Analog signallar atrof-muhitdan ma'lumot olishning asosiy manbai hisoblanadi. Signalni raqamlashtirish har doim sifatni yo'qotish bilan birga keladi. Bu kamchilik raqamli texnologiyalar.

Signalni raqamlashtirish uch bosqichdan iborat: namuna olish, kvantlash, kodlash. Ularning o'zaro ta'siri rasmda ko'rsatilgan.

Namuna olish

Kodlash

Kvantlash

Diskretlashtirish - argumentlarni teng qismlarga bo'lish. Har qanday qaramlikda argument va funktsiya mavjud. Argument beriladi va funktsiya argumentga qarab o'zgaradi. Bitta argument bo'lishi mumkin yoki bir nechta bo'lishi mumkin. Shunday qilib, agar bu qandaydir bo'lsa ovozli signal, keyin argument vaqt (biz chizamiz). Tasvirni raqamlashtirishda biz ikkita argumentga egamiz: kenglik va balandlik (biz chizamiz). Ikkala holatda ham argumentlar teng qismlarga bo'linadi.

Kvantlash - funktsiyaning mavjudlik sohasini soni 2 bo'lgan teng bo'limlarga bo'lish 8 N , bu erda 8N– kvantlash bit chuqurligi. Ya'ni, bo'limlar soni bir, ikki, uch va hokazolarda ikkilik raqamlarning mumkin bo'lgan kombinatsiyalari soniga teng. bayt

Amalda 1, 2, 3, 4 bit o'lchamlari qo'llaniladi, keyin funktsiyaning mavjud bo'lish maydoni 2 8 = 256, 2 16 = 65,536, 2 24 = 16,777,216, 2 32 = 4,294,967,29 bo'limlarga bo'linadi. Bundan tashqari, bir yoki bir nechta funktsiyalar bo'lishi mumkin. Misol uchun, qora va oq tasvirda faqat bitta funktsiya mavjud - 256 kul rang. Va RGB modeli uchta funktsiyaga ega: qizil, yashil va ko'kning 256 gradatsiyasi.

Kodlash - qabul qilingan namuna olish va kvantlash qoidalariga muvofiq signalning bo'linishi. Argumentning har bir elementar qismida funktsiya doimiy bo'lib qoladi va bu bo'limga tayinlanadi ikkilik kod 8, 16, 24 va boshqalardan iborat funktsiyalar shkalasida. ikkilik raqamlar.

Natijada pog'onali egri chiziq hosil bo'ladi, u bit chuqurligi oshishi bilan haqiqiy signalga yaqinlashadi. Bosqichlar kichikroq bo'lishi mumkin, lekin ular hech qachon silliq chiziqqa aylanmaydi (“DigitizationA1” fayliga qarang).

Albatta, bu kamchilikni bartaraf etib bo'lmaydi, ammo raqamli texnologiyalarda raqamlashtirishning aniqligini analog signalni o'lchash sezgirligi darajasiga oshirish mumkin. Va keyin raqamlashtirishning ta'siri minimallashtiriladi.

2.3. Matn ma'lumotlarini kodlash

2.3.1. Matnni kodlash tizimlari Ikkita kodlash tizimi mavjud: ascii asosidagi va Unicode.

Kodlash tizimida ASCII(American Standard Code for Information Interchange) har bir belgi bir bayt bilan ifodalanadi, bu sizga 256 ta belgini kodlash imkonini beradi.

ASCII ikkita kodlash jadvaliga ega - asosiy va kengaytirilgan. Asosiy jadval kod qiymatlarini 0 dan 127 gacha tuzatadi va kengaytirilgan jadval 128 dan 255 gacha raqamlarga ega belgilarga ishora qiladi. Bu ingliz va rus tillarining barcha belgilarini kichik va katta harflar bilan ifodalash uchun etarli. tinish belgilari, sakkiz bitning turli kombinatsiyalarida, asosiy arifmetik amallarning belgilari va klaviaturada ko'rish mumkin bo'lgan umumiy maxsus belgilar.

Noldan boshlanadigan asosiy jadvalning dastlabki 32 ta kodlari apparat ishlab chiqaruvchilariga (birinchi navbatda kompyuter va bosma qurilmalar ishlab chiqaruvchilarga) beriladi. Bu sohada hech qanday til belgilariga mos kelmaydigan boshqaruv kodlari mavjud va shunga mos ravishda bu kodlar ekranda ham, chop etish qurilmalarida ham ko'rsatilmaydi, lekin ular boshqa ma'lumotlarning qanday chiqarilishini boshqarishi mumkin. 32-koddan 127-kodgacha ingliz alifbosining belgilari, tinish belgilari, raqamlar, arifmetik amallar va yordamchi belgilar mavjud bo‘lib, bularning barchasini kompyuter klaviaturasining lotincha qismida ko‘rish mumkin.

Ikkinchi, kengaytirilgan qism milliy kodlash tizimlariga bag'ishlangan. Dunyoda lotin bo'lmagan ko'plab alifbolar mavjud (arab, ibroniy, yunon va boshqalar), ular orasida kirill alifbosi ham mavjud. Bundan tashqari, nemis, frantsuz, ispan klaviatura tartiblari ingliz tilidan farq qiladi.

Ilgari klaviaturaning inglizcha qismida ko'plab standartlar mavjud edi, ammo hozir ularning barchasi bitta ASCII kodi bilan almashtirildi. Rus klaviaturasi uchun juda ko'p standartlar mavjud edi: GOST, GOST-alternativ, ISO (Xalqaro standart tashkiloti), ammo bu uchta standart allaqachon yo'q bo'lib ketgan, garchi ularni biron bir joyda, ba'zi antidiluviya kompyuterlari yoki tarmoqlarida topish mumkin. 12

Operatsion kompyuterlarda qo'llaniladigan rus tilining asosiy belgilarini kodlash Windows tizimi chaqirdi Windows-1251, u Microsoft tomonidan kirill alifbolari uchun ishlab chiqilgan. Tabiiyki, rus tilidagi matnlarning katta qismi Windows-1251 da kodlangan. Aytgancha, boshqa to'rt xonali raqam bilan kodlashlar Microsoft tomonidan boshqa umumiy alifbolar uchun ishlab chiqilgan: kengaytirilgan lotin uchun Windows-1250 (turli milliy lotin harflari), ibroniy uchun Windows-1252, arab yozuvi uchun Windows-1253 va boshqalar.

Boshqa, kamroq tarqalgan kodlash deyiladi KOI-8(ma'lumot almashish kodi, sakkizta raqam). Uning kelib chiqishi 20-asrning 60-yillariga to'g'ri keladi. O'sha paytda shaxsiy kompyuterlar, Internet, Microsoft va boshqalar yo'q edi. Ammo SSSRda allaqachon bir nechta kompyuterlar mavjud edi va ular uchun kirill kodlash standartini ishlab chiqish kerak edi.

Bugungi kunda KOI-8 kodlash sobiq SSSR hududidagi kompyuter tarmoqlarida va Internetning rus tilidagi sektorida keng tarqalgan. Harfning ba'zi matni yoki boshqa biror narsa o'qilmaydi, bu siz KOI-8 yoki boshqa kodlashdan Windows-1251-ga o'tishingiz kerakligini anglatadi.

90-yillarda eng yirik dasturiy ta'minot ishlab chiqaruvchilari: Microsoft, Borland, xuddi shu Adobe, har bir belgi uchun 1 emas, balki 2 bayt ajratiladigan boshqa matn kodlash tizimini ishlab chiqishga qaror qilishdi. U ismni oldi Unicode.

2 bayt bilan siz 65 536 belgini kodlashingiz mumkin. Bu massiv Yerda mavjud barcha milliy alifbolarni bitta jadvalga joylashtirish uchun yetarli edi. Bundan tashqari, Unicode turli xil xizmat belgilarini o'z ichiga oladi: shtrix kodlari, Morze kodi, bayroq kodi, Brayl alifbosi (ko'rlar uchun), valyuta belgilari, geometrik shakllar va boshqalar.

Umuman olganda, Unicode 90 dan ortiq sahifaga ega, ularning har biri milliy yoki rasmiy alifboga ega. Yana 5 mingga yaqin belgilar "umumiy maqsadli" deb ataladigan maydonni egallab, to'ldirilmagan, zaxira sifatida qoldirilgan.

Eng katta sahifa (barcha Unicode-ning taxminan 70%) Xitoyda klaviatura to'plamlari yordamida yoziladigan xitoycha belgilar bilan band. Birgina Hindistonda 11 xil alifbo mavjud va Unicode-da ko'plab ekzotik nomlar mavjud, masalan: Kanadalik aborigenlarning yozuvi. Umuman olganda, milliy yozuvlarni ko'rib chiqish geografiya va tarix nuqtai nazaridan ancha qiziqarli.

Unicode-ning afzalliklari aniq. Tizim barcha milliy va xizmat matn belgilarini standartlashtiradi. Turli milliy standartlardan kelib chiqadigan chalkashliklarni bartaraf qiladi. Hatto Arial Unicode kabi barcha alifbolar uchun yaratilgan shriftlar ham mavjud.

Unicode har bir belgini kodlash uchun 8 bit o'rniga 16 bitdan foydalanganligi sababli, matn fayli hajmi taxminan 2 barobar ortadi. Bu bir vaqtlar 16 bitli tizimni joriy etishga to'sqinlik qilgan. Va endi, kompyuter texnologiyalarining hozirgi rivojlanish darajasi bilan matnli fayllar hajmini oshirish unchalik muhim emas. Matnlar kompyuter xotirasida juda kam joy egallaydi.

Kirill alifbosi Unicode-da 768 dan 923 gacha (asosiy belgilar) va 924 dan 1023 gacha (kengaytirilgan kirill, kamroq tarqalgan turli xil milliy harflar) o'rinlarni egallaydi. Agar dastur Unicode kirill alifbosiga moslashtirilmagan bo'lsa, u holda matn belgilari kirill alifbosida emas, balki kengaytirilgan lotin sifatida tan olinishi mumkin (256 dan 511 gacha kodlar). Va bu holda, matn o'rniga, ekranda ma'nosiz ekzotik belgilar to'plami paydo bo'ladi.

Agar dastur 1995 yilgacha yaratilgan eskirgan bo'lsa, bu mumkin. Yoki kamroq tarqalgani, uni hech kim ruslashtirishni bezovta qilmagan. Yana bir imkoniyat - kompyuteringizda o'rnatilgan Windows OS kirill alifbosi uchun to'liq sozlanmagan. Bunday holda, ro'yxatga olish kitobida tegishli yozuvlarni kiritishingiz kerak.

Analog signalni raqamli shaklga aylantirish uchta operatsiyadan iborat: namuna olish, kvantlash va kodlash.

Namuna olish - uzluksiz analog televizor signali S(t) ni ushbu signalning namunalari (namunalari) ketma-ketligi bilan almashtirish (2-rasm). Ushbu namunalar bir-biridan T oralig'i bilan ajratilgan vaqt nuqtalarida olinadi, bu namuna olish oralig'i deb ataladi. Namuna olish oralig'ining o'zaro nisbati namuna olish chastotasi deb ataladi. Eng keng tarqalgani, Kotelnikov teoremasi asosida doimiy davr bilan bir xil tanlanishdir. Ushbu teoremaga ko'ra, cheklangan chastota spektriga (0...f gp) ega bo'lgan har qanday uzluksiz signal S(t) ma'lumotni yo'qotmasdan ushbu signalning qiymatlari S di bilan ifodalanishi mumkin. t n =nT (n=1,2,3,... - tamsayılar) vaqtning diskret momentlarida olinadi, sharti T?0,5/t rp (T - davr, yoki tanlab olish oralig'i). Kotelnik bo'yicha minimal ruxsat etilgan namuna olish chastotasi t d.min = 2f gp.

Ko'rinib turibdiki, namuna olish oralig'i qanchalik kichik bo'lsa (namuna olish chastotasi yuqori bo'lsa), asl signal va uning namunaviy nusxasi o'rtasidagi farqlar shunchalik kichik bo'ladi. Namuna olingan signalning qadam strukturasi past chastotali filtr yordamida tekislanishi mumkin. Analog signal namuna olinganidan shu tarzda tiklanadi.

Analog signalni raqamli shaklga o'tkazishda namuna olish kvantlash jarayonidan so'ng amalga oshiriladi, Namuna olishdan so'ng olingan S di lahzali namuna qiymatlarini individual sobit darajalar to'plamidan eng yaqin qiymatlar bilan almashtirishdan iborat (3-rasm). Kvantlash, shuningdek, S q signalining namunasi, lekin vaqtida emas, balki darajasida. Namunalar "bog'langan" qat'iy darajalar kvantlash darajalari deb ataladi. Signalning dinamik diapazoni S(t) ni o'zgartiradi, kvantlash darajalari bo'yicha qiymatlarning alohida diapazonlariga (kvantlash bosqichlari) bo'linadi, kvantlash shkalasini hosil qiladi.

Ikkinchisi transformatsiya shartlariga qarab chiziqli yoki chiziqli bo'lishi mumkin. Namunani eng yaqin darajaga (yuqori yoki pastki) yaxlitlash kvantlash bosqichidagi kvantlash chegarasining holati bilan belgilanadi.

