Analoge en digitale transmissie. Het verschil tussen voorbeelden van analoge en digitale communicatieapparatuur

laat een reactie achter 6,950

Signalen zijn informatiecodes die door mensen worden gebruikt om berichten in een informatiesysteem door te geven. Een signaal kan worden gegeven, maar het is niet nodig om het te ontvangen. Terwijl een bericht alleen kan worden beschouwd als een signaal (of een reeks signalen) dat is ontvangen en gedecodeerd door de ontvanger (analoog en digitaal signaal).

Een van de eerste methoden om informatie over te dragen zonder de deelname van mensen of andere levende wezens waren signaalvuren. Als er gevaar ontstond, werd er consequent van de ene paal naar de andere gestookt. Vervolgens zullen we de methode bekijken voor het verzenden van informatie met behulp van elektromagnetische signalen en in detail stilstaan bij de overweging van het onderwerp: analoog en digitaal signaal.

Elk signaal kan worden weergegeven als een functie die veranderingen in zijn kenmerken beschrijft. Deze weergave is handig voor het bestuderen van radiotechnische apparaten en systemen. Naast het signaal in radiotechniek is er ook ruis, wat het alternatief is. Ruis bevat geen bruikbare informatie en vervormt het signaal door ermee te interageren.

Het concept zelf maakt het mogelijk om te abstraheren van specifieke fysieke grootheden bij het beschouwen van de verschijnselen die verband houden met het coderen en decoderen van informatie. Het wiskundige model van het signaal in onderzoek maakt het mogelijk om te vertrouwen op de parameters van de tijdfunctie.

Signaaltypes

Signalen op het fysieke medium van de informatiedrager zijn onderverdeeld in elektrisch, optisch, akoestisch en elektromagnetisch.

Afhankelijk van de instellingsmethode kan het signaal regelmatig of onregelmatig zijn. Het reguliere signaal wordt weergegeven als een deterministische functie van de tijd. Een onregelmatig signaal in radiotechniek wordt weergegeven door een chaotische functie van de tijd en wordt geanalyseerd met behulp van een probabilistische benadering.

Signalen kunnen, afhankelijk van de functie die hun parameters beschrijft, analoog en discreet zijn. Een discreet signaal dat is gekwantiseerd, wordt een digitaal signaal genoemd.

Signaalverwerking

Analoge en digitale signalen worden verwerkt en gericht op het verzenden en ontvangen van informatie die in het signaal is gecodeerd. Nadat de informatie is geëxtraheerd, kan deze voor verschillende doeleinden worden gebruikt. In speciale gevallen wordt informatie opgemaakt.

Analoge signalen worden versterkt, gefilterd, gemoduleerd en gedemoduleerd. Digitale kunnen daarnaast nog steeds worden onderworpen aan compressie, detectie, enz.

Analoog signaal

Onze zintuigen nemen alle informatie die ze binnenkomt in analoge vorm waar. Als we bijvoorbeeld een auto voorbij zien komen, zien we die continu rijden. Als ons brein elke 10 seconden informatie over zijn positie zou kunnen ontvangen, zouden mensen constant onder de wielen vallen. Maar we kunnen de afstand veel sneller inschatten en deze afstand is op elk moment duidelijk gedefinieerd.

Absoluut hetzelfde gebeurt met andere informatie, we kunnen het volume op elk moment evalueren, voelen hoeveel druk onze vingers op objecten uitoefenen, enz. Met andere woorden, bijna alle informatie die in de natuur kan ontstaan heeft een analoge vorm. De eenvoudigste manier om dergelijke informatie te verzenden is door analoge signalen, die continu en op elk moment worden bepaald.

Om te begrijpen hoe een analoog elektrisch signaal eruitziet, kun je je een grafiek voorstellen die de amplitude op de verticale as en de tijd op de horizontale as uitzet. Als we bijvoorbeeld de verandering in temperatuur meten, verschijnt er een ononderbroken lijn op de grafiek die op elk moment de waarde ervan weergeeft. Om zo'n signaal te verzenden met behulp van een elektrische stroom, moeten we de temperatuurwaarde vergelijken met de spanningswaarde. Zo kan bijvoorbeeld 35,342 graden Celsius worden gecodeerd als een spanning van 3,5342 V.

Analoge signalen werden vroeger in alle soorten communicatie gebruikt. Om interferentie te voorkomen, moet een dergelijk signaal worden versterkt. Hoe hoger het ruisniveau, dat wil zeggen interferentie, hoe meer u het signaal moet versterken zodat het zonder vervorming kan worden ontvangen. Deze signaalverwerkingsmethode gebruikt veel energie om warmte op te wekken. In dit geval kan het versterkte signaal zelf interferentie veroorzaken voor andere communicatiekanalen.

Tegenwoordig worden analoge signalen nog steeds gebruikt in televisie en radio, om het ingangssignaal in microfoons om te zetten. Maar over het algemeen wordt dit type signaal alomtegenwoordig verdrongen of verdrongen door digitale signalen.

