Unatoč činjenici da većinu vanjskih informacija upijamo uz pomoć vida, zvučne slike nisu nam ništa manje važne, a često i više. Pokušajte gledati film s isključenim zvukom - nakon 2-3 minute izgubit ćete nit zapleta i zanimanje za ono što se dešava, bez obzira na veliki ekran i kvalitetnu sliku! Stoga je u nemim filmovima pijanista svirao iza kulisa. Ako uklonite sliku i ostavite zvuk, sasvim je moguće "slušati" film kao uzbudljivu radio emisiju.
Sluh nam prenosi informacije o onome što ne vidimo, jer je sektor vizualne percepcije ograničen, a uho hvata zvukove koji dolaze sa svih strana, dopunjujući vizualne slike.
Sluh nam prenosi informacije o onome što ne vidimo, jer je sektor vizualne percepcije ograničen, a uho hvata zvukove koji dolaze sa svih strana, upotpunjujući vizualne slike. U isto vrijeme, naš sluh sa velikom preciznošću može lokalizirati nevidljivi izvor zvuka u smjeru, udaljenosti i brzini kretanja.
Naučili su kako pretvoriti zvuk u električne vibracije mnogo prije slike. Tome je prethodilo mehaničko snimanje zvučnih vibracija, čija istorija datira još od 19. veka.
Ubrzani napredak, uključujući i mogućnost prijenosa zvuka na daljinu, postao je moguć zahvaljujući elektricitetu, s pojavom tehnologije za pojačavanje, akustoelektričnih i elektroakustičnih pretvarača - mikrofona, pickupa, dinamičkih glava i drugih emitera. Danas se zvučni signali prenose ne samo preko žica i zraka, već i preko optičkih komunikacijskih linija, uglavnom u digitalnom obliku.
Akustične vibracije se pretvaraju u električni signal, obično uz pomoć mikrofona. Svaki mikrofon sadrži pokretni element, čije vibracije stvaraju struju ili napon određenog oblika. Najčešći tip mikrofona je dinamički, koji je obrnuti zvučnik. Zračne vibracije pokreću membranu čvrsto spojenu na zvučnu zavojnicu u magnetskom polju. Kondenzatorski mikrofon je, zapravo, kondenzator čija jedna ploča oscilira u vremenu sa zvukom, a s njim se mijenja i kapacitet između ploča. Trakasti mikrofoni koriste isti princip, samo je jedna ploča slobodno okačena. Slično kondenzatoru elektretni mikrofon, čije ploče u procesu vibracija same proizvode električni naboj, proporcionalno amplitudi oscilacija. Mnogi modeli mikrofona imaju ugrađeno pojačalo (nivo signala direktno iz akustično-električnog pretvarača je vrlo nizak). Za razliku od mikrofona, podizač električnog muzičkog instrumenta registruje vibracije ne vazduha, već čvrstog tela: žice ili zvučne ploče instrumenta. Uložak očitava žljeb ploče iglom mehanički spojenom na pokretne zavojnice u magnetskom polju, ili magnetima ako su zavojnice nepomične. Ili se vibracije igle prenose na piezoelektrični element, koji pod mehaničkim utjecajima stvara električni naboj. Kod magnetnog snimanja, zvučni signal se snima na magnetnu traku, a zatim čita posebnom glavom. Konačno, optičko snimanje je tradicionalno prihvaćeno u kinu: na ivicu filma nanesena je neprozirna zvučna traka čija se širina mijenja sa signalom, a kada se film provlači kroz projekcioni aparat, električni signal je bio snimljen fotosenzorom.
U sintisajzerima se zvuk rađa direktno u obliku električnih vibracija; nema primarne konverzije akustičnih valova u električni signal.
Savremeni izvori zvuka su raznoliki, a digitalni mediji su sve češći: CD-ovi, DVD-ovi, iako su sačuvane i vinilne ploče. Nastavljamo da slušamo radio, zemaljski i kablovski (radio tačke). Zvuk prati TV emisije i filmove, a da ne spominjemo tako poznat fenomen kao što je telefonija. Sve veći udeo u svetu zvuka dobija kompjuter, što omogućava zgodno arhiviranje, kombinovanje i obradu zvučnih programa u obliku datoteka. U doba digitalnih tehnologija, digitalizovani govor i muzika se prenose digitalnim kanalima, uključujući i Internet, bez ozbiljnih gubitaka za transport. To je omogućeno digitalnim kodiranjem, a gubitak nastaje isključivo zbog kompresije koja se najčešće koristi. Međutim, na digitalnim medijima on ili ne postoji (CD, SACD), ili se koriste algoritmi kompresije zvuka bez gubitaka (DVD Audio, DVD Video). U drugim slučajevima, stepen kompresije je određen potrebnim nivoom kvaliteta fonograma (MP3 fajlovi, digitalna telefonija, digitalna televizija, neke vrste medija).