Namuna olingan va kvantlangan signal S dq allaqachon raqamli. Darhaqiqat, agar S (t) namunali signalning impulslarining amplitudasi S(t) signalining dastlabki dinamik diapazonida istalgan ixtiyoriy qiymatlarni olishi mumkin bo'lsa, u holda kvantlash operatsiyasi mumkin bo'lgan qiymatlarni almashtirishga olib keldi. kvantlash darajalari soniga teng bo'lgan cheklangan miqdordagi qiymatlar bilan signal amplitudasi. Shunday qilib, kvantlangan signal namunasi kvantlash darajalari soni bilan aniqlangan ma'lum bir raqam bilan ifodalanadi.

Bunday signalni aloqa kanallari orqali uzatish uchun uni ikkilik shaklga aylantirish yaxshidir, ya'ni. Ikkilik sanoq sistemasida har bir signal darajasi qiymatini yozing. Bunday holda, raqam (daraja qiymati) "0" yoki "1" belgilarning kod birikmasiga aylantiriladi (4-rasm). Bu S(t) analog signalini kodlash deb ataladigan raqamli S dq ga aylantirishning uchinchi, yakuniy bosqichidir .

Ushbu uchta operatsiyaning barchasi bitta texnik qurilma - analog-raqamli konvertor (ADC) tomonidan amalga oshiriladi. Raqamli signalni analogga teskari konvertatsiya qilish raqamli-analog konvertor (DAC) deb ataladigan qurilmada amalga oshiriladi. Analog-raqamli va raqamli-analogli konvertorlar axborotni uzatish, saqlash va qayta ishlash uchun har qanday raqamli tizimlarning ajralmas bloklari hisoblanadi.

Televizion signalni to'g'ridan-to'g'ri kodlashda kod kombinatsiyalari namuna olish chastotasiga (namuna olish chastotasi f d) teng chastota bilan yaratiladi. Har bir kod kombinatsiyasi ma'lum bir namunaga mos keladi va ma'lum sonli m ikkilik belgilar (bitlar) ni o'z ichiga oladi. Kod so'zlari parallel yoki ketma-ket shakllarda uzatilishi mumkin. Parallel shaklda uzatish uchun k aloqa liniyasidan foydalanish kerak (4-rasmda k = 4).

Kod so'z belgilari bir vaqtning o'zida namuna olish oralig'idagi chiziqlar bo'ylab uzatiladi. Ketma-ket shaklda uzatish uchun namuna olish oralig'i pastki intervallarga bo'linishi kerak. Bunday holda, so'z belgilari bir qator bo'ylab ketma-ket uzatiladi va bitta so'z belgisini uzatish uchun bitta soat tsikli ajratiladi.

Raqamli ma'lumotni aloqa kanallari orqali uzatishda uzatish tezligi vaqt birligiga uzatiladigan ikkilik belgilar sonidir. Tezlik birligi 1 bit/s. Raqamli signal tezligi namuna olish tezligi mahsulotiga teng bo'ladimi? d va bitta diskret namunadagi ikkilik belgilar soni m:

Agar televizor signalining yuqori chegara chastotasi 6 MGts bo'lsa, Kotelnikov teoremasiga ko'ra, minimal namuna olish chastotasi 12 MGts ni tashkil qiladi. Qoida tariqasida, raqamli televidenie tizimlarida f d chastotasi minimal ruxsat etilganidan bir oz yuqoriroq tanlanadi. Bu turli xil televizion standartlar uchun raqamli televidenie signalini birlashtirish zarurati bilan bog'liq. Xususan, studio raqamli uskunalari uchun 13,5 MGts namuna olish chastotasi tavsiya etiladi.

Signalni kvantlash darajalari soni kuzatuv sharoitiga qarab 100...200 oralig'ida bo'lgan ko'z tomonidan seziladigan yorqinlik gradatsiyalarining maksimal sonidan kam bo'lmagan tanlanishi kerak. Demak, m=6,6...7,6.

Shubhasiz, kod kombinatsiyasidagi belgilar soni faqat butun son bo'lishi mumkin, ya'ni kod kombinatsiyasining kengligi m=7 (yoki 8) ni tashkil qiladi. Birinchi holda, kod birikmasi 128 ta mumkin bo'lgan signal darajalari (yorqinlik gradatsiyalari) haqida ma'lumotni olib yurishi mumkin, ikkinchi holatda - 256. Agar m = 8 ni olsak, u holda raqamli ma'lumot uzatish tezligi.

V n =13,5 8=108 (Mbit/s).

Yorqinlik signaliga qo'shimcha ravishda rangli ma'lumotlar uzatilishi kerakligini hisobga olsak, umumiy raqamli oqim ikki baravar ko'payadi va 216 Mbit / s ga teng bo'ladi. Televizor signalini o'zgartirish qurilmalari ham, aloqa kanallari ham shunday yuqori ko'rsatkichlarga ega bo'lishi kerak.

Aloqa kanallari orqali bunday katta raqamli oqimni uzatish iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq emas, shuning uchun keyingi vazifa raqamli televidenie signalini "siqish" dir. Qayta ishlab chiqarilgan tasvir sifatini buzmasdan, bit tezligini kamaytirish imkoniyatlari mavjud. Ushbu zahiralar televidenie signalining o'ziga xos xususiyatlarida mavjud bo'lib, ular muhim ma'lumotlarning ortiqcha miqdoriga ega. Ushbu ortiqcha, odatda, bunday bo'linishning ba'zi konventsiyalariga qaramay, statistik va fiziologik bo'linadi.

Statistik ortiqcha tasvirning xususiyatlari bilan belgilanadi, bu umumiy holatda yorqinlikning xaotik taqsimoti emas, balki alohida elementlarning yorqinligi o'rtasida ma'lum aloqalarni (korrelyatsiya) o'rnatadigan qonunlar bilan tavsiflanadi. Qo'shni (fazoda va vaqtda) tasvir elementlari o'rtasidagi korrelyatsiya ayniqsa yuqori. Korrelyatsiyalarni bilish sizga bir xil ma'lumotlarni qayta-qayta uzatishdan qochish va raqamli oqimni kamaytirish imkonini beradi.

Ikkinchi tur - fiziologik ortiqcha -- insonning ko'rish apparati cheklovlari bilan belgilanadi. Fiziologik ortiqchalikni hisobga olish bizning ko'rishimiz tomonidan sezilmaydigan signal ma'lumotlarini uzatmaslikka imkon beradi.

Xuddi shunday, inson eshitish tizimining nomukammalligi signaldagi ortiqcha audio ma'lumotlardan "qutulish" imkonini beradi.

Ko'pgina tashqi ma'lumotlarni ko'rish orqali o'zlashtirganimizga qaramay, ovozli tasvirlar biz uchun kam emas va ko'pincha undan ham muhimroqdir. Ovozi o'chirilgan holda filmni tomosha qilishga harakat qiling - 2-3 daqiqadan so'ng siz qanchalik katta ekran va yuqori sifatli tasvir bo'lishidan qat'i nazar, syujetning ipini va nima bo'layotganiga qiziqishni yo'qotasiz! Shuning uchun, ovozsiz filmlarda, parda ortida tapper o'ynadi. Agar siz tasvirni olib tashlasangiz va ovozni qoldirsangiz, filmni qiziqarli radio shou kabi "tinglashingiz" mumkin.

Eshitish bizga biz ko'rmaydigan narsalar haqida ma'lumot beradi, chunki vizual idrok etish sohasi cheklangan va quloq har tomondan keladigan tovushlarni qabul qilib, vizual tasvirlarni to'ldiradi.

Eshitish bizga biz ko'rmaydigan narsalar haqida ma'lumot beradi, chunki vizual idrok etish sektori cheklangan va quloq har tomondan kelayotgan tovushlarni qabul qilib, vizual tasvirlarni to'ldiradi. Shu bilan birga, bizning eshitishimiz ko'rinmas tovush manbasini yo'nalish, masofa va harakat tezligi bo'yicha katta aniqlik bilan lokalizatsiya qilishi mumkin.

Ular tovushni elektr tebranishlariga aylantirishni tasvirlardan ancha oldin o'rgandilar. Buning oldidan tarixi 19-asrda boshlangan tovush tebranishlarini mexanik yozib olish amalga oshirildi.

Tezlashtirilgan taraqqiyot, shu jumladan tovushni masofadan uzatish qobiliyati, kuchaytirish texnologiyasi, akustoelektrik va elektroakustik transduserlar - mikrofonlar, pikaplar, dinamik boshlar va boshqa emitentlarning paydo bo'lishi bilan elektr energiyasi tufayli mumkin bo'ldi. Bugungi kunda tovush signallari nafaqat simlar va havo orqali, balki optik tolali aloqa liniyalari orqali, asosan, raqamli shaklda uzatiladi.

Akustik tebranishlar ga aylanadi elektr signali Odatda mikrofonlardan foydalaniladi. Har qanday mikrofonda harakatlanuvchi element mavjud bo'lib, uning tebranishlari ma'lum bir shakldagi oqim yoki kuchlanish hosil qiladi. Mikrofonning eng keng tarqalgan turi dinamik, ya'ni "teskari dinamik". Havo tebranishlari magnit maydonda joylashgan ovozli lasan bilan qattiq bog'langan membranani harakatga keltiradi. Kondenser mikrofon, aslida, kondansatör bo'lib, uning plitalaridan biri tovush bilan vaqt o'tishi bilan tebranadi va u bilan birga plitalar orasidagi sig'im o'zgaradi. Lenta mikrofonlari bir xil printsipdan foydalanadi, faqat bitta plitalar erkin osilgan. Elektret mikrofoni kondensator mikrofonga o'xshaydi, uning plitalari tebranish jarayonida tebranishlar amplitudasiga mutanosib ravishda elektr zaryadini hosil qiladi. Ko'pgina mikrofon modellarida o'rnatilgan kuchaytirgich mavjud (to'g'ridan-to'g'ri akusto-elektr konvertordan signal darajasi juda past). Mikrofondan farqli o'laroq, elektr cholg'u asbobining ovozini qabul qilish havoning emas, balki qattiq jismning tebranishlarini qayd etadi: torlar yoki asbobning ovoz paneli. Pikap boshi magnit maydonda harakatlanuvchi bobinlarga mexanik ravishda bog'langan qalam yoki bobinlar harakatsiz bo'lsa magnitlar yordamida yozuvning trubasini o'qiydi. Yoki igna tebranishlari piezoelektrik elementga uzatiladi, u mexanik kuchlanish ostida elektr zaryadini hosil qiladi. Magnit yozishda audio signal magnit lentaga yozib olinadi va keyin maxsus bosh tomonidan o'qiladi. Nihoyat, kinoda an'anaviy ravishda optik yozib olish qabul qilindi: plyonkaning chetiga shaffof bo'lmagan ovozli trek qo'llanildi, uning kengligi signal bilan vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadi va plyonka proyeksiyalash apparati orqali tortilganda, elektr signali qayd etilgan. fotosensor yordamida.

Sintezatorlarda tovush to'g'ridan-to'g'ri elektr tebranishlari shaklida tug'iladi, akustik to'lqinlarning elektr signaliga birlamchi konversiyasi yo'q.

Zamonaviy tovush manbalari xilma-xil bo'lib, raqamli media tobora keng tarqalmoqda: CD, DVD disklari, garchi vinil yozuvlari ham mavjud. Biz radio tinglashda davom etamiz, ham yer usti, ham kabel (radio nuqtalar). Ovoz teleko'rsatuvlar va filmlarga hamroh bo'ladi, telefoniya kabi keng tarqalgan hodisa haqida gapirmasa ham bo'ladi. Kompyuter audio dunyosida tobora ortib borayotgan ulushga ega bo'lib, ovozli dasturlarni fayllar ko'rinishida qulay arxivlash, birlashtirish va qayta ishlash imkonini beradi. Raqamli asrda raqamlashtirilgan nutq va musiqa raqamli kanallar, jumladan, Internet orqali transportda jiddiy yo'qotishlarsiz uzatiladi. Bu raqamli kodlash bilan ta'minlanadi va yo'qotish faqat tez-tez ishlatiladigan siqilish tufayli sodir bo'ladi. Biroq, raqamli ommaviy axborot vositalarida u umuman mavjud emas (CD, SACD) yoki yo'qolgan audio siqish algoritmlari (DVD Audio, DVD video). Boshqa hollarda, siqilish darajasi fonogrammaning zarur sifati (MP3 fayllari, raqamli telefoniya, raqamli televidenie, ba'zi turdagi ommaviy axborot vositalari) bilan belgilanadi.

Guruch. 1. Akustik tovush tebranishlarini elektr signaliga aylantirish

Elektr tebranishlarini akustik tebranishlarga teskari aylantirish radio va televizorlarga o'rnatilgan dinamiklar, shuningdek, alohida dinamik tizimlari va minigarnituralar yordamida amalga oshiriladi.

Ovoz 16 Gts dan 20 000 Gts gacha bo'lgan chastota diapazonidagi akustik tebranishlarni anglatadi.

Ovoz 16 Hz dan 20 000 Gts gacha bo'lgan chastota diapazonidagi akustik tebranishlarni anglatadi. Pastda (infratovush) va yuqorida (ultratovush) inson qulog'i eshitmaydi va tovush oralig'ida eshitish sezgirligi juda notekis, uning maksimal darajasi 4 kHz chastotada sodir bo'ladi. Barcha chastotalardagi tovushlarni bir xil darajada baland eshitish uchun ularni turli darajalarda ijro etish kerak. Ovoz balandligi kompensatsiyasi deb ataladigan ushbu usul ko'pincha uy jihozlarida qo'llaniladi, ammo uning natijasini aniq ijobiy deb hisoblash mumkin emas.