Digitaal signaal

Een digitaal signaal wordt weergegeven door een reeks digitale waarden. Binaire digitale signalen worden tegenwoordig het meest gebruikt, omdat ze worden gebruikt in binaire elektronica en gemakkelijker te coderen zijn.

In tegenstelling tot het vorige type signaal heeft het digitale signaal twee waarden "1" en "0". Als we ons voorbeeld herinneren met het meten van temperatuur, dan wordt het signaal anders gegenereerd. Als de door het analoge signaal geleverde spanning overeenkomt met de waarde van de gemeten temperatuur, dan wordt voor elke temperatuurwaarde een bepaald aantal spanningspulsen aan het digitale signaal geleverd. De spanningspuls zelf is gelijk aan "1" en de afwezigheid van spanning - "0". De ontvangende apparatuur zal de pulsen decoderen en de originele gegevens herstellen.

Als we ons voorstellen hoe het digitale signaal eruit zal zien in de grafiek, zullen we zien dat de overgang van nul naar de maximale waarde abrupt wordt gemaakt. Het is deze functie waarmee de ontvangende apparatuur het signaal duidelijker kan "zien". Als er interferentie optreedt, is het voor de ontvanger gemakkelijker om het signaal te decoderen dan bij analoge verzending.

Het is echter onmogelijk om een digitaal signaal met een zeer hoog ruisniveau te recupereren, terwijl het toch mogelijk is om informatie van een analoog type met een grote vervorming eruit te "vissen". Dit komt door het clipping effect. De essentie van het effect is dat digitale signalen over bepaalde afstanden kunnen worden verzonden en vervolgens eenvoudig kunnen worden afgesneden. Dit effect treedt overal op en wordt opgelost door eenvoudige signaalregeneratie. Waar het signaal wegvalt, moet u een repeater plaatsen of de lengte van de communicatielijn verkorten. De repeater versterkt het signaal niet, maar herkent de oorspronkelijke vorm en produceert de exacte kopie en kan willekeurig in de keten worden gebruikt. Dergelijke methoden van signaalherhaling worden actief gebruikt in netwerktechnologieën.

Het analoge en digitale signaal verschilt onder andere ook in de mogelijkheid om informatie te coderen en te coderen. Dit is een van de redenen voor de transitie van mobiele communicatie naar digitaal.

Analoog en digitaal signaal en digitaal-naar-analoog conversie

Er moet nog iets meer worden gezegd over de manier waarop analoge informatie via digitale communicatiekanalen wordt verzonden. Laten we weer voorbeelden gebruiken. Zoals eerder vermeld, is geluid een analoog signaal.

Wat gebeurt er in mobiele telefoons die informatie over digitale kanalen verzenden

Het geluid dat de microfoon binnenkomt, wordt onderworpen aan analoog-naar-digitaal conversie (ADC). Dit proces bestaat uit 3 stappen. Individuele signaalwaarden worden met gelijke tijdsintervallen genomen, dit proces wordt bemonstering genoemd. Volgens de stelling van Kotelnikov over de bandbreedte van kanalen zou de bemonsteringsfrequentie van deze waarden twee keer zo hoog moeten zijn als de hoogste signaalfrequentie. Dat wil zeggen, als ons kanaal een frequentielimiet van 4 kHz heeft, dan is de bemonsteringsfrequentie 8 kHz. Verder worden alle geselecteerde signaalwaarden afgerond of met andere woorden gekwantiseerd. Hoe meer niveaus in dit geval worden gecreëerd, hoe hoger de nauwkeurigheid van het gereconstrueerde signaal bij de ontvanger. Vervolgens worden alle waarden omgezet in binaire code, die naar het basisstation wordt verzonden en vervolgens een andere abonnee bereikt, namelijk de ontvanger. In de telefoon van de ontvanger vindt een digitaal-naar-analoog conversie (DAC) procedure plaats. Dit is de omgekeerde procedure, met als doel om aan de uitgang een zo identiek mogelijk aan het origineel signaal te krijgen. Dan komt het analoge signaal in de vorm van geluid uit de luidspreker van de telefoon.

Een analoog signaal is een datasignaal waarin elk van de representerende parameters wordt beschreven door een functie van de tijd en een continue reeks mogelijke waarden.

Er zijn twee signaalruimten - de ruimte L (continue signalen), en de ruimte l (L is klein) - de ruimte van reeksen. De ruimte l (L is klein) is de ruimte van de Fourier-coëfficiënten (een aftelbare reeks getallen die een continue functie definiëren op een eindig interval van het definitiedomein), de ruimte L is de ruimte van continue signalen in het domein van definitie. Onder bepaalde omstandigheden wordt de ruimte L op unieke wijze toegewezen aan de ruimte l (bijvoorbeeld de eerste twee discretisatiestellingen van Kotelnikov).

Analoge signalen worden beschreven als continue functies van tijd, dus een analoog signaal wordt soms een continu signaal genoemd. Analoge signalen zijn tegengesteld aan discreet (gekwantiseerd, digitaal). Voorbeelden van aaneengesloten ruimten en bijbehorende fysieke grootheden:

direct: elektrische spanning

omtrek: de positie van de rotor, het wiel, de versnellingen, de analoge wijzers of de fase van het draaggolfsignaal

segment: positie van de zuiger, bedieningshendel, vloeistofthermometer of elektrisch signaal, beperkt in amplitude verschillende multidimensionale ruimtes: kleur, kwadratuur gemoduleerd signaal.

