При программировании звука постоянно приходится сталкиваться с такими понятиями, как частота дискретизации и качество выборки. Чтобы разобраться с ним, вам нужно в первую очередь понять, как цифровой звук попадает на ваш жесткий диск. Предположим, вы делаете игру-экшн и вам требуется жуткий крик, от которого кровь стынет в жилах. Вы нанимаете своего друга/родственника/помощника и уговариваете его сесть перед микрофоном. Вы нажимаете клавишу записи в программе, работающей со звуком, и подаете сигнал, чтобы он начинал кричать.

Как только вы нажали клавишу записи, программа сообщает звуковому аппаратному обеспечению, что нужно начинать записывать звук. В основном, когда система записывает звук, она опирается на работу специальной микросхемы на звуковой карте, которая называется ADC или analog-to-digital converter (АЦП - аналого-цифровой преобразователь). Время от времени АЦП измеряет электрический ток, идущий от микрофона, чтобы определить, насколько громок поступающий туда звук. После этого это число отправляется к драйверу звуковой карты и через Windows к вашей аудио программе, которая сохраняет его в памяти или записывает на жесткий диск. Эти данные называются выборкой (sample). (Обратите внимание, что часто целую запись, или подборку выборок, называют sample, так что нужно обращаться к контексту, в котором было употреблено слово, чтобы понять, о чем идет речь.)

Частотой дискретизации называется число выборок, записанных за секунду. Частоты измеряются в герцах, т. е. число раз в секунду. Таким образом, 8000Гц соответствует 8000 выборкам в секунду. Аналогично тому, как для байтов есть килобайты, для герц есть килогерцы; 22кГц означает, что что-то случается 22000 раз в секунду. 8000Гц - это то же самое, что и 8кГц. В некотором смысле, частота дискретизации для звука - это то же самое, что и разрешение для изображения. Так же, как большее количество пикселей означает более качественное видео, более высокая частота дискретизации означает более качественный звук. Обычно вы будете записывать звуковые эффекты на частоте 11205Гц, 22050Гц или 44100Гц. 44100Гц (44,1 кГц) - это частота дискретизации для CD аудио; если вы слушаете трек с CD, то какой-то компьютер где-то измерял громкость звука в воздухе 44100 раз в секунду. Это много данных. Когда нужно воспроизвести звук, компьютер просто читает числа и отправляет их на звуковую карту. Почему 44100Гц ?

Все-таки, почему CD записываются с частотой 44.100 Гц? Это число кажется несколько странным. Для того чтобы ответить на этот вопрос, мы должны углубиться в историю звука. До CD цифровой звук записывался на видеопленку, при прослушивании которой слышались шумы в виде шипения или сухого кашля. Пленки были сделаны так, чтобы записывать и воспроизводить 60 кадров видеоинформации в секунду. В каждом кадре было 245 линий, и в каждой линии три выборки (для красного, зеленого и синего). Получается 245x3x60, или 44100 выборок.

С другой стороны, существует такое понятие, как качество выборки. Качество выборки (также называемое битами на выборку или иногда просто битами) показывает, насколько аккуратно измеряется выборка. Обычно используют одну из двух величин: 8 или 16 бит. Очевидно, что 16 бит лучше, чем 8. С 8 битами вы можете выделить только 256 различных уровней громкости, а с 16 битами вы получаете 65536 уникальных уровней, которые делают звук более насыщенным. Если у вас есть только 1 бит, то вы можете обозначить только «громко» или «тихо»,что совсем не способствует созданию хорошей выборки. Если частота дискретизации похожа на разрешение видео, то биты на выборку - это глубина цвета: чем больше у вас бит, тем большую точность вы получаете.