Rice. 1. Pretvaranje akustičnih zvučnih vibracija u električni signal
Reverzna konverzija iz električnih u akustične vibracije vrši se pomoću zvučnika ugrađenih u radio i televizore, kao i odvojenih sistema zvučnika, slušalica.
Zvukom se nazivaju akustične vibracije u opsegu frekvencija od 16 Hz do 20.000 Hz
Zvukom se nazivaju akustične vibracije u opsegu frekvencija od 16 Hz do 20.000 Hz. Ispod (infrazvuk) i iznad (ultrazvuk) ljudsko uho ne čuje, au opsegu zvuka osjetljivost sluha je vrlo neujednačena, njen maksimum pada na frekvenciji od 4 kHz. Da biste čuli zvukove svih frekvencija podjednako glasno, morate ih puštati na različitim nivoima. Takva tehnika, nazvana glasnoća, često se primjenjuje u kućnoj opremi, iako se njen rezultat ne može smatrati nedvosmisleno pozitivnim.
Rice. 2. Krivulje jednake glasnoće
(Kliknite na sliku za veći prikaz)
Fizička svojstva zvuka obično se ne prikazuju u linearnim, već u relativnim logaritamskim veličinama - decibelima (dB), jer je to mnogo jasnije u brojevima i kompaktnije na grafovima (inače bi se moralo raditi s vrijednostima koje imaju mnogo nule ispred i iza decimalnog zareza, a drugi bi se lako izgubio na pozadini prve). Odnos dva nivoa A i B u dB (recimo napon ili struja) je definisan kao:
C u [dB] = 20 lg A/B. Ako govorimo o snagama, onda je C p [dB] = 10 lg A / B.
Pored frekvencijskog opsega, koji određuje osjetljivost ljudskog sluha na visinu zvuka, postoji i koncept raspona glasnoće, koji pokazuje osjetljivost uha na nivoe glasnoće i pokriva interval od najtišeg čujnog zvuka (prag osjetljivosti) do najglasniji, iza kojeg se nalazi prag bola. Prag osetljivosti se uzima kao zvučni pritisak od 2 x 10 -5 Pa (Pascal), a prag bola je pritisak 10 miliona puta veći. Drugim rečima, opseg čujnosti, odnosno odnos pritiska najglasnijeg i najtišeg zvuka je 140 dB, što je zbog sopstvene buke daleko iznad mogućnosti bilo koje audio opreme. Samo digitalni formati visoke rezolucije (SACD, DVD Audio) su usklađeni sa teorijskim ograničenjem dinamičkog opsega (odnos najglasnijeg zvuka koji se reprodukuje opremom i nivoa buke) od 120 dB, CD daje 90 dB, vinil ploča - oko 60 dB.
Rice. 3. Opseg osetljivosti sluha
Samo digitalni formati visoke definicije (SACD, DVD Audio) odgovaraju teoretskom ograničenju dinamičkog opsega
Šum je uvijek prisutan na audio putanji. Ovo je i sopstvena buka elemenata za pojačanje i eksterni zvučnici. Izobličenja signala se dijele na linearna (amplituda, faza) i nelinearna, odnosno harmonijska. U slučaju linearnih izobličenja, spektar signala se ne obogaćuje novim komponentama (harmonicima), već se mijenja nivo ili faza postojećih. Amplitudna izobličenja koja krše originalne omjere nivoa na različitim frekvencijama dovode do zvučnog izobličenja tembra. Dugo se vjerovalo da fazna izobličenja nisu kritična za sluh, ali danas je dokazano suprotno: i tembar i lokalizacija zvuka u velikoj mjeri zavise od faznih odnosa frekvencijskih komponenti signala.
Svaki put pojačanja je nelinearan
Bilo koja putanja pojačanja je nelinearna, tako da se uvijek javlja harmonijska distorzija: nove frekvencijske komponente koje su 3, 5, 7, itd. odvojene po frekvenciji. od tona koji ih generiše (neparni harmonici) ili u 2, 4, 6 itd. puta (parno). Prag vidljivosti harmonijskog izobličenja uvelike varira: od nekoliko desetinki, pa čak i stotih procenta do 3-7%, u zavisnosti od sastava harmonika. Čak su i harmonici manje uočljivi jer su u skladu sa osnovnim tonom (razlika u frekvenciji odgovara oktavi).