Guruch. 2. Teng ovoz balandligi egri chiziqlari
(Kattaroq ko'rish uchun rasmni bosing)

Ovozning fizik xususiyatlari odatda chiziqli emas, balki nisbiy logarifmik miqdorlarda - desibellarda (dB) taqdim etiladi, chunki bu raqamlarda aniqroq va grafiklarda yanada ixchamroqdir (aks holda oldin juda ko'p nolga ega bo'lgan miqdorlar bilan ishlash kerak bo'ladi. va kasrdan keyin, ikkinchisi esa birinchisining fonida osongina yo'qolib ketadi). Ikki darajali A va B ning dB dagi nisbati (aytaylik, kuchlanish yoki oqim) quyidagicha aniqlanadi:

U bilan [dB] = 20 log A/B. Agar biz kuchlar haqida gapiradigan bo'lsak, u holda C p [dB] = 10 log A/B.

Inson eshitishining tovush balandligiga sezgirligini belgilaydigan chastota diapazoni bilan bir qatorda, quloqning tovush darajasiga nisbatan sezgirligini ko'rsatadigan va eng jim eshitiladigan tovush oralig'ini qamrab oluvchi ovoz balandligi diapazoni tushunchasi ham mavjud. (sezuvchanlik chegarasi) eng baland ovozga, undan tashqarida og'riq chegarasi yotadi. Sezuvchanlik chegarasi 2 x 10 -5 Pa (Paskal) tovush bosimi sifatida qabul qilinadi va og'riq chegarasi 10 million marta kattaroq bosimdir. Boshqacha qilib aytganda, eshitish diapazoni yoki bosimning o'zi nisbati baland ovoz, eng jim, 140 dB ni tashkil qiladi, bu o'z shovqini tufayli har qanday audio uskunaning imkoniyatlaridan sezilarli darajada oshadi. Faqat yuqori aniqlikdagi raqamli formatlar (SACD, DVD Audio) dinamik diapazonning nazariy chegarasiga (uskunalar tomonidan ishlab chiqarilgan eng baland ovozning shovqin darajasiga nisbati) 120 dB, CD 90 dB, vinil yozuvi bilan mos keladi. taxminan 60 dB beradi.

Guruch. 3. Eshitish sezuvchanligi diapazoni

Faqat yuqori aniqlikdagi raqamli formatlar (SACD, DVD Audio) nazariy dinamik diapazon chegarasiga yaqinlashadi

Ovoz yo'lida shovqin doimo mavjud. Bunga kuchaytiruvchi elementlarning ichki shovqini ham, tashqi shovqin ham kiradi. Signal buzilishlari chiziqli (amplituda, faza) va chiziqli bo'lmagan yoki garmoniklarga bo'linadi. Chiziqli buzilishlar bo'lsa, signal spektri yangi komponentlar (harmonikalar) bilan boyitilmaydi, faqat mavjud bo'lganlarning darajasi yoki fazasi o'zgaradi. Turli chastotalarda dastlabki darajadagi munosabatlarni buzadigan amplituda buzilishlari eshitiladigan tembr buzilishlariga olib keladi. Uzoq vaqt davomida faza buzilishlari eshitish uchun muhim emas deb hisoblangan, ammo bugungi kunda buning aksi isbotlangan: tembr va tovushning lokalizatsiyasi ko'p jihatdan signalning chastota komponentlarining fazaviy munosabatlariga bog'liq.

Har qanday kuchaytirish yo'li chiziqli emas

Har qanday kuchaytirish yo'li chiziqli emas, shuning uchun har doim harmonik buzilishlar paydo bo'ladi: chastotada 3, 5, 7 va boshqalar bilan ajratilgan yangi chastota komponentlari. ularni hosil qiluvchi ohangdan (g'alati harmonika) yoki 2, 4, 6 va hokazolarda. marta (hatto). Garmonik buzilishlarni sezish chegarasi juda katta farq qiladi: harmoniklarning tarkibiga qarab, bir necha o'ndan va hatto yuzdan bir foizdan 3-7% gacha. Juft sonli garmonikalar unchalik sezilmaydi, chunki ular asosiy ohangga mos keladi (chastotadagi farq oktavanikidan ikki barobar).

Garmonik buzilishlarga qo'shimcha ravishda, signal spektri chastotalari va ularning harmonikalarining farqli mahsuloti bo'lgan intermodulyatsiya buzilishlari paydo bo'ladi. Masalan, kirish 8 va 9 Gts ikkita chastotalar bilan ta'minlangan kuchaytirgichning chiqishida (juda chiziqli bo'lmagan xarakteristikaga ega), uchinchisi (1 kHz) va boshqalar paydo bo'ladi: 2 kHz (asosiy chastotalarning ikkinchi harmoniklari orasidagi farq sifatida) va boshqalar. Intermodulyatsiya buzilishi quloqqa ayniqsa yoqimsiz, chunki u ko'plab yangi tovushlarni, shu jumladan asosiylariga nisbatan dissonant bo'lgan tovushlarni yaratadi.

Audiofilning eshitishi va nafaqat eshitishi, balki tushuntirishi ham oddiy tinglovchi uchun mutlaqo ko'rinmas bo'lib qolishi mumkin.

Shovqin va buzilish asosan signal bilan niqoblanadi, lekin ularning o'zlari yo'qolib ketadigan yoki noaniq bo'lib qolgan past darajadagi signallarni niqoblaydi. Shuning uchun, signal-shovqin nisbati qanchalik baland bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi. Shovqin va buzilishlarga nisbatan haqiqiy sezgirlik individual eshitish xususiyatlariga va uni tayyorlashga bog'liq. Nutqni uzatishga ta'sir qilmaydigan shovqin va buzilish darajasi musiqa uchun mutlaqo qabul qilinishi mumkin emas. Audiofilning eshitishi va nafaqat eshitishi, balki tushuntirishi ham oddiy tinglovchi uchun mutlaqo ko'rinmas bo'lib chiqishi mumkin.

ANALOG AUDIO UZATISH

An'anaga ko'ra, audio signallar simlar orqali, shuningdek, to'lqinlar (radio) orqali uzatiladi.

Balanssiz uzatish liniyalari (klassik sim) va muvozanatli bo'lganlar mavjud. Balanssiz ikkita simga ega: signal (to'g'ridan-to'g'ri) va qaytish (tuproq). Bu chiziq tashqi shovqinlarga juda sezgir, shuning uchun uzoq masofalarga signallarni uzatish uchun mos emas. Ko'pincha ekranlangan sim yordamida amalga oshiriladi, qalqon erga ulanadi.

Guruch. 4. Balanssiz ekranlangan chiziq

Balanslangan chiziq uchta simni o'z ichiga oladi: ikkita signal simlari, ular orqali bir xil signal oqadi, lekin antifazada va tuproqda. Qabul qiluvchi tomonda umumiy rejimdagi shovqin (ikkala signal simlarida induktsiya qilingan) o'zaro olib tashlanadi va butunlay yo'qoladi va foydali signal darajasi ikki barobar ortadi.

Guruch. 5. Balanslangan ekranlangan chiziq

Balanssiz chiziqlar odatda qurilmalar ichida va qisqa masofalarda, asosan, foydalanuvchi yo'llarida qo'llaniladi. Professional sohada muvozanat hukmronlik qiladi.

Rasmlarda ekranga ulanish nuqtalari shartli ravishda ko'rsatilgan, chunki ular har safar eng yaxshi natijalarga erishish uchun "joyida" tanlanishi kerak. Ko'pincha ekran faqat signal qabul qiluvchi tomonida ulanadi.

Balanssiz chiziqlar odatda qurilmalar ichida va qisqa masofalarda, asosan, foydalanuvchi yo'llarida qo'llaniladi. Professional sohada muvozanat hukm suradi.

Ovoz signallari samarali kuchlanish darajasi bilan normallashtiriladi (amplituda qiymatining 0,707):

• mikrofon 1-10 mV (o'rnatilgan kuchaytirgichsiz mikrofonlar uchun),
• chiziqli 0,25-1 V, odatda 0,7 V.

Signal karnaylarga yuboriladigan quvvat kuchaytirgichining chiqishida uning darajasi ancha yuqori va 10-20 A gacha bo'lgan oqimlarda 20-50 V ga yetishi mumkin (tovush darajasiga qarab) Ba'zan - yuzlabgacha. Eshittirish liniyalari va ochiq joylarni ovozli qilish uchun volt.

Ishlatilgan kabellar va ulagichlar:

• muvozanatli chiziqlar va mikrofonlar uchun - ekranlangan juftlik (ko'pincha o'ralgan), 3 pinli XLR konnektorlari yoki terminallari, vint yoki qisqich;

Guruch. 6. Balanslangan chiziqlar uchun ulagichlar: terminallar va XLR

• muvozanatsiz liniyalar uchun - ekranlangan kabel, RCA ("lola") konnektorlari, kamroq tez-tez DIN (shuningdek, GOST), shuningdek turli xil vilkalar;

Guruch. 7. Balanssiz chiziqli ulagichlar: RCA, 3,5 mm va 6,25 mm vilkalar

• yuqori quvvatli karnay signallari uchun - ekranlanmagan (kamdan-kam istisnolardan tashqari) katta o'lchamli dinamik kabellar, terminallar yoki qisqichlar, banan yoki igna konnektorlari

Guruch. 8. Dinamik simi ulagichlari

Ulagichlar va kabellarning sifati, ayniqsa, yuqori sifatli audio tizimlarida muhim rol o'ynaydi

Ulagichlar va kabellarning sifati, ayniqsa, yuqori sifatli audio tizimlarida muhim rol o'ynaydi. Kabelning o'tkazgich va dielektrik materiallari, tasavvurlar va geometriyasi. Interconnect va dinamik kabellarning eng qimmat modellarida ultra sof mis va hatto qattiq kumush, shuningdek teflon izolyatsiyasi qo'llaniladi, bu signal yo'qotilishini oshiradigan minimal darajadagi dielektrik yutilish bilan tavsiflanadi va chastota diapazoni bo'ylab notekis. Kabel mahsulotlari bozori juda xilma-xildir, ko'pincha bir xil sifatdagi turli xil modellar bir-biridan faqat narx bo'yicha va ko'p marta farq qiladi.

Har qanday kabellar analog signal yo'qotishlari bilan tavsiflanadi, ular chastota va uzatish masofasining ortishi bilan ortadi. Yo'qotishlar konnektorlardagi o'tkazgich va kontaktlarning ohmik qarshiligi, shuningdek taqsimlangan reaktiv komponentlar bilan belgilanadi: indüktans va sig'im. Aslini olganda, kabel past chastotali filtrdir (yuqori chastotalarni kesadi).

Turli masofalarga uzatishdan tashqari, signallarni ko'pincha tarmoqqa va almashtirishga to'g'ri keladi. O'zgartirgichlar (kirish selektorlari) professional va iste'molchi audio yo'lining ko'plab komponentlarining ajralmas qismidir. Bundan tashqari, signalni ajratadigan va uzatish liniyasi va boshqa komponentlar bilan daraja va impedanslar bo'yicha mos kelishini ta'minlaydigan ixtisoslashtirilgan tarqatish kuchaytirgichlari (va ko'pincha yuqori chastotalarda aylanishni qoplaydi) va kalitlarga, an'anaviy (bir nechta kirish va bitta chiqish) va matritsa (bir nechta kirish va chiqishlar) ).

ANALOG AUDIO ISHLATISH

Analog audio signalni har qanday qayta ishlash uning sifatidagi ma'lum yo'qotishlar bilan birga keladi (chastota, faza va chiziqli bo'lmagan buzilishlar paydo bo'ladi), ammo bu zarur. Qayta ishlashning asosiy turlari quyidagilardan iborat:

• signalni karnay orqali uzatish, yozib olish yoki ijro etish uchun zarur bo'lgan darajaga oshirish: mikrofondan signalni karnayga qo'llash orqali biz hech narsani eshitmaymiz: birinchi navbatda uni daraja va quvvatda kuchaytirishimiz kerak, shu bilan birga ovoz balandligini sozlang.

Guruch. 9

• chastotali filtrlash: ma'lum chastotalarda sog'liq uchun zararli bo'lgan infratovush va ultratovush foydali tovush diapazonidan (20 Hz - 20 kHz) uziladi. Ko'pgina hollarda diapazon ataylab toraytiriladi (ovozli telefon kanali 300 Gts - 3400 Gts diapazoniga ega, metr radiostansiyalarining chastota diapazoni sezilarli darajada cheklangan). Odatda 2-3 ta diapazonga ega bo'lgan akustik tizimlar uchun ajratish ham zarur, bu odatda kuchaytirilgan (kuchli) signal darajasida krossover filtrlarida amalga oshiriladi.

