpimist lindistamise ajal v\xc3\xa4ltida.\n_START_SECTION_\nHelifailide maht\n_START_PARAGRAPH_\nHelifailid on v\xc3\xa4ga suured. Pakkimata helifaili suuruse m\xc3\xa4\xc3\xa4ramiseks tuleb korrutada diskreetimissagedus (nt 44 100\xc2\xa0Hz) bitis\xc3\xbcgavusega (nt 16 bitti), audiokanalite arvuga (stereo puhul 2) ja sekundite arvuga. T\xc3\xa4ielikult t\xc3\xa4is kirjutatud 74 minutiline stereo audio CD kasutab \xc3\xbcle 6 miljardi biti. Jagades selle arvu kaheksaga, j\xc3\xb5uame baitide arvuni. Audio CD plaat mahutab natuke alla 800 megabaidi (MB).\n_START_SECTION_\nTihendatud heli\n_START_PARAGRAPH_\nKuna digitaalsed helifailid on nii suured, kasutati t\xc3\xbc\xc3\xbcpiliselt kus v\xc3\xa4hegi v\xc3\xb5imalik v\xc3\xa4hendatud diskreetimissagedusega helifaile. See muutus aastal 1991, kui tuli v\xc3\xa4lja MP3 (MPEG I, layer 3) standard. MP3 on kadudega pakkimismeetod, mis v\xc3\xb5ib oluliselt v\xc3\xa4hendada helifaili mahtu \xc3\xbcllatavalt v\xc3\xa4ikese m\xc3\xb5juga heli kvaliteedile. \xc3\x9cks sekund CD-kvaliteediga heli v\xc3\xb5tab enda alla 1,4 megabitti, samas kui levinud bitikiirus MP3 failide jaoks on 128 kbit/s, mis on \xc3\xbcle 10x v\xc3\xa4iksem! MP3 "viskab \xc3\xa4ra" lainekuju puudutavaid detaile, millele inimesed ei ole eriti tundlikud. K\xc3\xb5ik MP3-failid ei ole samasugused; erinevad ps\xc3\xbchhoakustilised mudelid inimestest viivad erinevate tajutavate moondusteni._NEWLINE_Heade k\xc3\xb5laritega suudab enamik inimesi teha vahet 128 kbit/s MP3-vormingul ja tihendamata CD kvaliteediga helifailil. 256 kbit/s ja 320 kbit/s MP3-failid on populaarsemad audiofiilide seas, kes soovivad k\xc3\xb5rgemat helikvaliteeti._NEWLINE_Tihendatud kadudega helivorminguid on teisigi. N\xc3\xa4iteks Ogg Vorbise vorming, mis sarnaneb MP3-vorminguga, kuid on t\xc3\xa4iesti patendivaba standard. Aegamisi on Ogg Vorbise vormingu kvaliteet MP3 kvaliteedi \xc3\xbcletanud ning vorming ise on paindlikum, mis t\xc3\xa4hendab, et seda on v\xc3\xb5imalik veelgi parendada. OGG Vorbis on suurep\xc3\xa4rane valik oma heli jaoks, aga reaalsus on see, et paljud seadmed nagu iPodid ja muud kaasaskantavad helim\xc3\xa4ngijad toetavad MP3-vormingut, kuid mitte Ogg Vorbist._NEWLINE_Teiste tuntud pakkimismeetodite hulka kuuluvad Sony MiniDisc salvestite kasutatav ATRAC, Windows Media Audio (WMA) ja AAC.\n_START_SECTION_\nKadudeta tihendus\n_START_PARAGRAPH_\nKadudeta tihendus v\xc3\xa4hendab faili mahtu ilma kvaliteeti kaotamata. Seda n\xc3\xa4iliselt maagilist meetodit failimahu v\xc3\xa4hendamiseks on v\xc3\xb5imalik rakendada ka helifailidele. Kui MP3 kasutab kadudega pakkimist, siis on uuemad pakkimisalgoritmid nagu n\xc3\xa4iteks FLAC ja Apple Lossless compression suutelised looma kadudeta tihendatud helifaile._NEWLINE_Selline pakkimine p\xc3\xb5him\xc3\xb5tteliselt kirjutab algse faili andmed efektiivsemalt \xc3\xbcmber. Kuid kuna kvaliteet ei lange on nende meetoditega pakitud helifailid t\xc3\xbc\xc3\xbcpiliselt palju suuremad kui helifailid, mida on pakitud kadudega pakkimisega. N\xc3\xa4iteks kadudega tihendatud helifail v\xc3\xb5ib olla originaalist 10x v\xc3\xa4iksem, samas kui kadudeta tihendamisel on ebat\xc3\xb5en\xc3\xa4oline saavutada originaalfailist enam kui poole v\xc3\xa4iksem fail._NEWLINE_Kadudeta helivorminguid kasutatakse enamasti kas tootmiseks v\xc3\xb5i arhiveerimiseks, samas kui v\xc3\xa4iksemaid kadudega helifaile kasutatakse tavaliselt kaasaskantavates m\xc3\xa4ngijates, kus on salvestusruum piiratud v\xc3\xb5i on ebavajalik heli t\xc3\xa4pselt esitada.'