Osim harmonika, postoje i intermodulacijska izobličenja, koja su diferentni produkti frekvencija spektra signala i njihovih harmonika. Na primjer, na izlazu pojačala, na čiji se ulaz primjenjuju dvije frekvencije od 8 i 9 Hz (sa dovoljno nelinearnom karakteristikom), pojavit će se treća (1 kHz), kao i niz drugih: 2 kHz (kao razlika između drugih harmonika osnovnih frekvencija) itd. Intermodulacijska distorzija je posebno neugodna za uho, jer stvara mnogo novih zvukova, uključujući i one koji su disonantni u odnosu na glavne.
Ono što audiofil može čuti i ne samo čuti, već i objasniti tonskom inženjeru, običnom slušaocu može biti potpuno neprimjetno.
Šum i izobličenje su uglavnom maskirani signalom, ali oni sami maskiraju signale niskog nivoa koji nestaju ili postaju nejasni. Stoga, što je veći odnos signal-šum, to bolje. Stvarna osjetljivost na buku i distorziju ovisi o individualnim karakteristikama sluha i njegovoj obučenosti. Nivo šuma i izobličenja, koji ne utiču na prenos govora, mogu biti potpuno neprihvatljivi za muziku. Ono što audiofil može čuti i ne samo čuti, već i objasniti tonskom inženjeru, običnom slušaocu može biti potpuno neprimjetno.
Tradicionalno, audio signali su se prenosili preko žica, kao i preko zraka (radio).
Razlikujte nebalansirani dalekovod (klasični žičani) i balansirani. Nebalansirani ima dvije žice: signalnu (direktnu) i povratnu (uzemljenje). Takva linija je vrlo osjetljiva na vanjske smetnje, pa nije pogodna za prijenos signala na velike udaljenosti. Često se implementira korištenjem oklopljene žice, štit se zatim spaja na uzemljenje.
Rice. 4. Neuravnotežena oklopljena linija
Balansirana linija uključuje tri žice: dvije signalne žice, kroz koje teče isti signal, ali u antifazi, i uzemljenje. Na prijemnoj strani, šum zajedničkog moda (indukovan na obje signalne žice) se međusobno oduzima i potpuno nestaje, a korisni nivo signala se udvostručuje.
Rice. 5. Balansirana oklopljena linija
Neuravnotežene linije se obično koriste unutar uređaja i na kratkim udaljenostima, uglavnom na putevima korisnika. U profesionalnoj sferi dominira balans.
Na slikama su tačke povezivanja ekrana prikazane proizvoljno, budući da se svaki put moraju odabrati „na mjestu“ kako bi se postigli najbolji rezultati. Ekran je najčešće povezan samo sa strane prijemnika signala.
Neuravnotežene linije se obično koriste unutar uređaja i na kratkim udaljenostima, uglavnom na putevima korisnika. U profesionalnoj sferi uravnoteženo
Audio signali su normalizovani nivoom efektivnog napona (0,707 vrednosti amplitude):
Na izlazu pojačala snage, iz kojeg signal ide u zvučnike, njegov nivo je mnogo veći i može doseći (u zavisnosti od jačine zvuka) 20-50 V pri strujama do 10-20 A. Ponekad i do stotine volti , za emitovanje linija i sondiranje otvorenih prostora.
Korišteni kablovi i konektori:
Rice. 6. Konektori za balansirane vodove: terminali i XLR
Rice. 7. Konektori za nebalansirane vodove: RCA, 3.5mm i 6.25mm priključci
Rice. 8. Konektori kablova za zvučnike
Kvalitet konektora i kablova igra značajnu ulogu, posebno u vrhunskim audio sistemima.
Kvalitet konektora i kablova igra značajnu ulogu, posebno u vrhunskim audio sistemima. Materijali vodiča i dielektrika, poprečni presjek i geometrija kabla su bitni. U najskupljim modelima interkonektora i zvučničkih kablova koristi se ultra čisti bakar, pa čak i čvrsto srebro, kao i teflonska izolacija koju karakteriše minimalni nivo dielektrične apsorpcije, što povećava gubitak signala, i neujednačen je u frekvencijskom opsegu. . Tržište kablovskih proizvoda je vrlo raznoliko, često različiti modeli istog kvaliteta razlikuju se samo po cijeni, i to višestruko.
Svaki kabel karakteriziraju gubici analognog signala, koji se povećavaju s povećanjem frekvencije i udaljenosti prijenosa. Gubici su određeni omskim otporom vodiča i kontakata u konektorima, kao i raspoređenim reaktivnim komponentama: induktivnošću i kapacitivnošću. U stvari, kabl je niskopropusni filter (visoko seče).
