Ljud som signal: samplingsfrekvens och amplitud

Ljud i datorn är en talföljd: mikrofonen mäter lufttrycket många gånger per sekund. Hur många gånger kallas samplingsfrekvens (Hz). CD: 44 100 Hz. Telefon: 8 000 Hz.

Varje mätning är amplituden just då — ett tal mellan −1 och 1 (eller −32768 till 32767 i 16 bitar). Stor amplitud = starkt.

Varför räcker 44 100? Människan hör upp till ~20 000 Hz, och man behöver minst dubbla samplingsfrekvensen mot den högsta tonen (Nyquist). Med 8 000 Hz låter rösten som i telefon: mörkare, «s» försvinner.

import math
fs = 8000                 # sampel per sekund
f = 440                   # ton A (Hz)
sekunder = 0.5
n = int(fs * sekunder)    # 4000 sampel
vag = [math.sin(2 * math.pi * f * i / fs) for i in range(n)]
print(len(vag), round(max(vag), 2))   # 4000 1.0

En högre ton (880 Hz) ger dubbelt så många svängningar per sekund. Halva amplituden (0.5 * sin(...)) ger svagare ljud. Lägg ihop två vågor och du har ett ackord — bara addera listorna elementvis.