Per quanto riguarda l'audio, grazie al Teorema di Fourier possiamo semplificare il suono in frames (piccoli pezzi o, meglio "campioni") per digitalizzarlo.

Digitalizzare un suono, significa poterlo quindi "scomporre" in tanti piccoli pezzi e registrarli. Uno dei più grandi ostacoli legati però alla digitalizzazione/registrazione del video e dell'audio è l'elevata dimensione dei file che si creano. Questo ha portato gli sviluppatori a trovare dei sistemi (algoritmi) che potessero in qualche modo "comprimere", cioè ridurre le dimensioni dei file audio e dei file video, sia per occupare poca memoria negli hard disk o nei cd, sia per risparmiare tempo durante il trasferimento dei file sulla rete locale - chiamata lan - o sulla rete internet - chiamata wan - (oggi, infatti, con l'Adsl si possono utilizzare sulle reti, anche file di notevoli dimensioni; ma fino ad un paio di anni fa, il modem analogico a 56 kb era quello normalmente utilizzato (ancora oggi, comunque, molti utilizzano quel tipo di modem!) e con tale modem è impensabile proporre sulla rete dei file .mp3 o del video di discreta qualità proprio perché questi sono troppo "grossi" per la banda utilizzata da quei modem).

Il suono è un segnale continuo, analogico, per essere memorizzato deve essere campionato ottenendo così un segnale digitale.
I vecchi Lp o 33 giri (foto a lato) registravano un suono in modo analogico, ossia registravano tutto il suono in modo continuo, dall'inizio alla fine. Il "file" ottenuto non era molto grande perché, in ogni caso, la qualità era abbastanza scarsa. Con la digitalizzazione non si registra tutto il suono, dall'inizio alla file, ma solo alcune parti, solo - appunto - alcuni campioni. Tre sono i parametri che caratterizzano il campionamento (cioè la registrazione del suono in forma digitale) e che influenzano sia lo spazio occupato sia la qualità del suono finale:

•  Il numero di canali

Esistono due modi di ripartizione dei canali audio: Mono e Stereo. La modalità Mono ha un solo canale mentre quella Stereo ha due canali separati (sinistro e destro). Nella modalità stereo si ascoltano alcuni suoni o voce su un canale e altri suoni sull'altro canale. Nella modalità esce lo stesso suono da tutte le casse. Ovviamente un segnale Stereo occuperà, in termini di spazio, il doppio di uno segnale Mono. Nelle applicazioni più recenti il numero di canali è notevolmente aumentato, si pensi al surround, ma come sempre nell'informatica il problema sorge nel passaggio da uno a molti, e non interessa se questi molti siano due, dieci o più.

• La frequenza di campionamento

È il numero di campioni (di pezzi di onda sonora) che vengono registrati in ogni secondo da un file audio. La frequenza può cambiare da 8.000 campioni al secondo, a 48.000 campioni. La frequenza si misura in Hertz. Abbiamo quindi una frequenza di 11 kHz (11.025 Hertz) adatta alla registrazione della voce, a 22 kHz (22.050 Hertz) adatta alla registrazione di un nastro musicale, e 44 kHz (44.100 Hertz) per una registrazione di qualità cd. Questo parametro merita una maggiore attenzione rispetto ai precedenti infatti, la grandezza di un file dipende infatti moltissimo proprio da questo parametro; inoltre, segnali analogici diversi possono dare luogo allo stesso segnale campionato.
Per questo motivo è possibile che si verifichi che segnali analogici diversi che, una volta campionati con una frequenza troppo grande, danno luogo alla stesso audio digitale.

• La risoluzione

Rappresenta il numero di bit utilizzati per rappresentare i campioni: per ogni singolo campione salvato, possiamo immagazzinare diversi valori (per esempio l'intensità della voce, il timbro, ecc...); per fare questo si utilizzano 8 o 16 bit per campione: nel primo caso si hanno 256 valori possibili (cioé 2⁸, essendo 2 byte formati da 8 bit ciascuno), relativamente pochi, infatti offrono una qualità del suono inferiore a quella di un nastro; nel caso si utilizzino 16 bit, si hanno circa 65.000 valori (ossia 2¹⁶).

Detto questo, quanto spazio (cioè quanti byte) occorre per registrare un file musicale? Questo, ormai è chiaro, dipende dal numero dei canali  mono o stereo (quindi 1 oppure 2), dal numero di byte (1 nel caso di 8 bit, 2 nel caso di 16 bit), dalla frequenza di  campionamento (da 8000 a 48000 hertz), dal tempo di registrazione (espresso in secondi).

Possiamo calcolare lo spazio utilizzato da una registrazione, in questo modo.
Immaginiamo di registrare un suono mono (quindi 1 canale), a 8 bit (quindi 1 byte), a 8000 Hertz, e della durata di 1 minuto (quindi 60 secondi), dobbiamo applicare la seguente formula:

canali x risoluzione x frequenza x tempo

quindi, nel nostro caso avremo:
  1 x 1 x  8000 x  60   =  480.000 byte

se dividiamo 480.000 per mille avremo lo spazio occupato dal file espresso in kilobyte (in questo caso 480 kb); se invece dividiamo 480.000 per 1 milione, avremo lo spazio occupato espresso in Megabyte (in questo caso 0,48 Mb; teniamo presente che su un dischetto - floppy disk - si possono registrare al massimo 1,44 Mb). Lo stesso suono di prima, registrato con una frequenza migliore, per esempio a 44.100 Hertz, occuperà questo spazio:

1 x 1 x 441000 x 60 = 2646000 byte (ossia 2.65 kb, oppure 2,65 Mb)
Normalmente, conviene sempre dividere per un milione, perché i file audio si misurano solitamente in Megabyte (Mb).

In base alla frequenza (chiamata anche sampling rate), alla risoluzione del suono e al numero dei canali, possiamo avere:

ESERCITIAMOCI.
Adesso, provate a calcolare lo spazio occupato dalle seguenti registrazioni e inviatemi il risultato, espresso in Megabyte:

a) frequenza 33.075 Hz, risoluzione 8 bit, stereo, durata 2 minuti.
b) frequenza 44,1 Khz, risoluzione 16 bit, mono, durata 3 minuti.
c) frequenza 22.050 Hz, risoluzione 8 bit, mono, durata 10 minuti.