De eigenschappen van analoge signalen zijn grotendeels het tegenovergestelde van die van gekwantiseerde of digitale signalen.

Het ontbreken van duidelijk van elkaar onderscheiden discrete signaalniveaus leidt tot de onmogelijkheid om het begrip informatie toe te passen op de beschrijving ervan in de vorm zoals die wordt begrepen in digitale technologieën. De "hoeveelheid informatie" in één monster wordt alleen beperkt door het dynamische bereik van het meetinstrument.

Geen redundantie. Uit de continuïteit van de waarderuimte volgt dat elke interferentie die in het signaal wordt geïntroduceerd niet te onderscheiden is van het signaal zelf en daarom kan de oorspronkelijke amplitude niet worden hersteld. In feite is filteren mogelijk, bijvoorbeeld door frequentiemethoden, als er aanvullende informatie over de eigenschappen van dit signaal bekend is (met name de frequentieband).

Sollicitatie:

Analoge signalen worden vaak gebruikt om continu veranderende fysieke grootheden weer te geven. Een analoog elektrisch signaal van een thermokoppel bevat bijvoorbeeld informatie over temperatuurveranderingen, een signaal van een microfoon - over snelle drukveranderingen in een geluidsgolf, enz.

2.2 Digitaal signaal

Digitaal signaal is een datasignaal waarin elk van de representerende parameters wordt beschreven door een discrete tijdfunctie en een eindige reeks mogelijke waarden.

Signalen zijn discrete elektrische of lichtpulsen. Bij deze methode wordt de volledige capaciteit van het communicatiekanaal gebruikt om één signaal uit te zenden. Het digitale signaal gebruikt de volledige bandbreedte van de kabel. Bandbreedte is het verschil tussen de maximale en minimale frequentie die over de kabel kan worden verzonden. Elk apparaat in dergelijke netwerken verzendt gegevens in beide richtingen, en sommige kunnen tegelijkertijd ontvangen en verzenden. Basisbandsystemen verzenden gegevens als een digitaal signaal met een enkele frequentie.

Een discreet digitaal signaal is moeilijker over lange afstanden te verzenden dan een analoog signaal, daarom is het voorgemoduleerd aan de zenderzijde en gedemoduleerd aan de informatieontvangerzijde. Het gebruik van algoritmen voor het controleren en herstellen van digitale informatie in digitale systemen kan de betrouwbaarheid van de informatieoverdracht aanzienlijk verhogen.

Commentaar. Houd er rekening mee dat een echt digitaal signaal van nature analoog is. Vanwege ruis en veranderingen in de parameters van transmissielijnen heeft het fluctuaties in amplitude, fase / frequentie (jitter), polarisatie. Maar dit analoge signaal (puls en discreet) heeft de eigenschappen van een getal. Als gevolg hiervan wordt het mogelijk om numerieke methoden te gebruiken voor de verwerking (computerverwerking).

De gemiddelde mens denkt niet na over de aard van signalen, maar soms is het nodig om na te denken over het verschil tussen analoge en digitale uitzendingen of formaten. Analoge technologieën behoren standaard tot het verleden en zullen binnenkort volledig worden vervangen door digitale. Het is de moeite waard om te weten wat we opgeven omwille van nieuwe trends.

Analoog signaal- een gegevenssignaal beschreven door continue functies van de tijd, dat wil zeggen, de oscillatie-amplitude kan alle waarden binnen het maximum aannemen.

Digitaal signaal- een gegevenssignaal beschreven door discrete functies van tijd, dat wil zeggen, de amplitude van oscillaties neemt waarden aan die alleen strikt gedefinieerd zijn.

In de praktijk stelt dit ons in staat om te zeggen dat het analoge signaal gepaard gaat met een grote hoeveelheid ruis, terwijl het digitale signaal deze met succes uitfiltert. Deze laatste kan de originele gegevens herstellen. Bovendien bevat een continu analoog signaal vaak veel onnodige informatie, wat leidt tot redundantie - er kunnen meerdere digitale signalen worden verzonden in plaats van één analoog.

Als we het hebben over televisie, en het is deze sfeer die de meeste consumenten zorgen baart met de overgang naar "digitaal", dan kan het analoge signaal als volledig achterhaald worden beschouwd. Tot nu toe worden analoge signalen echter ontvangen door alle apparatuur die hiervoor is bedoeld, en digitaal vereist een speciale. Toegegeven, met de proliferatie van "digitale" analoge tv's worden er steeds minder en minder en de vraag ernaar is catastrofaal verminderd.

Een ander belangrijk signaalkenmerk is veiligheid. In dit opzicht toont analoog volledige weerloosheid tegen invloeden of indringers van buitenaf. De digitale wordt versleuteld door er een code aan toe te kennen uit radiopulsen, zodat interferentie uitgesloten is. Het is moeilijk om digitale signalen over lange afstanden te verzenden, daarom wordt een modulatie-demodulatieschema gebruikt.