Guruch. 10. Uch tomonlama dinamik tizim uchun krossover sxemasi

Guruch. 11. Ekvalayzer qurilmasiga misol

• Shovqinni bostirish: signalni tahlil qiluvchi va RF komponentlarining darajasi va chastotasiga mutanosib ravishda diapazonni toraytiruvchi maxsus dinamik shovqinni kamaytirish sxemalari mavjud ("denoizers", "dehissers"). Bunday holda, signal diapazoni ustida joylashgan shovqin kesiladi va qolgan shovqin signalning o'zi tomonidan ko'proq yoki kamroq maskalanadi. Bunday sxemalar har doim signalning juda sezilarli buzilishiga olib keladi, lekin ba'zi hollarda ulardan foydalanish maqsadga muvofiqdir (masalan, yozilgan nutq bilan ishlashda yoki interkom radiostantsiyalarida). Analog yozish uskunalari uchun kompressorlar/kengaytirgichlar ("kompander", masalan, Dolby B, dbx tizimlari) asosidagi shovqin bostiruvchilar ham qo'llaniladi, ularning ishlashi quloqqa kamroq seziladi.
• dinamik diapazonga ta'siri: oddiy maishiy tizimlarda, shu jumladan avtomobil radiolarida musiqa dasturlarini ijro etish etarli darajada boy va ifodali bo'lishi uchun dinamik diapazon siqilib, sokin tovushlarni balandroq qiladi. Aks holda, vaqti-vaqti bilan fortissimo portlashlaridan tashqari (klassik musiqada), ayniqsa shovqinli muhitni hisobga olgan holda, karnaylardan jimlikni tinglashingiz kerak bo'ladi. Buning uchun kompressorlar deb ataladigan qurilmalar qo'llaniladi. Ba'zi hollarda, aksincha, dinamik diapazonni kengaytirish kerak, keyin kengaytirgichlar qo'llaniladi. Va qirqishga olib keladigan maksimal darajadan oshib ketishining oldini olish uchun (yuqoridan signalning cheklanishi, juda yuqori chiziqli bo'lmagan buzilishlar bilan birga, xirillash sifatida qabul qilinadi) cheklovchilar studiyalarda qo'llaniladi. Ular, odatda, signalning yuqori qismlarini kesishdan ko'ra, "yumshoq" kesishni ta'minlaydi;

Guruch. 12. Studiya dinamikasi protsessoriga misol

• studiyalar, EMR va boshqalar uchun maxsus effektlar: ovoz muhandislari va musiqachilarning ixtiyorida ovozga kerakli rang berish yoki ma'lum bir effektga erishish uchun katta miqdordagi maxsus jihozlar mavjud. Bular turli xil distortorlar (elektr gitara ovozi xirillaydi, donador bo'ladi), vah-va qo'shimchalari (amplituda modulyatsiyasi, xarakterli "xirillash" effektini keltirib chiqaradi), kuchaytirgichlar va qo'zg'atuvchilar (tovush rangiga ta'sir qiluvchi qurilmalar, xususan, ular tovushga "naycha" rangini berishi mumkin); flanjlar, xorlar va boshqalar.

Guruch. 13. Elektr gitara uchun protsessorlar va qo'shimchalar misollari

• ovozni aralashtirish, aks-sado/reverberatsiya: studiyalarda yozish odatda ko'p kanalli shaklda amalga oshiriladi, keyin mikserlar yordamida fonogramma kerakli miqdordagi kanallarga aralashtiriladi (ko'pincha 2 yoki 6). Bunday holda, ovoz muhandisi alohida trekka yozilgan u yoki bu yakkaxon asbobni "oldinga surish" va turli treklarning ovoz balandligi nisbatini o'zgartirishi mumkin. Ba'zida ma'lum bir vaqt o'zgarishi bilan signalga quyi darajadagi bir nechta nusxalar qo'shiladi va shu bilan tabiiy reverberatsiya (echo) taqlid qilinadi. Hozirgi vaqtda shunga o'xshash va boshqa effektlarga asosan raqamli signallarni qayta ishlovchi signal protsessorlari yordamida erishiladi.

Guruch. 14. Zamonaviy aralashtirish konsoli

ANALOG AUDIO YOZISH

Ovozni mexanik yozishni birinchi marta Edison 1877 yilda, fonografni - yumshoq staniol qatlami bilan qoplangan rolikni ixtiro qilganda amalga oshirgan, uning ustiga havo tebranishlarini uzatuvchi igna bilan iz qoldirilgan (keyinchalik uning o'rniga mum ishlatilgan) staniol va usulning o'zi deb atala boshlandi chuqurlik yozuvi , chunki trek chuqurlikda modulyatsiya qilingan). Biroq, o'sha yili frantsuz Charlz Kros Fanlar akademiyasiga o'z ixtirosi bo'yicha ariza topshirdi - tovush membranaga ulangan igna yordamida kuyikish bilan qoplangan tekis shisha diskda yozilgan, ko'ndalang yo'l olingan. , keyin disk yoritilgan bo'lishi kerak edi va undan nusxa ko'chirish uchun nusxa ko'chirildi (usulning o'zi hali ishlab chiqilmagan edi). Oxir-oqibat, chuqur yozishdan ko'ra mukammalroq bo'lgan ko'ndalang yozuv gramofon yozishni keltirib chiqardi. Dunyoda ketma-ket rekordlar ishlab chiqaradigan uchta kompaniya paydo bo'ldi (Amerikada CBS, Yaponiyada JVC, Germaniyada Odeon - bu kompaniya dunyoga ikki tomonlama rekord berdi) va ularni ijro etish uchun asboblar. "Gremofon" nomi Deutsche Gramophon (Germaniya) va gramofon Pathe (Frantsiya) dan kelib chiqqan. Keyin ular ilgakdagi qo'ng'iroqli, qo'lda haydovchi o'rniga elektr motorli va keyinchalik elektromagnit adapterli ko'chma grammofonlarni ishlab chiqarishni boshladilar. Yozuvlar tobora mukammallashdi, ular o'ynash vaqti bo'yicha ko'proq materiallarni o'z ichiga oldi va dastlab 4 kHz bilan cheklangan chastota diapazoni kengaytirildi. Vinilit mo'rt shellac o'rnini egalladi va qisqa muddatli po'lat ignalar safirga, keyin olmosga o'tdi. Stereo davri boshlandi: ikkita trek 45 ° burchak ostida bir truba ichiga kesildi. O'tgan asrning 80-yillari boshlariga kelib, raqamli audio formatga global o'tish sodir bo'lganida, vinil yozuvi o'z rivojlanishining eng yuqori cho'qqisiga chiqdi.

Guruch. 15. Gramafon, grammofon, elektr pleyer

Magnit yozish ancha rivojlangan va studiyalarda uzoq vaqtdan beri qo'llanilgan. Birinchi magnit yozish moslamasi - telegraf 1878 yilda Valdemar Paulsen (Daniya) tomonidan yaratilgan va yozuv po'lat simda (piano torida) qilingan. 20-asrning 20-yillarida magnit lentadan foydalanadigan magnitafonlar paydo bo'ldi. Magnitofonlarni ommaviy ishlab chiqarish 40-yillarda boshlangan. Avval tsellyulozada, keyin esa lavsan asosida magnit lentalar paydo bo'ldi. Ovozli signallar magnit bo'shliqqa ega bo'lgan yozuv (yoki universal) bosh yordamida uzunlamasına yo'llarga yoziladi. Lenta bosh bo'shlig'iga yaqin tortiladi va uning ustida qoldiq magnitlanish yo'li hosil bo'ladi. Xarakteristikaning chiziqli bo'lmagan qismi yuqori chastotali oqim oqimi (odatda taxminan 100 kHz) yordamida "loyqa" bo'lib, uning ustiga foydali signal qo'shiladi. Fonogrammalarni birlamchi yozib olish uchun raqamli bilan bir qatorda studiya analog magnitofonlari hamon foydalaniladi. Uy xo'jaliklari ikki va uch boshli turlarda bo'ladi (alohida yozish, ijro etish va o'chirish boshlari yoki o'chirish va universal boshlar). Ba'zida teskari teskari ta'minlangan bo'lsa, ikkita ijro etish boshi mavjud.

Hatto juda ehtiyotkorlik bilan ishlashda ham, magnit lenta vaqt o'tishi bilan parchalana boshlaydi

Magnit lentada shovqin tezligi oshgani sayin kamayib boradi (qisman eshitiladigan diapazondan tashqariga chiqadi). Shuning uchun, studiya magnitofonlari tezligi 38 ga, maishiy g'altakning magnitafonlari esa 19 va 9,5 sm/s tezlikka ega. Maishiy kassetalar uchun 4,76 sm / s tezlik qabul qilindi. Dolby B kompander tizimi yordamida lenta shovqini samarali tarzda bostiriladi: yozib olish paytida zaif signallar uchun yuqori chastotali qismning darajasi 10 dB ga ko'tariladi va ijro etish paytida u bir xil miqdorda pasayadi.

Yuqori tezlikda professional analog magnit yozishni juda ta'minlaydi yuqori sifatli. Aynan magnit master lentalarida uzoq vaqt Musiqa yozuvlari arxivga olindi va ulardan fonogramma sifatni biroz yo'qotgan holda vinil plastinalarga o'tkazildi. Biroq, juda ehtiyotkorlik bilan ishlov berilsa ham, magnit lenta vaqt o'tishi bilan parchalana boshlaydi, u asta-sekin demagnetizatsiya, deformatsiya, nusxa ko'chirish effekti bilan tavsiflanadi (rulondagi qo'shni qatlamlar o'zaro magnitlangan) va tashqi magnit maydonlarning ta'siriga sezgir. Bundan tashqari qiyin tezkor qidiruv kerakli bo'lak (garchi bu noqulaylik ko'proq maishiy sohaga tegishli bo'lsa ham). Shu sababli, raqamli formatlarning paydo bo'lishi bilan, XX asrning ikkinchi yarmidagi bebaho original yozuvlarni saqlab qolish muammosi bilan shug'ullangan CBS/Kolumbiya yozuvlarining ulkan arxivining egasi Sony diskret pulsda yozib olish usulini ishlab chiqdi. kenglik modulyatsiyasi formati (DSD oqimi - Direct Stream Digital, keyinchalik maxsus Super Audio CD formatini yaratdi). Agar analog magnit yozish fonogrammaning bir necha o'n yillar davomida asta-sekin ortib borayotgan yo'qotishlar bilan saqlanishini ta'minlasa, raqamli arxivlar abadiydir va hech qanday buzilishsiz cheksiz miqdordagi nusxalarga bardosh bera oladi. Buning uchun, shuningdek, boshqa ko'plab sabablarga ko'ra (xizmat afzalliklari, ko'p qirrali, ulkan qayta ishlash imkoniyatlari), raqamli audio formatlari endi tobora keng tarqalmoqda.

RAQAMLI AUDIOSIGNALI QABUL ETISHI

Kotelnikov-Shanon teoremasiga ko'ra, diskret signalni keyinchalik to'liq qayta qurish mumkin, agar namuna olish chastotasi signal spektrining yuqori chastotasidan kamida ikki baravar ko'p bo'lsa.

Raqamli signal analog signaldan olinadi yoki bevosita raqamli shaklda sintezlanadi (elektr musiqa asboblarida). Analogdan raqamliga o'tkazish ikkita asosiy operatsiyani o'z ichiga oladi: namuna olish va kvantlash. Diskretlashtirish - bu uzluksiz signalni teng vaqt oralig'ida olingan uning bir lahzalik qiymatlarining bir qator namunalari bilan almashtirish. Kotelnikov-Shanon teoremasiga ko'ra, diskret signalni keyinchalik to'liq qayta qurish mumkin, agar namuna olish chastotasi signal spektrining yuqori chastotasidan kamida ikki baravar ko'p bo'lsa. Keyin namunalar daraja bo'yicha kvantlanadi: ularning har biriga haqiqiyga eng yaqin diskret qiymat beriladi. Kvantlashning aniqligi ikkilik tasvirning bit chuqurligi bilan aniqlanadi. Bit chuqurligi qanchalik baland bo'lsa, kvantlash darajalari shunchalik ko'p (2N, bu erda N - bitlar soni) va kvantlash shovqini shunchalik past bo'ladi - eng yaqin diskret darajaga yaxlitlash tufayli xatolar.

Guruch. 16. Analog signalni raqamlashtirish va raqamli namunalarni olish

CD formati 44,1 kHz namuna olish tezligini va 16 bit chuqurligini nazarda tutadi. Ya'ni soniyada 44 ming namuna olinadi, ularning har biri 2 16 = 65536 darajadan birini (stereo kanallarning har biri uchun) olishi mumkin.

Eng ilg'or iste'molchi audio formatlari DVD Audio va Super Audio CD (SACD) hisoblanadi.

44,1 kHz / 16-bit formatiga qo'shimcha ravishda, raqamli yozishda boshqalar qo'llaniladi. Studiya yozuvi odatda 20-24 bit chuqurlikda amalga oshiriladi. Keyin ma'lumotlar konvertatsiya qilish orqali standart CD formatiga aylantiriladi. Keyin qo'shimcha bitlar tashlanadi yoki (yaxshiroq) yaxlitlanadi, ba'zan kvantlash shovqinini (dither) kamaytirish uchun psevdo-tasodifiy shovqin aralashtiriladi.

Eng ilg'or iste'molchi audio formatlari DVD Audio va Super Audio CD (SACD). DVD Audio Meridian tomonidan ishlab chiqilgan MLP ma'lumotlarni yo'qotishsiz siqish algoritmini qabul qiladi. Va SACD, boshqa formatlardan farqli o'laroq, impuls-kod modulyatsiyasini (PCM) ishlatmaydi, lekin bir bitli DSD oqimini kodlash (diskret puls kengligi modulyatsiyasi). SACD disklari bir qatlamli va ikki qavatli (gibrid) formatlarda bo'lib, oddiy CD qatlamiga ega.