Osim što se prenose na različite udaljenosti, signali se često moraju granati i prebacivati. Prekidači (ulazni birači) sastavni su dio mnogih komponenti audio puta, kako profesionalnih tako i korisničkih. Postoje specijalizovana distribuciona pojačala koja dele signal i obezbeđuju usklađivanje sa dalekovodom i drugim komponentama u smislu nivoa i impedancija (i često kompenzuju pad na visokim frekvencijama) i prekidači, konvencionalni (nekoliko ulaza i jedan izlaz) i matrični ( više ulaza i izlaza).
Svaka obrada analognog audio signala je praćena određenim gubicima u njegovom kvalitetu (frekvencija, faza, nelinearna izobličenja), ali je neophodna. Glavne vrste obrade su sljedeće:
Rice. 9
Rice. 10. Crossover kolo za trosistemski sistem zvučnika
Rice. 11. Primjer uređaja za ekvilajzer
Rice. 12. Primjer studijskog procesora zvuka
Rice. 13. Primjeri procesora i prefiksa za električne gitare
Rice. 14. Moderna miks konzola
Smatra se da je mehaničko snimanje zvuka prvi realizovao Edison 1877. godine, kada je izumeo fonograf - valjak prekriven slojem mekog čelika, na koji je iglom nanesen trag koji prenosi vibracije vazduha (naknadno, vosak je korišten umjesto čelika, a sama metoda je nazvana snimanje dubine, jer je staza modulirana po dubini). Međutim, iste godine, Francuz Charles Cros podnio je prijavu Akademiji nauka o svom izumu - zvuk je snimljen na ravnom staklenom disku prekrivenom čađom, pomoću igle spojene na membranu, dobivena je poprečna staza, tada je disk trebao zasjati i uzeti fotokopije sa njega za replikaciju (sam metod tek treba da se razvije). Na kraju je poprečno snimanje, koje se pokazalo mnogo savršenijim od dubinskog, dovelo do gramofonskog snimanja. U svijetu su se pojavile tri kompanije koje su masovno proizvodile ploče (CBS u Americi, JVC u Japanu, Odeon u Njemačkoj - ova kompanija je svijetu dala dvostranu ploču) i uređaje za njihovo puštanje. Od Deutsche Gramophone (Nemačka) došlo je ime "gramofon", od Pate (Francuska) - gramofon. Tada su počeli proizvoditi prijenosne gramofone sa zvonom na šarki, s elektromotorom umjesto ručnog pogona, a kasnije i sa elektromagnetnim adapterima. Ploče su postajale sve savršenije, sadržavale više materijala u smislu vremena sviranja, širio se frekvencijski opseg, prvobitno ograničen na 4 kHz. Krhki šelak zamijenjen je vinilitom, a kratkotrajne čelične igle ustupile su mjesto safiru, a zatim dijamantu. Počelo je doba stereo zvuka: dvije staze su urezane u jedan žljeb pod uglom od 45 °. Početkom 80-ih godina prošlog stoljeća, kada je došlo do globalnog prelaska na digitalni zvučni format, vinilna ploča je došla do vrhunca svog razvoja.
Rice. 15. Gramofon, gramofon, električni plejer
Magnetno snimanje je naprednije i dugo se koristi u studijima. Prvi aparat za magnetsko snimanje - telegraf - stvorio je Valdemar Paulsen (Danska) 1878. godine, a snimanje je izvedeno na čeličnoj žici (žici za klavir). Dvadesetih godina 20. stoljeća pojavili su se magnetofoni na magnetnoj vrpci. Masovna proizvodnja magnetofona počela je 40-ih godina. Prvo su postojale magnetne trake na bazi celuloze, a zatim na lavsanu. Audio signali se snimaju na uzdužnim stazama pomoću glave za snimanje (ili univerzalne) s magnetskim razmakom. Traka se povlači blizu otvora glave i na njoj se formira staza zaostale magnetizacije. Nelinearni dio karakteristike je "razmazan" visokofrekventnom strujom (obično oko 100 kHz), koja je superponirana na korisni signal. Studijski analogni magnetofoni, uz digitalne, i dalje se koriste za primarno snimanje fonograma. Domaćinstvo je dvoglavo i troglavo (zasebno za snimanje, reprodukciju i brisanje ili brisanje i univerzalno). Ponekad su prisutne dvije glave za reprodukciju ako je omogućeno obrnuto.