Conclusies site

Het analoge signaal is continu, het digitale signaal is discreet.
Bij het uitzenden van een analoog signaal is het risico op verstopping van het kanaal met ruis groter.
Het analoge signaal is redundant.
Het digitale signaal filtert ruis en herstelt de originele gegevens.
Het digitale signaal wordt versleuteld verzonden.
In plaats van één analoog signaal kunnen meerdere digitale signalen worden verzonden.

De gemiddelde consument hoeft niet te weten wat de aard van de signalen is. Maar soms is het nodig om het verschil tussen analoge en digitale formaten te kennen om de keuze voor de ene of de andere optie met open ogen te benaderen, omdat tegenwoordig het gerucht gaat dat de tijd van analoge technologieën voorbij is, ze worden vervangen door digitale . U moet het verschil begrijpen om te weten wat we verlaten en wat u kunt verwachten.

Analoog signaal is een continu signaal met een oneindig aantal gegevens die qua waarde dicht bij het maximum liggen, waarvan alle parameters worden beschreven door een tijdsafhankelijke variabele.

Signaal digitaal- dit is een apart signaal, beschreven door een aparte functie van de tijd, respectievelijk, op elk moment heeft de grootte van de signaalamplitude een strikt gedefinieerde waarde.

De praktijk leert dat bij analoge signalen storing mogelijk is die met een digitaal signaal verholpen kan worden. Bovendien kan digitaal de originele gegevens herstellen. Bij een continu analoog signaal gaat er veel informatie door, vaak onnodig. In plaats van één analoog kunnen er meerdere digitale worden verzonden.

Tegenwoordig is de consument geïnteresseerd in de kwestie televisie, aangezien in deze context de uitdrukking "overgang naar een digitaal signaal" vaak wordt uitgesproken. In dit geval kan analoog worden beschouwd als een overblijfsel uit het verleden, maar het is precies dit dat de bestaande technologie accepteert, en een speciale is nodig om digitaal te ontvangen. Natuurlijk verliezen ze door de opkomst en uitbreiding van het gebruik van "nummers" hun vroegere populariteit.

Voor- en nadelen van signaaltypes

Veiligheid speelt een belangrijke rol bij het beoordelen van de parameters van een bepaald signaal. Verschillende invloeden, intrusies maken het analoge signaal weerloos. Bij digitaal is dit uitgesloten, omdat het wordt gecodeerd uit radiopulsen. Voor lange afstanden is de overdracht van digitale signalen gecompliceerd, het is noodzakelijk om modulatie-demodulatieschema's te gebruiken.

Samenvattend kunnen we zeggen dat: verschillen tussen analoog en digitaal signaal bestaan uit:

In de continuïteit van het analoge en de discretie van het digitale;
Meer kans op interferentie met analoge transmissie;
De redundantie van het analoge signaal;
In de mogelijkheid om ruis digitaal te filteren en de originele informatie te herstellen;
Bij de overdracht van een digitaal signaal in gecodeerde vorm. Eén analoog signaal wordt vervangen door meerdere digitale.

Heel vaak horen we definities als "digitaal" of "discreet" signaal, wat is het verschil met "analoog"?

Het verschil is dat het analoge signaal continu is in de tijd (blauwe lijn), terwijl het digitale signaal uit een beperkte set coördinaten (rode stippen) bestaat. Als alles wordt teruggebracht tot coördinaten, dan bestaat elk segment van een analoog signaal uit een oneindig aantal coördinaten.

Voor een digitaal signaal bevinden de coördinaten langs de horizontale as zich op regelmatige intervallen, in overeenstemming met de bemonsteringsfrequentie. In het gangbare audio-cd-formaat is dit 44.100 dots per seconde. Verticaal komt de nauwkeurigheid van de coördinaathoogte overeen met de cijfercapaciteit van het digitale signaal, voor 8 bits is dit 256 niveaus, voor 16 bits = 65536 en voor 24 bits = 16777216 niveaus. Hoe hoger de bitdiepte (aantal niveaus), hoe dichter de verticale coördinaten bij de oorspronkelijke golf liggen.

Analoge bronnen zijn vinyl- en audiobanden. Digitale bronnen zijn: CD-Audio, DVD-Audio, SA-CD (DSD) en bestanden in WAVE- en DSD-formaten (inclusief afgeleiden van APE, Flac, Mp3, Ogg, etc.).

Voordelen en nadelen van analoog signaal

Het voordeel van het analoge signaal is dat het in de analoge vorm is dat we geluid met onze oren waarnemen. En hoewel ons gehoorsysteem de waargenomen geluidsstroom omzet in digitale vorm en in deze vorm doorgeeft aan de hersenen, hebben wetenschap en technologie nog niet de mogelijkheid bereikt om spelers en andere geluidsbronnen direct in deze vorm met elkaar te verbinden. Dergelijk onderzoek wordt nu actief uitgevoerd voor mensen met een handicap en we genieten uitsluitend van analoog geluid.