Audiofillar tomonidan qayd etilgan tovush sifatidagi ma'lum cheklovlarga qaramay, bugungi kunda eng mashhur audio media CD bo'lib qolmoqda. Ularning sababi past namuna olish chastotasi: audio diapazonning yuqori chegarasiga yaqin signallarni aniq tiklash uchun jismoniy amalga oshirib bo'lmaydigan filtr kerak (uning impulsli javobi salbiy vaqt mintaqasini qamrab oladi). Bu ma'lum darajada namuna olish chastotasi va bit chuqurligi ortib borayotgan raqamli filtrlash orqali qoplanadi. Haqiqiy vaqtda uzluksiz ijro etishni ta'minlash uchun diskdagi ma'lumotlar ortiqcha kodlash (Reed-Solomon kodi) bilan yozib olinadi.

Raqamli media, namuna olish tezligi va kodlash bitlari

Raqamli audio uzatish, ayniqsa, siqilmagan yuqori aniqlikdagi ko'p kanalli oqimlar uchun keng polosali ulanishni talab qiladi.

DIGITAL AUDIO UZATISH

Raqamli ovozni uzatish uchun aloqa liniyalari kabellar, optik liniyalar va radio havosi bo'lishi mumkin.

PCM signallarini simli liniyalar orqali uzatish uchun AES/EBU (muvozanatlangan, koaksiyal), S/PDIF (balanslanmagan koaksiyal) interfeyslari ishlab chiqilgan bo'lib, ular bir sim orqali bir nechta signallarni (taktli chastota, raqamli so'z tezligi, kanal ma'lumotlari) uzatishni ta'minlaydi. Qurilmalar ichida bu signallar alohida uzatiladi, transport mexanizmining chiqishida kodlanadi va raqamli-analogli konvertorning kirishida (ikki blokli tizimlarda) ular yana raqamli qabul qiluvchida ajratiladi.

Odatda, raqamli ovozni uzatish uchun yuqori sifatli audio ishlatiladi. koaksiyal kabel. Optik tolali liniyalar uchun S/PDIF konvertorlari ham mavjud: AT&T ST va Toslink (ikkinchisi iste'molchi uskunalari uchun standart). Va shuningdek, foydalanish uchun o'ralgan juftliklar Ethernet kabel tarmoqlarining bir qismi sifatida. Siqilgan audioni arxivlangan fayllar ko'rinishida tarqatish vositasi Internetdir.

Guruch. 17. Toslink ulagichi bilan optik kabel

Har qanday raqamli signal singari, raqamlashtirilgan audio maxsus qurilmalar - tarqatish kuchaytirgichlari, an'anaviy va matritsali almashtirgichlar yordamida tarqatiladi va almashtiriladi.

Raqamli signallarga salbiy ta'sir ko'rsatadigan va ko'pincha raqamli audioning analogga nisbatan deyarli barcha afzalliklarini, jumladan, dasturlarni sifatni yo'qotmasdan qayta-qayta nusxalash, uzatish va arxivlash qobiliyatini inkor etadigan omil mavjud - biz jitter haqida gapiramiz. Jitter - faza jitteri yoki 0 dan 1 ga o'tish momentidagi noaniqlik va aksincha. Bu deyarli ideal jabhalar bilan to'rtburchaklar impulslarning bosqichma-bosqich deformatsiyasi tufayli sodir bo'ladi, ular kabellarning reaktiv elementlari tufayli tobora tekis bo'lib boradi, bu esa tushish momentida noaniqlikka olib keladi, garchi har bir keyingi jabhada jabhalarning tikligi raqamli qurilma to'liq tiklandi. Barcha zamonaviy raqamli qurilmalar reclocking birliklari yordamida jitter bilan muvaffaqiyatli kurashadi. Qo'shimcha ma'lumot olish uchun Signalni almashtirish va boshqarish risolasiga qarang.

18-rasm. Tarqatish va almashtirish

Siqilgan audio formatlari turli raqamli axborot vositalarida uzatish va yozish uchun ishlatiladi: Dolby Digital (AC-3) va DTS. Bu sizga ko'p kanalli audio bilan to'liq metrajli filmni, shuningdek, turli xil qo'shimcha materiallarni 4,7 GB DVD Video diskiga joylashtirish imkonini beradi. Dolby Digital formati 5 ta mustaqil kanalni taklif etadi: 2 ta old, 2 ta orqa va 1 ta sabvufer maxsus effektlar uchun. Siqish tovushni qabul qilishning psixoakustik xususiyatlariga asoslangan va siqilishning minimal sezilishini ta'minlaydigan adaptiv MPEG Audio algoritmi yordamida amalga oshiriladi. Bularning barchasi to'liq uch o'lchovli ovozli panoramani qayta yaratishga imkon beradi. Biroq, yuqori sifatli musiqa tinglash uchun Dolby Digital CD-ga qaraganda kamroq mos keladi, uning o'lchamlari pastroq. Dolby Digital rejimida bit tezligi (har bir kanal uchun namunalar birin-ketin uzatiladi) 384-640 kbps, odatiy ikki kanalli CD formatida esa 1411,2 kbps ni tashkil qiladi. Dolby Digital 5.1 formati asosan kanallar sonini ko'paytirish yo'nalishida bir necha bor takomillashtirildi. Endi DD 7.1 versiyasi mavjud bo'lib, u 2 ta old, 2 yon va 2 ta orqa kanalni ta'minlaydi, maxsus effektlar kanalini hisobga olmaganda (bitta orqa kanalli DD 6.1 modifikatsiyasi ham ma'lum).

DTS formati pastroq siqilish koeffitsientiga va yuqori ma'lumot uzatish tezligiga ega - 1536 kbps. Shuning uchun u nafaqat DVD Videoda ko'p kanalli saundtreklarni kodlash uchun, balki ko'p kanalli audio disklar uchun ham qo'llaniladi. An'anaviy DTS 5.1 ga qo'shimcha ravishda DTS formati DTS ES Discrete 6.1 modifikatsiyalarida, shuningdek Dolby Pro Logic II kabi qo'shimcha kanallarni matritsalash printsipidan foydalanadigan bir nechta matritsa variantlarida ma'lum, ular qo'shimcha kanallar asosida sintezlanadi. asosiylarida mavjud ma'lumotlar.

Hisoblash va multimediyada (foydalanuvchi darajasida) ma'lumotlarning ixchamligi talab qilinadi, shuning uchun bu erda siqilgan audio formatlar keng qo'llaniladi. Masalan, MP-3, Windows Media Audio, OGG Vorbis. Siqish tufayli musiqa fayllarini Internetdan tezda yuklab olish va oqimli audio xizmatini (WMA, Real Audio, Winamp) tashkil qilish mumkin bo'ladi.

DIGITAL AUDIO ISHLATISH

Qayta ishlash kuchli DSP (signal) protsessorlari yordamida amalga oshiriladi, masalan, Shark from Analog Devices. Yuqori tezlik tufayli ko'plab operatsiyalar real vaqtda amalga oshirilishi mumkin: masalan, bit chuqurligi va soat chastotasini interpolyatsiya bilan o'zgartirish, tembr balansini sozlash, tenglashtirish, shovqinni kamaytirish, siqish, kengaytirish yoki dinamik diapazonni cheklash, maxsus effektlar ( aks-sado, turli xil turlari ovoz, masalan, "stadion", "konsert zali" va boshqalar), bir nechta treklarni aralashtirish. Odatda, signal protsessorlari yuqori signal kengligida ishlaydi (masalan, o'nlik suzuvchi nuqta bilan 32 bit), bu tezkor Furye konvertatsiyasi, mos keladigan koeffitsientlar to'plamini hisoblash va undan keyin amalga oshiriladigan murakkab matematik hisob-kitoblar paytida xatoliklarni kamaytiradi. ko'paytirish.

Signal protsessorlari keng tarqalgani sayin arzonlashmoqda; bugungi kunda ularni har qanday qabul qiluvchi yoki atrof-muhit protsessorida topish mumkin, bu erda ular atrof-muhit tovush formatlarini dekodlash, tenglashtirish va bass nazorati, amplituda va faza uchun kanalni kalibrlash, shu jumladan turli xil funktsiyalarni bajaradi. va boshqalar.

Signal protsessorlari keng tarqalgani sayin arzonlashmoqda; bugungi kunda ularni har qanday qabul qiluvchi yoki atrof-muhit protsessorida topish mumkin.

Ammo, odatdagidek, dasturiy ta'minot texnologiyalari Signalni qayta ishlash apparatga qaraganda tezroq rivojlanmoqda. DSP protsessorlari qila oladigan hamma narsa maxsus kompyuter ilovalari yordamida mavjud va bu holda foydalanuvchi dasturning o'zi faoliyatining keng doirasini va moslashuvchanligini oladi, bu vaqti-vaqti bilan yangilanadi va to'ldiriladi (garchi bizning davrimizda ixtisoslashtirilgan qurilmalarning dasturiy ta'minoti mumkin bo'lsa ham). Ko'pincha yangilanadi , aytaylik, USB port orqali kompyuterdan yoki hatto to'g'ridan-to'g'ri Internetdan, uskunani ishlab chiqaruvchining veb-saytidan.. Lekin bunday yangilash, albatta, faqat bir avlod apparati doirasida mumkin, chunki u eskirgan bo'lib, siz modulni yoki butun qurilmani almashtirish kerak). Raqamli audioni chuqur qayta ishlash uchun kompyuter dasturlari ham iste'molchi, ham professional maqsadlar uchun etarli (masalan, Adobe Audition). Studiyada ishlov berishning aksariyati kompyuterda amalga oshiriladi. Bu juda qulay va samarali, eng muhimi, real vaqt rejimiga bog'lanmaslik imkonini beradi, bu esa har qanday murakkablikdagi operatsiyalarni ishlashning maxsus talablarisiz amalga oshirish imkonini beradi. Masalan, siz fonogrammani (masalan, relikt vinil muhitidan olingan) sekin urishdan tozalashingiz yoki shovqindan xalos bo'lish uchun uni "aqlli" ishlov berishingiz mumkin, uning spektral tarkibi pauzalar va jim bo'laklarda oldindan aniqlanadi.

Raqamli audio siqish eshitishning psixoakustik xususiyatlariga asoslanadi va jimroq tovushlarni balandroq tovushlar bilan maskalash effektidan foydalanadi.

Nihoyat, ma'lumotlar oqimi tezligini kamaytirish yoki bit chuqurligidagi mumkin bo'lgan o'zgarish bilan boshqa takt chastotasiga o'tkazish uchun siqish ham kompyuterda ham apparat, ham dasturiy ta'minotda amalga oshiriladi.

Bir nechta standart kompyuter audio formatlari siqilmagan va siqilgan.

Eng keng tarqalgan siqilmagan format Microsoft Riff/Wave (".wav" kengaytmasi). Ma'lumotlar 8 yoki 16 bit bilan kodlangan. Ikkinchisida (qabul qilinadi yuqori sifatli audio) kassa va 44,1 kHz namuna olish tezligida bir daqiqa musiqa 5,3 MB joy oladi disk maydoni. Ma'lumotlarning o'ziga qo'shimcha ravishda, .wav faylida faylning umumiy parametrlarini tavsiflovchi sarlavha va ijro etish usullari va tartibi, signalning turli bo'limlarining belgilari, nomlari va koordinatalari haqida qo'shimcha ma'lumotlarga ega bo'lgan bir yoki bir nechta fragmentlar mavjud.

Riff/Wave-dan farqli o'laroq, RAW fayllari ma'lumotlarni o'z holicha taqdim etadi - qo'llab-quvvatlovchi ma'lumotsiz. WAVga o'xshash Macintosh platformasi uchun standart Apple AIFF fayllarida mavjud.

Raqamli audio siqish eshitishning psixoakustik xususiyatlariga asoslanadi va jimroq tovushlarni balandroq tovushlar bilan maskalash effektidan foydalanadi, jim tovushlar esa shunchaki bekor qilinadi va niqoblangan tovushlarning "muvofiqlik ostonasi" ularning maskalanish chastotasidagi masofasi bilan belgilanadi. bo'lganlar, shuningdek, boshqa parametrlar.

Yo'qotilgan siqishni o'z ichiga olgan formatlardan eng mashhuri MP3 (MPEG 1/2/2,5 Layer 3). Turli xil siqish usullaridan foydalanishga imkon beradi; standart faqat allaqachon siqilgan ma'lumotlarni kodlash usulidir. Variant kerakli fayl o'lchamlari yoki sifat darajasidan kelib chiqqan holda aniqlangan doimiy bit tezligi bilan yoki musiqaning turli qismlari uchun bit tezligi o'zgarganda, sifat darajasini doimiy ushlab turganda o'zgaruvchan bilan mumkin. Umuman olganda, MP3 o'rta va yuqori bit tezligida juda qoniqarli ovozga ega, ammo past bit tezligida u boshqa formatlardan kam. Istisno shundaki yangi versiya MP3 Pro, ayniqsa past bit tezligiga qaratilgan va shuning uchun Internetda talab yuqori.

WMA yoki Windows Media Audio past bit tezligida MP3 bilan muvaffaqiyatli raqobatlashadi (masalan, WMA-da 64 kbit/s musiqa sub'ektiv ravishda 128 kbit/s bit tezligiga ega MP3-dan yomon emas. Bundan tashqari, bu format ruxsatsiz nusxalashdan himoya kodlashni ta'minlaydi.