Čak i uz vrlo pažljiv tretman, magnetna traka se vremenom počinje raspadati
Magnetna traka ima šum koji se smanjuje (djelomično prelazi zvučni raspon) s povećanjem brzine uvlačenja. Dakle, studijski magnetofoni imaju brzinu od 38, dok kućni magnetofoni imaju brzinu od 19 i 9,5 cm/s. Za kućne kasetofone usvojena je brzina od 4,76 cm/s. Šum trake se efikasno potiskuje pomoću Dolby B compander sistema: tokom snimanja nivo visokofrekventnog dela za slabe signale se podiže za 10 dB, a tokom reprodukcije se snižava za isto toliko.
Profesionalno analogno magnetno snimanje velika brzina pruža veoma visok kvalitet. Muzički snimci su se dugo arhivirali na magnetnim master trakama, a sa njih je zvučna podloga prenošena na vinilne ploče uz određeni gubitak kvaliteta. Međutim, čak i uz vrlo oprezan stav, magnetna traka počinje da se raspada tokom vremena, karakteriše je postepeno demagnetizacija, deformacija, efekat kopirke (susedni slojevi u roli su međusobno magnetizovani), podložna je uticaju spoljašnjih magnetnih polja . Također je teško brzo pronaći željeni fragment (iako se ova neugodnost više odnosi na domaću sferu). Stoga je pojavom digitalnih formata Sony, vlasnik ogromne arhive snimaka CBS/Columbia, pobrinuvši se za problem očuvanja neprocjenjivih originalnih snimaka druge polovine 20. stoljeća, razvio metodu snimanja u diskretno modulacija širine impulsa(DSD stream - Direct Stream Digital, koji je kasnije doveo do prilagođenog Super Audio CD formata). Ako analogno magnetsko snimanje osigurava sigurnost fonograma nekoliko decenija uz postupno rastuće gubitke, onda su digitalni arhivi vječni i izdržavaju neograničen broj kopija bez ikakve degradacije. Zbog toga, kao i iz mnogih drugih razloga (prednosti usluge, svestranost, ogromne mogućnosti obrade), digitalni audio formati danas postaju sve rasprostranjeniji.
Prema Kotelnikov-Shanon teoremi, diskretni signal se može naknadno potpuno obnoviti, pod uslovom da je frekvencija uzorkovanja najmanje dvostruko veća od gornje frekvencije spektra signala.
Digitalni signal se dobija iz analognog signala ili se direktno sintetiše u digitalni signal (u električnim muzičkim instrumentima). Analogno-digitalna konverzija uključuje dvije osnovne operacije: uzorkovanje i kvantizaciju. Diskretizacija je zamjena kontinuiranog signala nizom uzoraka njegovih trenutnih vrijednosti uzetih u pravilnim intervalima. Prema Kotelnikov-Shenon teoremi, diskretni signal se može naknadno potpuno obnoviti, pod uslovom da je frekvencija uzorkovanja najmanje dvostruko veća od gornje frekvencije spektra signala. Zatim se očitavanja kvantiziraju po nivou: svakom od njih se dodjeljuje diskretna vrijednost najbliža stvarnoj. Preciznost kvantizacije određena je dubinom bita binarne reprezentacije. Što je dubina bita veća, to je više nivoa kvantizacije (2N, gde je N broj bitova) i manji je šum kvantovanja – greške usled zaokruživanja na najbliži diskretni nivo.
Rice. 16. Digitalizacija analognog signala i dobijanje digitalnih očitanja
CD format pretpostavlja frekvenciju uzorkovanja od 44,1 kHz i dubinu bita od 16 bita. To jest, dobije se 44 hiljade uzoraka u sekundi, od kojih svaki može uzeti jedan od 2 16 = 65536 nivoa (za svaki od stereo kanala).
Najnapredniji prilagođeni audio formati su DVD Audio i Super Audio CD (SACD)
Osim formata od 44,1 kHz / 16 bita, drugi se koriste u digitalnom snimanju. Studijsko snimanje se obično radi sa dubinom bita od 20-24 bita. Podaci se zatim preračunavanjem pretvaraju u standardni CD format. Dodatni bitovi se tada odbacuju ili (bolje) zaokružuju, ponekad se miješa pseudo-slučajni šum kako bi se smanjio šum kvantizacije (dither).
Najnapredniji prilagođeni audio formati su DVD Audio i Super Audio CD (SACD). DVD Audio usvaja MLP algoritam kompresije podataka bez gubitaka koji je razvio Meridian. A SACD, za razliku od drugih formata, ne koristi modulaciju impulsnog koda (PCM ili PCM), već jednobitno kodiranje DSD toka (diskretna modulacija širine impulsa). SACD diskovi dolaze u jednoslojnim i dvoslojnim (hibridnim), sa konvencionalnim CD slojem.