Het nadeel van een analoog signaal is de mogelijkheid om het signaal op te slaan, te verzenden en te repliceren. Bij het opnemen op tape of vinyl hangt de signaalkwaliteit af van de eigenschappen van de tape of vinyl. Na verloop van tijd zal de band demagnetiseren en zal de kwaliteit van het opgenomen signaal verslechteren. Elke lezing vernietigt geleidelijk het medium, en herschrijven introduceert extra vervorming, waarbij extra afwijkingen worden toegevoegd door het volgende medium (tape of vinyl), apparaten voor het lezen, opnemen en verzenden van een signaal.

Een kopie maken van een analoog signaal is als het nemen van een andere foto om een foto te kopiëren.

Voor- en nadelen van een digitaal signaal

De voordelen van een digitaal signaal zijn onder meer de nauwkeurigheid bij het kopiëren en verzenden van een audiostream, waarbij het origineel niet verschilt van de kopie.

Het belangrijkste nadeel kan worden beschouwd dat het digitale signaal een tussenstap is en de nauwkeurigheid van het uiteindelijke analoge signaal zal afhangen van hoe gedetailleerd en nauwkeurig de coördinaten van de geluidsgolf zullen worden beschreven. Het is vrij logisch dat hoe meer punten er zijn en hoe nauwkeuriger de coördinaten zijn, hoe nauwkeuriger de golf zal zijn. Maar er is nog steeds geen consensus over hoeveel coördinaten en gegevensnauwkeurigheid voldoende zijn om te zeggen dat de digitale weergave van het signaal voldoende is om het analoge signaal nauwkeurig te reconstrueren, dat voor onze oren niet van het origineel te onderscheiden is.

In termen van datavolumes is de capaciteit van een conventionele analoge audiocassette slechts ongeveer 700-1,1 MB, terwijl een gewone CD 700 MB bevat. Dit geeft een indicatie van de behoefte aan media met een hoge capaciteit. En dit geeft aanleiding tot een aparte oorlog van compromissen met verschillende eisen aan het aantal beschrijvende punten en de nauwkeurigheid van coördinaten.

Tegenwoordig wordt het als voldoende beschouwd om een geluidsgolf weer te geven met een bemonsteringsfrequentie van 44,1 kHz en een bitdiepte van 16 bits. Met een bemonsteringsfrequentie van 44,1 kHz kunt u tot 22 kHz herstellen. Zoals uit psycho-akoestische studies blijkt, is een verdere toename van de bemonsteringsfrequentie weinig merkbaar, maar een toename van de bitdiepte geeft een subjectieve verbetering.

Hoe DAC's de golf opbouwen

Een DAC is een digitaal-naar-analoog omzetter, een element dat digitaal geluid omzet in analoog. We gaan kort in op de basisprincipes. Indien uit de commentaren blijkt dat er interesse is om op een aantal punten nader in te gaan, zal een apart materiaal worden vrijgegeven.

Multibit DAC's

Heel vaak wordt de golf gepresenteerd in de vorm van stappen, wat te wijten is aan de architectuur van de eerste generatie multibit R-2R DAC's, die op dezelfde manier werken als een schakelaar van een relais.

De DAC-ingang ontvangt de waarde van de volgende coördinaat langs de verticaal en schakelt in elk van zijn cycli het huidige (spannings)niveau naar het overeenkomstige niveau tot de volgende wijziging.

Hoewel wordt aangenomen dat het menselijk oor niet meer dan 20 kHz hoort en het volgens de Nyquist-theorie mogelijk is om een signaal tot 22 kHz te herstellen, blijft de vraag naar de kwaliteit van dit signaal na herstel. In het hoogfrequente gebied is de vorm van de resulterende "stap"-golf meestal ver van de oorspronkelijke. De gemakkelijkste uitweg uit de situatie is om de bemonsteringsfrequentie tijdens het opnemen te verhogen, maar dit leidt tot een aanzienlijke en ongewenste toename van de bestandsgrootte.

Een alternatieve optie is om de bemonsteringsfrequentie kunstmatig te verhogen tijdens het afspelen in de DAC door tussenwaarden toe te voegen. Die. we vertegenwoordigen het pad van een continue golf (grijze stippellijn) die de oorspronkelijke coördinaten (rode stippen) vloeiend verbindt en tussenliggende punten op deze lijn toevoegen (donkerpaars).

Bij het verhogen van de bemonsteringsfrequentie is het gewoonlijk nodig om de bitdiepte te vergroten zodat de coördinaten dichter bij de benaderde golf liggen.

Dankzij tussenliggende coördinaten is het mogelijk om de "stappen" te verkleinen en de golf dichter bij het origineel te bouwen.

Wanneer je een boost-functie van 44,1 tot 192 kHz ziet in een speler of externe DAC, is het een functie om tussenliggende coördinaten toe te voegen, niet om geluid te herstellen of te creëren in het gebied boven 20 kHz.