Ogg Vorbis odatda WMA va MP3 ga o'xshaydi, lekin matematik ishlov berish apparatida farqlanadi va 48 kHz namuna olish chastotasiga qaratilgan. Bundan tashqari, u 2 emas, balki 255 tagacha audio kanalni qo'llab-quvvatlashi mumkin. 512 kbps gacha bit tezligi, siqishni MP3 ga qaraganda 20-5% samaraliroq, musiqa sub'ektiv ravishda yaxshi eshitiladi. Gigant kompaniyalar bilan teng bo'lmagan kurashda bo'lsa-da, MP3 va WMA uchun jiddiy raqobatchi.

AAC (Advanced Audio Coding) MP3 (va xuddi shu kompaniya - Fraunhofer instituti tomonidan) asosida ishlab chiqilgan, ammo ilg'or imkoniyatlarga ega: u 96 kHz, 48 kanalgacha bo'lgan namuna olish tezligini qo'llab-quvvatlaydi. Ovozning yuqori sifati nisbatan sekinroq kodlash protsedurasi va ijro etish paytida apparat ishlashi uchun talablarning oshishi bilan "to'lanadi". AACning so'nggi versiyalaridan biri Liquid Audio deb nomlanadi, bu nafaqat AAC kabi ma'lumotlar oqimiga "suv belgilari" ni, balki boshqa ma'lumotlarni ham (rassomlar, mualliflik huquqi va boshqalar) kiritish imkonini beradi. MP3 ketma-ketligi uchun da'vogar.

Ko'p jihatdan, yaponiyalik VQF (SoundVQ) formati Yamaha tomonidan qo'llab-quvvatlansa ham, AAC formatiga o'xshaydi.

Raqamli audio turli xil ommaviy axborot vositalariga yozilishi mumkin. Ko'pincha optik disklar, garchi mantiqiy bo'lsa-da, ertami-kechmi, arenada faqat flesh-xotira qoladi, bu esa motorli haydovchilarni talab qilmaydi.

Magnit raqamli yozish bugungi kunda asosan professional sohada qolmoqda va tobora ko'proq maishiy sohani tark etmoqda.

CD lar, boshqa shunga o'xshash vositalar (DVD, SACD) singari, alyuminiy matritsalardan polikarbonat blankalarini shtamplash orqali ko'paytiriladi, ularning ustiga chuqurchalar - chuqurchalar qo'llaniladi. Bundan tashqari, agar sizda CD (DVD) yozuvchisi bo'lgan oddiy kompyuteringiz bo'lsa, CD-R, CD-RW va hokazo matritsalarga turli formatdagi musiqa fayllari yozilishi mumkin. Fayllar, shuningdek, kompyuterning qattiq diskida yoki maxsus audio serverda saqlanadi, unda keng musiqa kutubxonasi yaratilishi mumkin va faylni siqish darajasi (noldan) foydalanuvchi tomonidan tanlanadi.

Magnit raqamli yozish bugungi kunda asosan professional sohada qolmoqda va tobora ko'proq maishiy sohani tark etmoqda. Optik disk o'lchami kichik bo'lsa-da, iste'molchilar uchun kassetaga qaraganda ko'proq jozibador. Bundan tashqari, ularning ommaviy talabiga hissa qo'shmadi qiyin munosabatlar musiqa kontentiga bo'lgan huquq egalari bilan (DVD Audio va SACD bilan bo'lgani kabi). DAT magnitafonlari siqilmagan raqamli audioni yuqori sifatli yozib oladi. Raqamli magnitafonlarning bir nechta turlari mavjud: statsionar boshli (S-DAT) va aylanuvchi boshli (R-DAT), signalni kassetaga yozib olish; g'altakdan g'altakga DASH, S-VHS kassetalari yordamida DAT va o'zaro bog'liq yozuvlar. DCC (PASC siqilgan yozish) formati hozirda umidsiz deb hisoblanadi. MiniDisc magnit-optik disklari ATRAC siqish algoritmidan foydalanadi.

OVOZ O'YNATILADI

Har qanday audio yo'lning oxirida analog elektro-akustik konvertorlar - dinamiklar yoki naushniklar mavjud. Raqamli emitentlar hali ham dastlabki g'oyalar bosqichida. Quvvat kuchaytirgichlari ham asosan analog hisoblanadi, garchi raqamli bo'lganlar asta-sekin o'z yo'liga o'tmoqda (aniqrog'i, impuls kengligi modulyatsiyasi printsipi asosida ishlaydi). Kuchaytirgichlarning ushbu klassi - D - analoglarga nisbatan misli ko'rilmagan yuqori samaradorlikni ta'minlaydi (taxminan 90%), kichik o'lchamlari va vazni va issiqlik hosil bo'lmaydi. D toifali kuchaytirgichlar etakchi sifatida kuchli mavqega ega bo'lishi uchun, shunga qaramay, ko'plab muhim muammolarni hal qilish kerak va birinchi navbatda modulyatsiyalangan signalning yuqori chastotali komponentlarini filtrlash muammosi, ularning darajasi juda yuqori. chiqish. Bundan tashqari, raqamli kirishga ega D sinfidagi kuchaytirgichlar deyarli yo'q: analog signal o'rnatilgan ADC ga beriladi. Bu, ehtimol, ushbu yo'nalishning rivojlanishini sekinlashtiradigan asosiy omil: axir, g'oyaning o'zi asosiy qiymati yuqori samaradorlik emas, balki keraksiz konvertatsiyalar va analog uzatish liniyalarisiz butunlay raqamli audio yo'lni tashkil qilish qobiliyatidir. Bundan tashqari, DVD pleerlarda raqamli chiqish odatiy hol emas. So'nggi paytlarda bu sohada yangi ishlanmalar paydo bo'la boshladi. Tripath kirish signalini tahlil qilish asosida impulsning kuchayishi parametrlarini boshqaradigan maxsus protsessorni chiqardi, bu (raqamli shaklda) buferda bir muncha vaqt kechiktiriladi. Xususan, signalning joriy spektriga qarab, keyingi filtrlash nuqtai nazaridan optimal soat chastotasi tanlanadi. Bunday kuchaytirgichlar (ular "aqlli" deb ataladi) yangi toifani - T toifali kuchaytirgichlarni keltirib chiqardi.Qo'shimcha ma'lumot uchun "Signal kuchaytirish" risolasiga qarang.

An'anaviy stereo va mono kuchaytirgichlar tobora ko'proq ko'p kanalli kuchaytirgichlar bilan almashtirilmoqda, ko'pincha AV qabul qiluvchilarga o'rnatilgan bo'lib, ular ko'p kanalli signallarni chuqur qayta ishlash, dekodlash va bir formatdan boshqasiga o'tkazish uchun zarur bo'lgan hamma narsaga ega. Ko'p kanalli audio nafaqat filmlarga jo'r bo'lish, balki o'z-o'zidan ham tobora ommalashib bormoqda.

Keling, avval analogdan raqamliga o'tkazishning umumiy tamoyillari bilan shug'ullanamiz. Har qanday signallarni raqamlashtirishning asosiy printsipi juda oddiy va rasmda ko'rsatilgan. 17.1, A. Vaqtning ba'zi nuqtalarida t 1, t 2, t 3 biz analog signalning oniy qiymatini olamiz va go'yo unga qandaydir o'lchovni qo'llaymiz, o'lchagich, ikkilik miqyosda tugatilgan. Muntazam o'lchagich katta bo'linmalarni (metrlarni) o'z ichiga oladi, ularning har biri o'n qismga (desimetrga) bo'linadi, ularning har biri o'n qismga (santimetr) va hokazo bo'linadi. Ikkilik o'lchagich yarmiga, keyin yana yarmiga bo'lingan bo'linmalarni o'z ichiga oladi. , va hokazo d. – qancha piksellar sonini yetarli. Agar bunday o'lchagichning butun uzunligi, aytaylik, 2,56 m bo'lsa va eng kichik bo'linmasi 1 sm bo'lsa (ya'ni, biz uning uzunligini 1 sm dan kam bo'lmagan aniqlik bilan, aniqrog'i, yarmini ham o'lchashimiz mumkin), u holda aynan shunday bo'linmalar 256 bo'ladi va ular 1 bayt yoki 8 bitli ikkilik raqam sifatida ifodalanishi mumkin.

Guruch. 17.1 . Analog signallarni raqamlashtirish:

A- asosiy tamoyil;

b- teoremani tushuntirish Kotelnikov-Nyquist

Agar biz uzunlikni emas, balki kuchlanish yoki qarshilikni o'lchasak, hech narsa o'zgarmaydi, faqat "hukmdor" tushunchasining ma'nosi biroz boshqacha bo'ladi. Shunday qilib, biz signal kattaligining ketma-ket namunalarini olamiz x 1 , x 2 , x 3. Bundan tashqari, tanlangan ruxsat va raqamlar soni bilan biz maksimal raqamga mos keladigan ma'lum bir qiymatdan ko'p bo'lmagan qiymatni o'lchashimiz mumkinligiga e'tibor bering, bu holda 255. Aks holda, biz raqamlar sonini ko'paytirishimiz kerak (uzaytiring). o'lchagich), yoki o'lchamni yomonlash tomon o'zgartiring (uni cho'zing). Yuqorida aytilganlarning barchasi analog-raqamli konvertor - ADC ishlashining mohiyatidir.

Shaklda. 17.1, A Vaqt o'tishi bilan o'zgaruvchan miqdorni o'lchaydigan bo'lsak, grafik ushbu jarayonni ko'rsatadi. Agar o'lchovlar muntazam ravishda ma'lum chastotada (namuna olish chastotasi yoki kvantlash chastotasi deb ataladi) amalga oshirilsa, faqat signal qiymatlarini yozish mumkin. Agar vazifa asl signalni qayd etilgan qiymatlardan tiklash bo'lsa, unda namuna olish chastotasi va qabul qilingan shkalani bilib (ya'ni, jismoniy miqdorning qaysi qiymati ikkilik raqamlarning qabul qilingan diapazonidagi maksimal raqamga mos keladi) grafikdagi nuqtalarni shunchaki chizib, ularni silliq chiziq bilan bog'lash orqali har doim asl signalni tiklang.

Ammo biz nimani yo'qotamiz? Anjirga qarang. 17.1, b, bu mashhur Kotelnikov teoremasini tasvirlaydi (odatdagidek, chet elda u boshqa nom bilan yuritiladi - Nyquist, aslida ikkalasi ham uni bir-biridan mustaqil ravishda shakllantirishgan). Ushbu rasm cheklash chastotasining sinusoidini ko'rsatadi, biz hali ham namuna olish chastotasida olingan nuqtalar qatoriga ega bo'lgan holda qayta qurishimiz mumkin. f d. Chunki sinusoidal tebranish formulasida A gunoh (2p ft) ikkita mustaqil koeffitsient mavjud ( A- amplituda va f– chastota), keyin grafikning ko'rinishini noyob tarzda tiklash uchun har bir davr uchun kamida ikkita nuqta kerak, ya'ni. Namuna olish chastotasi asl analog signal spektridagi eng yuqori chastotadan kamida ikki baravar ko'p bo'lishi kerak. Bu Kotelnikov-Nyquist teoremasining umumiy formulalaridan biridir.

Grafikda ko'rsatilgan nuqtalardan o'tib, fazalar siljishisiz boshqa sinusoidni chizishga harakat qiling va bu mumkin emasligini ko'rasiz. Shu bilan birga, siz ushbu nuqtalardan o'tadigan istalgan miqdordagi turli xil sinusoidlarni chizishingiz mumkin, agar ularning chastotasi namuna olish chastotasidan bir necha baravar yuqori bo'lsa. f d. Umuman olganda, bu sinusoidlar yoki harmonikalar (ya'ni, signalning Furye seriyasiga kengayish shartlari - qarang. 5-bob), har qanday murakkab shaklning signalini beradi, lekin ularni tiklash mumkin emas va agar shunday bo'lsa garmoniklar asl signalda mavjud bo'lsa, ular abadiy yo'qoladi.

Faqat chegaradan past chastotali harmonik komponentlar bir ma'noda tiklanadi. Ya'ni, raqamlashtirish jarayoni namuna olish chastotasining to'liq yarmiga teng chastotada xarakteristikaning to'rtburchaklar kesimi bilan past chastotali filtrning ta'siriga teng.

Endi teskari transformatsiya haqida. Aslida, biz bu erda ko'rib chiqadigan DAC-larda raqamli-analogga o'tkazish sodir bo'lmaydi, biz ikkilik sonni proportsional kuchlanish qiymati shaklida ifodalaymiz, ya'ni nazariy nuqtai nazardan, biz faqat bir narsa bilan shug'ullanamiz. masshtabni konvertatsiya qilish. Butun analog shkala bizning ikkilik "o'lchagich" ning o'lchamlariga mos keladigan kvant-gradatsiyalarga bo'lingan. Agar signalning maksimal qiymati, masalan, 2,56 V bo'lsa, sakkiz bitli kod bilan biz 10 mV kvantga ega bo'lamiz va biz bu qiymatlar orasidagi signal bilan nima sodir bo'lishini bilmaymiz va topa olmaymiz, chunki shuningdek, namunalar orasidagi vaqt oralig'ida. Agar biz ma'lum bir signalning ketma-ket namunalarini olsak, masalan, rasmda ko'rsatilganlar. 17.1, A, keyin biz rasmda ko'rsatilgan bosqichma-bosqich naqsh bilan yakunlaymiz. 17.2.