Najpopularniji audio medij danas ostaje CD, uprkos određenim ograničenjima u kvaliteti zvuka koja su primijetili audiofili. Razlog za njih je u niskoj stopi uzorkovanja: za precizno vraćanje signala blizu gornje granice audio opsega, potreban je filter koji nije fizički ostvariv (njegov impulsni odziv hvata područje negativnog vremena). Ovo se u određenoj mjeri kompenzira digitalnim filtriranjem s povećanjem uzorkovanja i dubinom bita. Da bi se osigurala neprekidna reprodukcija u realnom vremenu, podaci na disku su prekodirani (Reed-Solomon kod).
Digitalni mediji, brzine uzorkovanja i bitovi kodiranja
| Carrier | Autorstvo | Dimenzije |
vrijeme igranja, min. |
Kol. kanala | Fs, kHz | Cifra, bit |
| CD-DA | sony, Philips |
120, 90 mm | do 90 | 2 | 44,1 | 16 |
| S-DAT | kaseta, 3,81 mm traka | 2 | 32, 44,1, 48 | 16 | ||
| R-DAT | kaseta, 3,81 mm traka | 2, 4 | 44,1 | 12, 16 | ||
| CRTA | traka 6,3, 12,7 mm | 2…48 |
44,056, 44,1, 48 |
12, 16 | ||
| DAT | Alesis | kaseta S-VHS |
60 | 8 | 44,1, 48 | 16, 20 |
| DCC | Philips | kaseta | 2, 4 |
32, 44,1, 48 |
16, 18 | |
| MiniDisk | Sony | 64 mm | 74 | 2, 4 | 44,1 | 16 |
| DVD Audio |
120 mm | 5.1 | 192 | 24 | ||
| SACD | sony, Philips |
120 mm | 2, 5 | 2800 | 1 |
Za prijenos digitalnog zvuka potrebna je širokopojasna komunikacijska linija, posebno za nekomprimirani višekanalni tok visoke definicije.
Komunikacione linije za prenos digitalnog zvuka mogu biti kablovi, optičke linije i radio.
Za prijenos PCM signala preko žičanih linija razvijeni su AES/EBU (balansirani, koaksijalni), S/PDIF (nebalansirani koaksijalni) interfejsi koji obezbjeđuju prijenos nekoliko signala (frekvencija sata, brzina digitalnih riječi, podaci o kanalu) preko jedna žica. Unutar uređaja, ovi signali se prenose odvojeno, kodiraju se na izlazu transportnog mehanizma, a na ulazu digitalno-analognog pretvarača (u dvoblok sistemima) ponovo se razdvajaju u digitalnom prijemniku.
U pravilu se za digitalni audio prijenos koristi visokokvalitetni koaksijalni kabel. Postoje i S/PDIF pretvarači za optička vlakna: AT&T ST i Toslink (potonji je standard za potrošačku opremu). Takođe, za upotrebu upredeni par kao dio Ethernet kablovskih mreža. Internet je također medij za distribuciju komprimovanog zvuka u obliku arhiviranih datoteka.
Rice. 17. Optički kabl sa Toslink konektorom
Kao i svaki digitalni signal, digitalizirani audio se distribuira i prebacuje pomoću posebnih uređaja - distribucijskih pojačala, konvencionalnih i matričnih prekidača.
Postoji faktor koji negativno utječe na digitalne signale i često negira gotovo sve prednosti digitalnog zvuka u odnosu na analogni, uključujući mogućnost uzastopnog kopiranja, prijenosa i arhiviranja programa bez gubitka kvalitete – govorimo o podrhtavanju. Jitter je podrhtavanje, ili nesigurnost kada treba ići od 0 do 1 i obrnuto. To se događa zbog postupne deformacije pravokutnih impulsa sa gotovo idealnim frontama, koji postaju sve ravniji zbog reaktivnih elemenata kablova, što dovodi do nesigurnosti momenta pada, iako je strmina fronta u svakoj naknadni digitalni uređaj je potpuno obnovljen. Svi moderni digitalni uređaji uspješno se bore s podrhtavanjem uz pomoć jedinica za ponovno taktiranje. Za detalje pogledajte brošuru „Prebacivanje i upravljanje signalom“.