Aanvankelijk waren dit afzonderlijke SRC-microschakelingen vóór de DAC, die vervolgens rechtstreeks naar de DAC-microschakelingen zelf migreerden. Tegenwoordig kun je oplossingen vinden waarbij zo'n microschakeling wordt toegevoegd aan moderne DAC's, dit wordt gedaan om een alternatief te bieden voor de ingebouwde algoritmen in de DAC en soms nog beter geluid te krijgen (zoals bijvoorbeeld in Hidizs wordt gedaan AP100).

De belangrijkste weigering in de industrie van multi-bit DAC's vond plaats vanwege de onmogelijkheid van verdere technologische ontwikkeling van kwaliteitsindicatoren met de huidige productietechnologieën en hogere kosten dan "pulse" DAC's met vergelijkbare kenmerken. Niettemin wordt in Hi-End-producten vaak de voorkeur gegeven aan oude multi-bit DAC's in plaats van nieuwe oplossingen met technisch betere eigenschappen.

Puls DAC

Aan het eind van de jaren 70 werd een alternatieve versie van DAC's op basis van een "pulse" -architectuur - "delta-sigma", wijdverbreid. Pulse DAC-technologie maakte de opkomst van ultrasnelle schakelaars mogelijk en maakte het gebruik van een hoge draaggolffrequentie mogelijk.

De signaalamplitude is de gemiddelde waarde van de pulsamplitudes (pulsen van gelijke amplitude worden groen weergegeven en de laatste geluidsgolf wordt wit weergegeven).

Een reeks van acht klokcycli van vijf pulsen geeft bijvoorbeeld een gemiddelde amplitude (1 + 1 + 1 + 0 + 0 + 1 + 1 + 0) / 8 = 0,625. Hoe hoger de draaggolffrequentie, hoe meer pulsen worden afgevlakt en hoe nauwkeuriger de amplitude. Dit maakte het mogelijk om de audiostream in one-bit vorm met een breed dynamisch bereik te presenteren.

Middeling kan worden gedaan met een gewoon analoog filter, en als zo'n set pulsen rechtstreeks op de luidspreker wordt toegepast, krijgen we geluid aan de uitgang en worden ultrahoge frequenties niet weergegeven vanwege de grote traagheid van de zender. PWM-versterkers in klasse D werken volgens dit principe, waarbij de energiedichtheid van de pulsen niet wordt gecreëerd door hun aantal, maar door de duur van elke puls (wat gemakkelijker te implementeren is, maar niet kan worden beschreven met een eenvoudige binaire code).

Een multi-bit DAC kan worden gezien als een printer die kleur kan aanbrengen met pantone-inkten. Delta-Sigma is een inkjetprinter met een beperkte set kleuren, maar door de mogelijkheid om zeer kleine puntjes aan te brengen (in vergelijking met een geweiprinter), door de verschillende dichtheid van puntjes per oppervlakte-eenheid, geeft het meer tinten.

In de afbeelding zien we door de lage resolutie van het oog meestal geen individuele punten, maar alleen de middentoon. Evenzo hoort het oor de impulsen niet afzonderlijk.

Uiteindelijk kun je met de huidige technologieën in puls-DAC's een golf krijgen die in de buurt komt van de golf die theoretisch zou moeten worden verkregen bij het benaderen van tussenliggende coördinaten.

Opgemerkt moet worden dat na het verschijnen van de delta-sigma DAC de urgentie om een "digitale golf" met stappen te tekenen is verdwenen, aangezien dus moderne DAC's bouwen geen golf met stappen. Construeer correct een discreet signaal met punten verbonden door een vloeiende lijn.

Zijn schakelende DAC's ideaal?

Maar in de praktijk is niet alles onbewolkt en zijn er een aantal problemen en beperkingen.

Omdat het overweldigende aantal records wordt opgeslagen in een multi-bit-signaal, waarna conversie naar een pulssignaal volgens het "bit-voor-bit"-principe een onnodig hoge draaggolffrequentie vereist, die moderne DAC's niet ondersteunen.

De belangrijkste functie van moderne puls-DAC's is om een multi-bits signaal om te zetten in een één-bits signaal met een relatief lage draaggolffrequentie met datadecimering. Kortom, het zijn deze algoritmen die de uiteindelijke geluidskwaliteit van impuls-DAC's bepalen.

Om het probleem van een hoge draaggolffrequentie te verminderen, wordt de audiostroom opgesplitst in meerdere één-bits stromen, waarbij elke stroom verantwoordelijk is voor zijn eigen groep ontladingen, wat gelijk staat aan een meervoudige toename van de draaggolffrequentie van het aantal stromen . Deze DAC's worden multi-bit delta-sigma DAC's genoemd.

Tegenwoordig hebben pulse-DAC's een tweede wind gekregen in snelle chips voor algemeen gebruik in NAD- en Chord-producten vanwege de mogelijkheid om conversie-algoritmen flexibel te programmeren.

DSD-formaat

Na het wijdverbreide gebruik van delta-sigma DAC's, was het vrij logisch dat het binaire codeformaat direct in delta-sigma-codering verscheen. Dit formaat wordt DSD (Direct Stream Digital) genoemd.