Guruch. 17.2 . Rasmdagi raqamlashtirilgan signalni tiklash. 17.1, a

Agar siz rasmdagi grafiklarni solishtirsangiz. 17.1, A va rasmda. 17.2, siz ikkinchi grafik birinchisini ifodalashini ko'rasiz, yumshoq qilib aytganda, taxminan. Olingan egri chiziqning ishonchlilik darajasini oshirish uchun, birinchidan, tez-tez namunalar olish kerak, ikkinchidan, bit chuqurligini oshirish. Keyin qadamlar kichikroq va kichikroq bo'ladi va ba'zilari etarli bo'lishiga umid bor yuqori aniqlik, vaqt va kvantlashda ham egri chiziq oxir-oqibat uzluksiz analog chiziqdan ajralib bo'lmaydigan bo'lib qoladi.

Chegaralardagi eslatmalar

Shubhasiz, ovozli signallar holatida, masalan, past chastotali filtrdan foydalangan holda, qo'shimcha silliqlash bu erda talab qilinmaydi, chunki bu faqat tasvirni yomonlashtiradi va yuqori chastotalarni yanada uzib qo'yadi. Bundan tashqari, barcha turdagi analog kuchaytirgichlarning o'zlari signalni yumshatadi va inson sezgilari ham filtr sifatida ishlaydi. Shunday qilib, qadamlarning mavjudligi o'z-o'zidan ahamiyatsiz, agar ular etarlicha kichik bo'lsa, lekin ma'lum bir chastotadan yuqori chastotali javobning keskin pasayishi ovoz sifatiga halokatli ta'sir qiladi. Musiqa uchun yaxshi qulog'iga ega bo'lgan ko'plab odamlar CD-sifatli raqamli tovushni (44,1 kHz chastotada, ya'ni inson eshitishini idrok etish darajasidan aniq yuqori chastotada kesishgan holda) aniq ajrata olishlarini da'vo qiladilar. gradatsiyalar soni butun diapazon uchun kamida 65 ming) haqiqiy analog tovushdan, masalan, vinil plastinadan yoki lentadan. Shu sababli, yuqori sifatli raqamli audio rasman talab qilinganidan ancha yuqori namuna olish tezligida, masalan, 192 va hatto 256 kHz ga yozib olinadi va keyin u asl nusxadan haqiqatan ham farqlanmaydi. To'g'ri, to'g'ridan-to'g'ri raqamlashtirilgan ovoz faqat Audio CD formatidagi disklarga yoziladi va deyarli barcha boshqa formatlar uchun siqish ishlatiladi - maxsus algoritmlar yordamida siqish. Agar siqilish bo'lmaganida, yozib olish uchun na zamonaviy axborot vositalarining sig'imi, na kompyuter tarmoqlarining tezligi etarli bo'lmas edi: CD-sifat parametrlari bilan atigi bir daqiqa stereo tovush mediada taxminan 10 MB joyni egallaydi, uni o'zingiz tekshirishingiz mumkin. .

Biz analog davriy signallarni namuna olishning o'ziga xos xususiyatlarini ko'rib chiqmaymiz, chunki bu zamonaviy muhandislikdagi juda keng soha bo'lib, birinchi navbatda ovoz va videoni raqamlashtirish, saqlash, takrorlash va ijro etish bilan bog'liq va bu, hech bo'lmaganda, alohida bo'lishi kerak. kitob.. Bizning maqsadlarimiz uchun taqdim etilgan ma'lumotlar etarli va endi biz to'g'ridan-to'g'ri raqamlashtirish va bitta signal qiymatini teskari aylantirish vazifasiga o'tamiz.

Biz oxiridan boshlaymiz, ya'ni raqamli-analogli konvertorlar bilan - nima uchun quyida ko'rasiz. Biz kiritishda bizda ikkilik shakldagi raqamlar bor deb taxmin qilamiz - bu qandaydir haqiqiy signalni raqamlashtirish natijasimi yoki sintezlangan kodmi, muhim emas. Tanlangan o'lchovga muvofiq uni analog kuchlanish darajasiga aylantirishimiz kerak.

Eng oddiy DAC 561ID1 kabi o'nlik yoki o'n oltilik dekoder-distributordir. Agar biz unga to'rt bitli kodni qo'llasak, chiqishda biz alohida pindagi har bir kod qiymati uchun mantiqiy qiymatga ega bo'lamiz. Bunday dekoderning chiqishlariga LED chizig'ini ulash orqali biz chiziqli (miqyosda) indikatorni olamiz, bu butun diapazonda 10 yoki 16 qadam o'lchamlari bilan ma'lum bir qiymat darajasini ko'rsatadi. Bundan tashqari, ko'pincha amaliyot uchun bunday nisbatan qo'pol ko'rsatkich ko'rsatkich asboblarini almashtirish etarli bo'ladi. Bunday diskret shkala ko'rsatkichlarini boshqarish uchun maxsus mikrosxemalar ishlab chiqariladi, bu qiymatni alohida nuqta yoki chiziq sifatida emas, balki yorug'lik ustuni sifatida ko'rsatishga imkon beradi. Diskret emas, balki chiziqli vakuum ko'rsatkichlarini boshqarishi mumkin bo'lgan mikrosxemalar ham mavjud. Hatto analog qiymatni (kuchlanishni) to'g'ridan-to'g'ri chiziq indikatori uchun boshqaruv signaliga aylantiradigan K1003PP1 mikrosxemasi (UAA180 analogi) mavjud. Rasmga muvofiq termometr pallasida bo'lsa, juda ta'sirli dizaynni olish mumkin. 13.3 yoki 13.4, ko'rsatuvchi boshni bunday mikrosxema va o'lchov ko'rsatkichi bilan almashtiring - an'anaviy termometrning to'liq taqlidi kabi!

Bunday ibtidoiy DACning ikkita kamchiligi bor: birinchidan, uning o'lchamlarini 16-20 gradatsiyadan ortiq oshirish haqiqiy emas, chunki u holda juda ko'p natijalar bo'ladi. Lekin eng muhimi, u raqamli qiymatni tasavvur qilishning tor vazifasi uchun mo'ljallangan va bu sohadan tashqarida yordamsizdir. 1-rasmga muvofiq funktsiyani bajaradigan konvertor ancha keng qo'llaniladi. 17.2, ya'ni kirishdagi kodga mutanosib analog kuchlanishni chiqarish.

Bunday kuchlanishni olishning "soqov" usuli 561ID1 tipidagi dekoder-distributor bilan usulning quyidagi modifikatsiyasidan iborat bo'ladi. Buni amalga oshirish uchun siz bir xil rezistorlar zanjiridan ajratuvchi qurishingiz, uni mos yozuvlar kuchlanish manbaiga ulashingiz va dekoder-distributordan boshqariladigan kalitlar bilan ushbu ajratgichning kranlarini almashtirishingiz kerak. Ikki yoki uch xonali kod uchun siz maqolada tasvirlanganlardan foydalanishingiz mumkin 15-bob 561KP1 va 561KP2 turdagi multipleksorlar. Ammo ko'proq sonli bitlar uchun bunday to'g'ridan-to'g'ri konvertatsiya qilish DAC butunlay dahshatli dizaynga aylanadi. Sakkiz bitli kod uchun 256 rezistor (aynan bir xil!), bir xil miqdordagi kalitlar va bir xil miqdordagi chiqishlari bo'lgan dekoder kerak bo'ladi, ammo sakkiz bitli kod juda qo'pol "o'lchagich" dir, uning o'lchamlari 100 dan oshmaydi. chorak foiz. Shuning uchun, amalda, bu usul DAC emas, balki ADC qurish uchun ishlatiladi (chunki, uning murakkabligiga qaramay, u bitta noyob xususiyatga ega, pastga qarang) va bu erda biz hatto bunday sxemani ham chizmaymiz.

Keling, bunday dahshatli tuzilmalardan foydalanmasdan kod kuchlanishini o'zgartirishga imkon beradigan eng keng tarqalgan usullardan birini ko'rib chiqaylik. Shaklda. 17.3, A teskari aloqa pallasida almashtirilgan rezistorlar bilan op-ampga asoslangan DAC uchun amalga oshirish variantini ko'rsatadi. Kommutatsiya kalitlari sifatida siz, masalan, 293 seriyali kichik o'lchamli elektron o'rni, ya'ni biz shakldagi termostatni loyihalashda foydalangan bir xil turdagi foydalanishingiz mumkin. 12.9 yoki 590 seriyali ixtisoslashtirilgan kalitlar Biroq, kommutatsiya kontaktini amalga oshirish uchun har bir raqam uchun ikkita shunday kalitni o'rnatish kerak bo'ladi, shuning uchun 561 seriyali maxsus 561KTZ (CD4066) chipini taqdim etadi, unda ishlaydigan to'rtta bir xil kalitlar mavjud. berilgan diagrammada ko'rsatilgandek.

Guruch. 17.3. Qurilishda ishlatiladigan sxemalar DAC :

a– manfiy chiqishi bilan ikki bitli DAC;

b– ixtiyoriy uzunlikdagi R–2R zanjiri;

V– ijobiy chiqish bilan DAC

Bu kalitlar ikki tomonlama, lekin ularning chiqishi boshqacha ishlaydi. OUT/IN (mahalliy versiyada, odatda, oddiygina "Output") deb belgilangan chiqish bir holatda boshqa kirish/chiqish bilan almashtiriladi, boshqasida odatdagidek o'chiriladi. Va IN/OUT (mahalliy versiyada oddiygina "Kirish") deb belgilangan chiqish bitta holatda birinchi kirishga ulanadi, lekin kalit buzilganda, u birinchisi kabi "havoda osilib turmaydi", lekin asoslanadi. Shunday qilib, agar siz 561KTZ kalit boshqaruv kirishiga mantiqiy bitta signalni qo'llasangiz, tegishli ravishda ulangan kalitning IN/OUT pinli OUT/IN kirishiga o'tadi va agar boshqaruv signali mantiqiy nolga teng bo'lsa, u holda IN/ OUT pimi erga qisqa tutashtirildi. , biz kerak bo'lganda.

Chegaralardagi eslatmalar

E'tibor bering, 176KT1 mikrosxema ham mavjud (CD4016A, 561 seriyasida unga o'xshashi yo'q, lekin 20 V gacha quvvat manbai bilan import qilingan CD4016B versiyasi mavjud), u bilan 561KTZ ko'pincha chalkashib ketadi - u eng ko'p narsaga ega. umumiy ikki tomonlama kalitlar, topraklamasiz. Va bu mikrosxemalar klassik ma'lumotnomada to'liq tavsiflanganiga qaramay, 561 KTZ haqidagi onlayn havaskor ma'lumotnomalarida noto'g'ri ma'lumotlar ko'pincha beriladi. Albatta, bunday DAC-larni o'zingiz qurishingiz dargumon, ammo har holda, 561KTZ kalitining qarshiligi, shuningdek, zamonaviyroq modifikatsiyalar (1561 KTZ yoki CD4066B) juda yuqori ekanligini hisobga olishingiz kerak. , yuzlab ohm tartibida, bu aniqlikka ta'sir qilishi mumkin. Amaliy maqsadlarda bir qator sxemalarda (lekin ko'rib chiqilayotganida emas!) Garchi qarshilikning mutlaq qiymati emas, balki ma'lumotnomalarga ko'ra, kalitlar orasidagi ushbu parametrdagi farq muhimroqdir. 5 Ohm dan oshmasligi kerak.

Nihoyat, ushbu sxema qanday ishlashini ko'rib chiqaylik. Printsiplarni yaxshiroq tushunish uchun men faqat ikki raqamli versiyani chizdim. Ikkita raqam to'rtta gradatsiyadir, ya'ni op-ampning chiqish kuchlanishi teng oraliqlar bilan 4 ta qiymatni olishi kerak, bu holda bu kuchlanishlar 0 ga, shuningdek 1/4, 1/2 va 3/4 ga teng. mos yozuvlar kuchlanishi U op. Bu qanday sodir bo'ladi?

Keling, avval zanjirni ko'rib chiqaylik asl holati, kalit boshqaruv kirishlaridagi kod “00” bo'lganda. Chunki ikkalasi ham qarshilik pallasida pastroq 2R dastlabki holatda "tuproq" ga ulanadi, ya'ni parallel ravishda ulanadi, keyin ularning umumiy qarshiligi teng bo'ladi R .

Keyin kontaktlarning zanglashiga olib keladigan yuqori qarshilik R va bu ikki rezistor bo'linuvchini tashkil qiladi, ularning kuchlanishi to'liq yarmiga teng U op. Rezistor ajratgichga parallel 2R kuchlanish bo'linishida ishtirok etmaydi. Kalitlar ochiq, qarshilik zanjiri op-amp kirishidan uzilgan; va uning chiqishi 0 ga teng kuchlanishga ega bo'ladi.