Fig.18. Distribucija i komutacija
Za prijenos i snimanje na različite digitalne medije koriste se kompresovani audio formati: Dolby Digital (AC-3) i DTS. Ovo vam omogućava da postavite DVD disk Video sa kapacitetom od 4,7 GB film pune dužine sa višekanalnim zvukom, kao i raznim dodatnim materijalima. Dolby Digital format nudi 5 nezavisnih kanala: 2 prednja, 2 zadnja i 1 subwoofer za specijalne efekte. Kompresija se izvodi pomoću adaptivnog MPEG Audio algoritma zasnovanog na psihoakustičkim karakteristikama percepcije zvuka i pružajući minimalnu vidljivost kompresije. Sve to vam omogućava da ponovo stvorite potpunu trodimenzionalnu zvučnu panoramu. Međutim, za kvalitetnu reprodukciju muzike, Dolby Digital je mnogo manje prikladan od CD-a, jer ima nižu rezoluciju. Brzina bita u Dolby Digital modu (uzorci se prenose jedan za drugim na svakom kanalu) je 384-640 kbps, dok je u uobičajenom dvokanalnom CD formatu 1411,2 kbps. Dolby Digital 5.1 format je više puta unapređivan, uglavnom u pravcu povećanja broja kanala. Sada je dostupna verzija DD 7.1 koja ima 2 prednja, 2 bočna i 2 zadnja kanala, ne računajući kanal za specijalne efekte (poznata je i DD 6.1 modifikacija sa jednim zadnjim kanalom).
DTS format ima niži omjer kompresije i veću brzinu podataka - 1536 kbps. Stoga se koristi ne samo za kodiranje višekanalnih zvučnih zapisa na DVD Video, već i za višekanalne audio diskove. DTS format, pored tradicionalnog DTS 5.1, poznat je u modifikacijama DTS ES Discrete 6.1, kao i nekoliko matričnih verzija, u kojima se, kao iu Dolby Pro Logic II, koristi princip matrice dodatnih kanala, koji su sintetizirano na osnovu dodatnih informacija sadržanih u glavnim.
U oblasti računarstva i multimedije (na nivou korisnika) potrebna je kompaktnost podataka, pa se ovde široko koriste komprimovani audio formati. Na primjer, MP-3, Windows Media Audio, OGG Vorbis. Zahvaljujući kompresiji, postaje moguće brzo preuzeti muzičke datoteke s Interneta, organizirati streaming audio servis (WMA, Real Audio, Winamp).
Obrada se izvodi pomoću moćnih DSP (signalnih) procesora, kao što je Shark proizvođača Analog Devices. Zbog velike brzine, mnoge operacije se mogu implementirati u realnom vremenu: na primjer, promjena dubine bita i frekvencije takta sa interpolacijom, podešavanje balansa tembra, ekvilizacija, suzbijanje šuma, kompresija, proširenje ili ograničavanje dinamičkog raspona, specijalni efekti ( eho, različite vrste zvuka, na primjer "stadion", "koncertna dvorana" itd.), miješanje više pjesama. Tipično, procesori signala rade na velikoj širini signala (na primjer, 32-bitna plutajuća decimalna zareza), što smanjuje upad greške u procesu složenih matematičkih proračuna koji se zasnivaju na brzoj Fourierovoj transformaciji, izračunavanju skupa odgovarajućih koeficijenata i zatim množenje.
Procesori signala postaju jeftiniji kako postaju sve rasprostranjeniji, danas se mogu naći u bilo kojem prijemniku ili surround procesoru, gdje obavljaju širok spektar funkcija, uključujući dekodiranje formata surround zvuka, ekvilizaciju i upravljanje basom, kalibraciju kanala u amplitudi i fazi, itd. .
Procesori signala postaju jeftiniji kako postaju sve rasprostranjeniji, danas se mogu naći u bilo kojem prijemniku ili surround procesoru
Ali, kao i obično, softverske tehnologije obrade signala razvijaju se čak brže od hardverskih. Sve što DSP procesor može da uradi dostupno je uz pomoć posebnih računarskih aplikacija, a u ovom slučaju korisnik dobija širi obim aktivnosti i fleksibilnost samog programa koji se periodično ažurira i dopunjuje (iako softver Specijalizirani uređaji u naše vrijeme najčešće se mogu ažurirati, recimo, preko USB porta s računala ili čak direktno s interneta, sa web stranice proizvođača opreme. Ali takvo ažuriranje, naravno, moguće je samo u okviru jedne generacije hardvera, pošto zastari, morate zamijeniti modul ili cijeli uređaj). Računalni programi za dubinsku obradu digitalnog zvuka dovoljni su i za korisničke i za profesionalne svrhe (na primjer, Adobe Audition). Većina studijske obrade se obavlja na računaru. Veoma je zgodan i efikasan, i, što je najvažnije, omogućava vam da ne budete vezani za realno vreme, čineći operacije bilo kog stepena složenosti dostupnim bez posebnih zahteva za performansama. Na primjer, možete ručno očistiti zvučni zapis (recimo preuzet sa reliktnog vinilnog nosača) od klikova ili ga podvrgnuti „inteligentnoj“ obradi kako biste se riješili buke, čija je spektralna kompozicija unaprijed određena u pauzama i tihim fragmentima.