Het formaat werd om verschillende redenen niet veel gebruikt. Het bewerken van bestanden in dit formaat bleek onnodig beperkt: je kunt streams niet mixen, het volume aanpassen en equalizer toepassen. Dit betekent dat je zonder kwaliteitsverlies alleen analoge opnames kunt archiveren en een twee-microfoonopname van live optredens kunt maken zonder verdere bewerking. Kortom, je kunt niet echt geld verdienen.

In de strijd tegen piraterij werden SA-cd's niet ondersteund (en worden ze tot nu toe ook niet ondersteund) door computers, waardoor ze geen kopieën kunnen maken. Geen kopieën - geen algemeen publiek. Het was mogelijk om DSD-audio-inhoud alleen af te spelen vanaf een afzonderlijke SA-CD-speler van een merkschijf. Als er voor het PCM-formaat een SPDIF-standaard is voor digitale overdracht van gegevens van een bron naar een aparte DAC, dan is er geen standaard voor het DSD-formaat en zijn de eerste illegale kopieën van SA-CD-schijven gedigitaliseerd vanaf de analoge uitgangen van SA -CD-spelers (hoewel de situatie gek lijkt, maar in werkelijkheid zijn sommige opnamen alleen op SA-CD uitgebracht, of dezelfde opname op Audio-CD is speciaal slecht gemaakt om SA-CD te promoten).

Het keerpunt vond plaats met de release van de SONY-spelconsoles, waarbij de SA-CD-schijf automatisch naar de harde schijf van de console werd gekopieerd voordat deze werd afgespeeld. Fans van het DSD-formaat profiteerden hiervan. De opkomst van illegale opnames stimuleerde de markt om aparte DAC's uit te brengen voor het afspelen van DSD-streams. De meeste externe DAC's met DSD-ondersteuning ondersteunen tegenwoordig USB-gegevensoverdracht met het DoP-formaat als een afzonderlijke digitale signaalcodering via SPDIF.

De draaggolffrequenties voor DSD zijn relatief klein, 2,8 en 5,6 MHz, maar deze audiostream vereist geen decimatieconversies en is behoorlijk concurrerend met high-definition formaten zoals dvd-audio.

Er is geen definitief antwoord op de vraag wat beter is, DSP of PCM. Alles hangt af van de kwaliteit van de implementatie van een specifieke DAC en het talent van de geluidstechnicus bij het opnemen van het uiteindelijke bestand.

Algemene conclusie

Analoog geluid is wat we met onze ogen horen en waarnemen als de wereld om ons heen. Digitaal geluid is een verzameling coördinaten die een geluidsgolf beschrijven en die we niet direct kunnen horen zonder deze om te zetten in een analoog signaal.

Een analoog signaal dat rechtstreeks op een geluidsband of vinyl is opgenomen, kan niet opnieuw worden opgenomen zonder kwaliteitsverlies, terwijl een golf in digitale vorm stukje bij beetje kan worden gekopieerd.

Digitale opnameformaten zijn een constante afweging tussen de hoeveelheid coördinaatnauwkeurigheid versus bestandsgrootte, en elk digitaal signaal is slechts een benadering van het originele analoge signaal. Tegelijkertijd bieden verschillende technologieniveaus voor het opnemen en reproduceren van een digitaal signaal en het opslaan op media voor een analoog signaal meer voordelen aan een digitale weergave van het signaal, vergelijkbaar met een digitale camera versus een filmcamera.

Informatie signaal - fysiek proces voor een persoon of technisch hulpmiddel informatief betekenis. Het kan continu (analoog) of discreet zijn

De term “signaal” wordt heel vaak gelijkgesteld met de begrippen “data” en “informatie”. Deze concepten zijn inderdaad met elkaar verbonden en bestaan niet zonder elkaar, maar behoren tot verschillende categorieën.

Signaal is een informatiefunctie die een bericht over de fysieke eigenschappen, toestand of gedrag van een fysiek systeem, object of omgeving draagt, en het doel van signaalverwerking kan worden beschouwd als het extraheren van bepaalde informatie-informatie die in deze signalen wordt weergegeven (kort - handig of doelinformatie) en transformatie van deze informatie in een vorm die geschikt is voor waarneming en verder gebruik.

Informatie wordt verzonden in de vorm van signalen. Een signaal is een fysiek proces dat informatie draagt. Het signaal kan geluid, licht, in de vorm van post, enz.

Een signaal is een materiële drager van informatie die van een bron naar een consument wordt verzonden. Het kan discreet en continu zijn (analoog)

Analoog signaal- datasignaal, waarin elk van de representerende parameters wordt beschreven door een functie van de tijd en een continue reeks mogelijke waarden.

Voorbeelden van doorlopende spaties en bijbehorende fysieke grootheden: (rechte lijn: elektrische spanning; omtrek: positie van de rotor, wiel, tandwiel, analoge wijzers of fase van het draagsignaal; segment: positie van de zuiger, bedieningshendel, vloeistofthermometer of elektrisch signaal, amplitude beperkte verschillende multidimensionale ruimten: kleur, kwadratuur gemoduleerd signaal.)

De eigenschappen van analoge signalen zijn grotendeels: het tegenovergestelde van de eigenschappen van gekwantiseerd of digitaal signalen.