Endi kod "01" qiymatini qabul qilsin. Bunday holda, nominal qiymatga ega bo'lgan qarshilik 2R eng kam ahamiyatli raqam (sxemadagi eng past) kuchaytirgichning kirishiga o'tkaziladi. Rezistor zanjirining o'zi uchun R ‑2R bu qarshilikning erga yoki kirishga ulanganligi muhim emas, chunki op-amp kirish potentsiali bir xil tuproq potentsialiga teng. Shunday qilib, nominal qiymatga ega qarshilik orqali op-ampning kirishiga 2R oqim o'tadi, uning kattaligi uning kirishidagi kuchlanishga teng bo'ladi ( U op/2, biz aniqlaganimizdek), ushbu rezistorning qiymatiga bo'lingan ( 2R). Jami joriy qiymat bo'ladi U op /4R, va bu oqim qarshiligi teng bo'lgan op-ampning qayta aloqa rezistorida hosil bo'ladi R, kuchlanish pasayishiga teng U op/4. Siz boshqacha o'ylashingiz mumkin - qarshilik nisbati bilan belgilanadigan 0,5 daromadli inverting kuchaytirgichni ko'rib chiqing. R /2R, va kirish voltaji U op/2. Hammasi bo'lib, butun zanjirning chiqishi kuchlanish bo'ladi U op/4 (lekin teskari belgi bilan, chunki kuchaytirgich teskari).

Endi kod "10" qiymatini qabul qilsin. Keyin hamma narsa yanada sodda - kuchlanish op-ampning kirishiga ulanadi U op yuqori rezistor orqali 2R. Daromad bir xil (0,5), shuning uchun chiqish kuchlanish bo'ladi U op/2. Eng qiyin holat, kod "11" qiymatini olganida va ikkala rezistor ulanganda. Bunday holda, op-ampni analog qo'shimcha sifatida ko'rib chiqish kerak (qarang. 12-bob, guruch. 12,5, A). Chiqish kuchlanishi rezistorlar orqali o'tadigan oqimlarning yig'indisi bilan aniqlanadi 2R, qayta aloqa qarshilik qiymatiga ko'paytiriladi R, ya'ni u ga teng bo'ladi ( U op / 2 R + U op /4R)R, yoki faqat 3 U op /4.

Zanjirning xususiyatlarini aniq ko'rsatish uchun men ushbu misolni batafsil ko'rib chiqdim R‑2R. Har qanday sonli bog'lanishlar bilan uni qurish usuli rasmda ko'rsatilgan. 17.3, b. Ekstremal rezistorlar 2R parallel ulangan va jami ular qarshilik ko'rsatadi R, shuning uchun keyingi havola bir xil mazhablardan iborat bo'lib chiqadi 2R va jami u ham beradi R va hokazo. Zanjir qancha uzun bo'lishidan qat'i nazar, u kirish kuchlanishini ikkilik nisbatda ajratadi: sxema bo'yicha zanjirning eng o'ng uchida kuchlanish bo'ladi. U op, keyingi filialda U op/2, keyingi U op/4 va boshqalar.

Shuning uchun, atigi ikki turdagi rezistorlardan foydalangan holda, ikki baravar farq qiladi, asosan har qanday quvvatga ega DAC qurish mumkin. Shunday qilib, sakkiz bitli DAC 16 rezistor va 8 kalitni o'z ichiga oladi (agar o'chirilgan bo'lsa, 561KTZda bo'lgani kabi), teskari aloqa rezistorini hisobga olmaganda, aniqlik uchun biz ham teng edik. R, lekin har qanday qulay nomdagi bo'lishi mumkin. Integratsiyalashgan DAC-larda bu rezistor ko'pincha oldindan o'rnatilmaydi, lekin mos keladigan pinlar tashqarida joylashtiriladi, shuning uchun siz istalgan chiqish kuchlanish shkalasini osongina olishingiz mumkin. Misol uchun, agar bizning sxemamizda biz bu qarshilikni 1,33 ga tenglashtirsak R, keyin chiqishda biz teng kuchlanishlarni olamiz U op , 2U op /3, U op/3 va 0.

To'g'ri, bunday oddiy sxemadagi noqulaylik shundaki, chiqish kuchlanishlari qarama-qarshi belgiga ega bo'ladi, ammo bu muammo osongina hal qilinadi. Shaklda. 17.3, V ko'rsatilgan eng oddiy variant"Oddiy" ijobiy chiqish bilan DAC. Men ushbu sxemaning ishlashini mustaqil ravishda tahlil qilishni o'quvchiga qoldiraman - bu, aslida, inverting versiyasidan ham oddiyroq. Ushbu variantning teskari variantga nisbatan kamchiligi shundaki, daromad sozlanmaydi va o'lchov faqat qiymat bilan belgilanadi. U op. Ammo bu kamchilik sxemani biroz murakkablashtirish orqali osongina tuzatilishi mumkin. Bunday DAClar ham deyiladi ko'paytirish .

Chegaralardagi eslatmalar

Men ushbu printsipga asoslangan tijorat DAC integral mikrosxemalarini (masalan, 572PA1) ko'rib chiqmayman, chunki umuman olganda ular bir xil ishlaydi va DAC-lar o'z-o'zidan ADC tarkibiga kirmasdan kamdan-kam hollarda kerak bo'ladi. Shunga qaramay, metrologiya bilan bog'liq muammolar haqida bir necha so'z aytaylik. Bunday DAC chipini ishlab chiqarishda aniq qarshilik qiymatlarini olish oson emasligi aniq, shuning uchun amalda mutlaq qiymatlar R ancha keng tarqalishi mumkin. Ularning nominallari lazerli sozlash yordamida bir-biri bilan ehtiyotkorlik bilan muvofiqlashtiriladi. Kalitlarning o'z qarshiligi, shuningdek, kontaktlarning zanglashiga olib kelishiga katta ta'sir ko'rsatishi mumkin, ayniqsa yuqori bitlarda, oqimlar pastki qismlarga qaraganda kattaroqdir. Integratsiyalashgan versiyada ular hatto bu kalitlarni boshqacha qilishadi - yuqori raqamlarda ular kamroq qarshilikka ega kuchliroqlarini qo'yishadi. Va agar siz ilgari aytib o'tilgan 516KTZ asosida uy qurilishi DAC yasamoqchi bo'lsangiz, u holda R qiymati o'nlab kilo-ohm bo'lishi kerak, kam bo'lmasligi kerak, aks holda kalitlar juda ko'p xato qila boshlaydi.

Yana bir nuqta barqaror mos yozuvlar kuchlanishini olish bilan bog'liq, chunki bu to'g'ridan-to'g'ri konvertatsiya aniqligiga va mutlaqo barcha ADC va DAC-larga ta'sir qiladi, buni keyinroq ko'rib chiqamiz. Hozirgi vaqtda elektronikaning muvaffaqiyati bu muammoni deyarli unutishga imkon berdi - hamma narsa yirik ishlab chiqaruvchilar taxminan 16 bit barqarorlikka erishish imkonini beruvchi mos yozuvlar kuchlanish manbalarini ishlab chiqarish (ya'ni, 65 536 signal gradatsiyasi). Bundan tashqari, siz har doim o'lchovlar nisbiy bo'lishi uchun diagramma yaratishingiz mumkin.

Ko'rib chiqilayotgan turdagi DAC tezligi asosan kalitlarning tezligi va ishlatiladigan mantiq turi bilan belgilanadi va CMOS kalitlarida u juda yuqori emas - an'anaviy CMOS elementlari bilan bir xil.

Ko'pgina integratsiyalangan DAClar og'irlikdagi oqimlar yoki kuchlanishlarni yig'ishning tavsiflangan printsipi yordamida qurilgan. Raqamli-analog konvertorlarning yana bir klassi integratsiyalash Vaqt bo'yicha o'zgaruvchan miqdorlarni aylantirish uchun xizmat qiluvchi DAClar. Ushbu DAC-lar sizga zudlik bilan haqiqiy analogli, uzluksiz signalni hech qanday taxallus belgilarisiz olish imkonini beradi.

Analog-raqamli konvertorlar diapazoni DAC-larga qaraganda ancha katta. Biroq, ularning barcha turlarini uchta navga qisqartirish mumkin: bular parallel ADClar, ketma-ket yaqinlashuvchi ADClar va integratsiyalashgan ADClar. Keling, ularni tartibda ko'rib chiqaylik.

Maqolani oxirigacha o'qing, chunki u ovoz yozish studiyasini almashtirish bo'yicha an'anaviy fikrdan farq qiladi.

Elektromagnit shovqin.

Barcha simlar elektromagnit parazitlarni qabul qilishi mumkin. Bu shovqin yoki shovqinga olib kelishi mumkin. Bu shovqin boshqa har qanday musiqa yoki uy jihozlaridan kelib chiqishi mumkin.

Bunday aralashuvning ta'sirini kamaytirish uchun muvozanatli ulanish ixtiro qilindi.

Balanslangan ulanish.

Ovozli signal ikkitadan o'tishi sababli muvozanatli deb ataladi turli simlar yerdan tashqari. Ushbu ikkita sim bir xil signalni olib yuradi, faqat simlardan biridagi signal teskari bo'ladi. Signalning inversiyasining asosiy maqsadi qabul qiluvchi tomonda shovqinni yo'q qilishdir. Ushbu harakatlar muvozanatli tizimga tashqi shovqinlarga yaxshiroq bardosh berishga yordam beradi.

Balanslangan sim shunday ko'rinadi.

Balansli aloqa emas.

Balanslangan, muvozanatsiz signal uzatishdan farqli o'laroq, faqat bitta simni (kabelda markaziy) va bitta tuproqni (GND) talab qiladi. Signalni faqat bitta sim uzatganligi sababli, bu ulanish balanssiz deb ataladi. Ushbu usul asl signal bilan birga uzatiladigan shovqinlarga sezgir. Kabel uzunligi oshgani sayin shovqin intensivligi ham ortadi. Shuning uchun ko'pchilik studiya muhandislari yoki jonli ijro bo'yicha texniklar juda uzun kabellar uchun muvozanatli ulanishlardan foydalanadilar.

Balanssiz sim shunday ko'rinadi.

Muvozanatli va muvozanatsiz ulanishlar haqida nimani eslash va bilish kerak?

90-yillarga qadar ishlab chiqarilgan ko'pgina eski analog yoki raqamli qurilmalar va asboblar muvozanatsiz ovoz chiqishiga ega edi. Bunday qurilma yoki asbobni muvozanatli sim bilan mikserdagi muvozanatli kirishga ulash qabul qilinishi mumkin emas! Balanssiz audio chiqishini muvozanatli sim bilan ulaganingizda, antifaza paydo bo'ladi; agar sizda stereo tovush bo'lsa (ikkita chiqish ishlatiladi) yoki mono tovush bo'lsa (bitta chiqish ishlatilsa), yomon ovozli, jim ovoz paydo bo'ladi.

Masalan, Roland TR 808 yoki Roland MC 505 balanssiz audio chiqishiga ega.

An'anaviy fikr.

Muvozanatli ulanish yanada professional hisoblanadi, chunki u shovqinni yo'q qiladi. Yozuv studiyalarida muvozanatli kommutatsiyadan foydalanish tavsiya etiladi. Balanssiz asboblar yoki asboblar uchun turli xil muvozanatsiz va muvozanatli konvertorlar mavjud. Biroq...

Noan'anaviy fikr, tajribali ovoz muhandislari.

Ko'pgina studiya ovoz muhandislari muvozanatli ulanishni tan olmaydilar, chunki u umumiy aralashmada muammo tug'diradi, chunki audio signal teskari bo'ladi. Inversiya - bu bitta sim issiq, ijobiy signalni (ortiqcha), ikkinchisi esa aynan bir xil signalni, ammo sovuq, salbiy signalni (minus) olib yuradi. Bir-biriga yopishgan holda, ikkala signal shovqinni olib tashlaydi va biz shovqinni eshitmaymiz. Lekin... nafaqat shovqinni olib tashlash mumkin. Shovqin bilan birga muhim ovoz rangi, iliqlik va boylik yo'qolishi mumkin. Va har doim stereo tovush bilan antifazalar paydo bo'lishi xavfi mavjud. Keyin, umumiy aralashmada, butun musiqiy qismlarning muvaffaqiyatsizligi va qashshoqlashishi mumkin.

Balanslangan ulanish aslida studiya yozuvi uchun ixtiro qilinmagan. Bu uzoq kabellar ishtirok etadigan jonli kontsertlar uchun ideal.

Professional ovoz yozish studiyalari odatda perimetr atrofida tashqi shovqinlardan yaxshi himoyalangan. Shovqin bilan kurashish uchun kuchlanish rektifikatorlari o'rnatiladi. Raflardagi qurilmalar elektromagnit parazit yaratilmaydigan tarzda joylashtirilgan. Ovoz kabellari turli quvvat manbalaridan nisbiy masofada joylashgan. Studiya jihozlarini to'g'ri joylashtirish bilan muvozanatli simlardan foydalanish keraksiz bo'ladi. Istisno faqat uzun simli va muvozanatli chiqishi (XLR) bo'lgan studiya mikrofonlaridir.

Siz rozi bo'lishingiz shart bo'lmagan xulosa.

Studiyangizdagi barcha qurilmalarni faqat muvozanatsiz simlar bilan ulang. Birinchidan, sizda qaysi qurilma muvozanatli ishlab chiqarishga ega va qaysi biri muvozanatli emasligi haqida xato qilmaysiz. Ikkinchidan, aralashmada siz eski maktabga xos bo'lgan yog'li tovushni olasiz.

Elektromagnit parazitlarni boshqa usullar bilan bartaraf etish orqali shovqin bilan kurashing. Interferentsiyani o'zingiz "qo'lda" yo'q qiling (ekran, harakat, tuproq) va buni amalga oshirish uchun muvozanatli ulanishga ishonmang.

Eslatma: Men shovqin bilan kurashishning ba'zi usullari haqida yozganman