Lyd digitaliseres - laves om til tal - før den kan gemmes og bruges på en computer. Da lyd er svingninger, der tager et vist stykke, så kan det at optage lyd sammenlignes med at filme - man tager en række billeder af lyden over tid. Den mest anvendte proces kaldes Pulse Code Modulation (PCM) og består i følgende dele:
- Lyd opfanges af en mikrofon
- En Analog til Digital (AD) Converter tager målinger af på signalet.
- Den enkelte måling kaldes en sampel (prøve/udsnit) og de gemmes løbende i optagerens RAM.
- Til sidst gemmes den lange række af samplinger på et medie - en harddisk, et SD-kort i en mobil…
Afspilningen er stort set den samme proces i omvendt rækkefølge: den lange række af sampels hentes fra et lagringsmedie, og videregives til en såkaldt Digital-til-Analog (DA) konverter, som bruger basalt set sætter streg mellem de mange sampels og dermed forsøger at genskabe lydkurven bedste muligt, og derefter overfører det til en højttaler.
Kvalitet: samplingsfrekvens & bitdybde

Sampling: Blå lydkurve over det analoge signal, mens de røde søjler er samplinger, der er taget af lydkurven med et fast interval (samplingsfrekvens).
- - - -

Bitdybde: Lydkurve gemt i 2 bit - de fire værdier ses yderst til højre.
Kvaliteten af optagelsen afhænger af mikrofonen og AD-Converterens kvalitet, samt af:
- samplingsfrekvensen - hertz (hz) - hvor mange målinger der tages per sekund.
- bitdybden - bit (b) - hvor mange bits, der er til at gemme den enkelte måling.
- bitraten - bit/sekund (b/s)- hvor mange bits der er afsat per sekund.
Jo højere samplinsfrekvens - flere HZ/målinger per sekund - desto mere præcis beskrivelse af lyden over tid. Har man kun få sampels, risikerer man, at der er dele af lydkurven man ikke får beskrevet som det ses i eksemplet til venstre, hvor en del "toppe" ikke bliver målt og derfor ikke kan genskabes. Den mest anvendte frekvens er 44100 herz og bruges på bl.a. på CD'er & mp3-filer.
En større bitdybde giver et mere præcist tal for hver måling. Hver bit kan have to værdier (0 eller 1), så med kun én bit til hver måling, kan der kun gemmes om der er lyd eller ikke lyd; 2 bits kan man skelne 4 (22) niveauer af lyd med værdierne 00 01 10 11 (se eksemplet til venstre). 3 bits giver (23) = 8 niveauer; 4 bits (24) = 16 niveauer osv. PÅ CD'er bruges 16 bit (216= 65536 niveauer) til hver sampel, mens telefonsystemer i reglen kun brug 8 bit (28 = 256).
Bitrate & bitdybden beskriver begge, hvor meget plads der bruges. Bitraten ses dog oftest, da den også kan bruges ved komprimerede formater. Har man kun oplysninger om bitraten, så kan man for ukomprimerede formater udregne bitdybden ved at dividere bitraten med samplingsfrekvens. For lyd-cd'ers er bitraten eksempelvis 1.411.200 og svingningsfrekvensen 44.100. Bitdybden er derfor 16 bit - 1.411.200/44.100 delt med 2, da det er et stereoformat med to spor.
Et simpelt "lydsystem" man kunne gemme er Morsesignaler. Her skal der blot gemmes korte og lange lyde, så man kan i princippet nøjes med en bitdybde på bare1, hvor 0 bruges når der ikke er lyd og 1 når der er lyd. Hvis den korte lyd varer lidt over ca. 1/10 sekund, så kan man nøjes med at sample 10 gange i sekundet. Et morsesignal kunne altså beskrives med en bitdybde på 1, en samplingsfrekvens på 10 og dermed en bitrate på blot 10bit/s.
Du kan læse mere detaljeret om Pulse Code Modulation, Sampling og Bitdybde i afsnittet Musikdeling - Pulse Code Modulation.
Bitdybe & værdier
- Skriv flg. liste med de 8 værdier ved 3 bit færdig:000, 001, 010, 011, 100, _ _ _ _ , _ _ _ _ , _ _ _ _.
- Lav en liste med de 16 værdier ved 4 bit.
- Prøv om du kan lægge bits samme - hvad giver 001+010; 110+001; 010+010; 011+001 (Ps. de alm. regneregler dur :-)
- Ekstra udfordring: lav 4 bitregnestykker til hinanden (+ - x /)
Digitalisering af Melodier
Digitalisering af lyd er kompleks, men de basale overvejelser findes også i digitalisering af melodier. Noder er basalt set et sådant system og der findes også en digital pendant: MIDI (Musical Instrument Digital Interface). For at kunne beskrive en melodi, skal systemet beskrive de enkelte toners længde og dybde (frekvens), som i musik er reduceret til 88 toner i 8 oktaver.
- Lav dit eget decimaltalssystem til at beskrive en melodi:hvilket tal står for ingen lyd og hvilket for hhv. den dybeste og lyseste tone
- Regn din bitdybe ud - hvor mange bits skal du bruge til at beskrive hver tone?
- Giv et bud på din "svingningsfrekvens" - hvor mange toner per sekund skal gemmes?
- Regn din bitrate ud - hvor mange bits per sekund bruger dit melodisystem?
- Udvid systemet så det også beskriver tonernes styrke
- Regn ud hvad det betyder for antallet af bits per sekund dit melodisystem bruger.
Ekstra opgave: klik ind i Scratchs] lydmodul og sammenlign det med dit system: Hvilke værdier har tonerne i Scratch? Hvordan angives hvor længe en tone varer? Hvad med instrument? Hvor mange bit må der minimum bruges per tone i Scratch?