Sollicitatie:

Discreet signaal is samengesteld uit een aftelbare verzameling (d.w.z. zo'n verzameling waarvan de elementen kunnen worden geteld) van elementen (ze zeggen - informatie-elementen). Het "baksteen" -signaal is bijvoorbeeld discreet. Het bestaat uit de volgende twee elementen (dit is het syntactische kenmerk van dit signaal): een rode cirkel en een witte rechthoek binnen een cirkel, horizontaal in het midden. Het is in de vorm van een discreet signaal dat de informatie die de lezer nu onder de knie heeft, wordt gepresenteerd. De volgende elementen kunnen worden onderscheiden: secties (bijvoorbeeld "Informatie"), subsecties (bijvoorbeeld "Eigenschappen"), alinea's, zinnen, afzonderlijke zinnen, woorden en afzonderlijke tekens (letters, cijfers, leestekens, enz.). Dit voorbeeld laat zien dat, afhankelijk van de pragmatiek van het signaal, verschillende informatie-elementen kunnen worden onderscheiden. Voor iemand die in deze tekst computerwetenschappen bestudeert, zijn grotere informatie-elementen, zoals secties, subsecties en individuele alinea's inderdaad belangrijk. Ze stellen hem in staat om gemakkelijker door de structuur van de stof te navigeren, deze beter te assimileren en zich voor te bereiden op het examen. Voor degene die dit methodologische materiaal heeft opgesteld, zijn naast de aangegeven informatie-elementen ook kleinere belangrijk, bijvoorbeeld individuele zinnen, met behulp waarvan een of andere gedachte wordt uitgedrukt en die een of andere methode van toegankelijkheid van het materiaal. De verzameling van de kleinste elementen van een discreet signaal wordt een alfabet genoemd, en het discrete signaal zelf wordt ook wel bericht.

Sampling is de conversie van een continu signaal naar discreet (digitaal).

Het verschil tussen discrete en continue presentatie van informatie is duidelijk zichtbaar op het voorbeeld van een klok. In een elektronisch horloge met een digitale wijzerplaat wordt informatie discreet gepresenteerd - in cijfers, die elk duidelijk van elkaar verschillen. In een mechanisch horloge met een wijzerplaat wordt informatie continu weergegeven - door de posities van twee wijzers, en twee verschillende posities van de wijzer zijn niet altijd duidelijk te onderscheiden (vooral als er geen minutenmarkeringen op de wijzerplaat staan).

Continu signaal- weerspiegeld door een fysieke grootheid die in een bepaald tijdsinterval verandert, bijvoorbeeld het timbre of de geluidsintensiteit. In de vorm van een continu signaal wordt echte informatie gepresenteerd voor die student-consumenten die colleges over informatica bijwonen en via geluidsgolven (ofwel de stem van de docent), die een continu karakter hebben, de stof waarnemen.

Zoals we later zullen zien, leent een discreet signaal zich beter voor transformaties, daarom heeft het voordelen boven een continu signaal. Tegelijkertijd heerst er een continu signaal in technische systemen en in reële processen. Dit dwingt tot de ontwikkeling van methoden om een continu signaal om te zetten in een discreet signaal.

Om een continu signaal om te zetten in een discreet signaal, wordt een procedure gebruikt, die wordt genoemd kwantisatie.

Digitaal signaal is een datasignaal waarin elk van de representerende parameters wordt beschreven door een discrete tijdfunctie en een eindige reeks mogelijke waarden.

Een analoog signaal is een datasignaal waarin elk van de representerende parameters wordt beschreven door een functie van de tijd en een continue reeks mogelijke waarden.

direct: elektrische spanning

omtrek: de positie van de rotor, het wiel, de versnellingen, de analoge wijzers of de fase van het draaggolfsignaal

segment: positie van de zuiger, bedieningshendel, vloeistofthermometer of elektrisch signaal, beperkt in amplitude verschillende multidimensionale ruimtes: kleur, kwadratuur gemoduleerd signaal.

De eigenschappen van analoge signalen zijn grotendeels het tegenovergestelde van die van gekwantiseerde of digitale signalen.

Sollicitatie:

2.2 Digitaal signaal

Digitaal signaal is een datasignaal waarin elk van de representerende parameters wordt beschreven door een discrete tijdfunctie en een eindige reeks mogelijke waarden.

Analoog signaal- een gegevenssignaal beschreven door continue functies van de tijd, dat wil zeggen, de oscillatie-amplitude kan alle waarden binnen het maximum aannemen.

Digitaal signaal- een gegevenssignaal beschreven door discrete functies van tijd, dat wil zeggen, de amplitude van oscillaties neemt waarden aan die alleen strikt gedefinieerd zijn.

Conclusies site

Het analoge signaal is continu, het digitale signaal is discreet.
Bij het uitzenden van een analoog signaal is het risico op verstopping van het kanaal met ruis groter.
Het analoge signaal is redundant.
Het digitale signaal filtert ruis en herstelt de originele gegevens.
Het digitale signaal wordt versleuteld verzonden.
In plaats van één analoog signaal kunnen meerdere digitale signalen worden verzonden.