Digitalna audio kompresija se zasniva na psihoakustičnim karakteristikama sluha i koristi efekat maskiranja tiših zvukova glasnijim.
Konačno, kompresija u cilju smanjenja brzine prenosa podataka ili prijenosa na drugu frekvenciju takta sa mogućom promjenom dubine bita se također izvodi kako u hardveru tako iu softveru na računaru.
Postoji nekoliko standardnih kompjuterskih audio formata, nekomprimiranih i komprimiranih.
Najčešći nekomprimovani format je Microsoft Riff/Wave (.wav ekstenzija). Podaci su kodirani sa 8 ili 16 bita. U drugom (prihvatljivom za kvalitet zvuka) kućištu i sa frekvencijom uzorkovanja od 44,1 kHz, jedan minut muzike zauzima 5,3 MB prostora na disku. Osim samih podataka, .wav datoteka sadrži zaglavlje koje opisuje opće parametre datoteke, te jedan ili više fragmenata s dodatnim informacijama o načinima i redoslijedu reprodukcije, oznakama, nazivima i koordinatama različitih dijelova signala.
Za razliku od Riff/Wavea, RAW datoteke su podaci takvi kakvi jesu - bez ikakvih dodatnih informacija. Što je prisutno u standardnim Apple AIFF datotekama za Macintosh platformu, slično WAV-u.
Digitalna audio kompresija temelji se na psihoakustičnim karakteristikama sluha i koristi efekat maskiranja tiših zvukova glasnijim, dok se tihi jednostavno odbacuju, a "prag stvarnosti" maskiranih zvukova određen je njihovom udaljenosti u frekvenciji od maskiranja. jedni, kao i drugi parametri.
Od formata kompresije sa gubitkom, MP3 (MPEG 1/2/2.5 Layer 3) je najpopularniji. Omogućava vam korištenje mnogo različitih metoda kompresije, standard je samo način za kodiranje već komprimiranih podataka. Moguća je varijanta sa konstantnim bitrateom, koji se određuje na osnovu zahtevane veličine fajla ili nivoa kvaliteta, ili sa promenljivim, kada se brzina protoka menja na različitim muzičkim komadima, održavajući nivo kvaliteta konstantnim. Općenito, MP3 karakterizira vrlo zadovoljavajući zvuk pri srednjim i visokim brzinama prijenosa, ali je pri niskim bitrateima inferiorniji u odnosu na druge formate. Izuzetak je nova verzija MP3 Pro, posebno fokusiran na niske brzine prenosa i stoga veoma tražen na Internetu.
WMA, ili Windows Media Audio, uspješno se takmiči sa MP3-om pri malim brzinama (na primjer, muzika na 64 kbps u WMA subjektivno ne zvuči ništa lošije nego u MP3-u na 128 kbps. Osim toga, ovaj format pruža zaštitno kodiranje od neovlaštenog kopiranja.
Ogg Vorbis je generalno sličan WMA i MP3, ali se razlikuje u aparatu za matematičku obradu i fokusiran je na brzinu uzorkovanja od 48 kHz. Osim toga, može podržati ne 2, već do 255 kanala zvuka. Brzina prijenosa do 512 kbps, uz kompresiju 20-5% efikasniju od MP3, muzika subjektivno zvuči bolje. Ozbiljan konkurent MP3 i WMA, iako u neravnopravnoj borbi sa gigantskim firmama.
AAC (Advanced Audio Coding) je baziran na MP3 (i iste kompanije, Fraunhofer Institute), ali ima napredne karakteristike: podržava brzinu uzorkovanja od 96 kHz, do 48 kanala. Veći kvalitet zvuka je „plaćen“ relativno sporijom procedurom kodiranja i povećanim zahtjevima za hardverom u smislu brzine reprodukcije. Jedan od najnovije verzije AAC nazvan Liquid Audio, koji omogućava uključivanje ne samo “vodenih žigova” poput AAC-a, već i drugih informacija (o umjetnicima, autorskim pravima, itd.) u tok podataka, u nekom trenutku je bio ozbiljan kandidat za MP3 sukcesiju.
Na mnogo načina sličan AAC-u je japanski VQF (SoundVQ) format, koji će vjerovatno uskoro nestati iz vidokruga, iako ga podržava Yamaha.
Digitalni audio se može snimati na različite medije. Uglavnom optički diskovi, iako će logično prije ili kasnije u areni ostati samo fleš memorija za koju nisu potrebni pogoni sa motorima.
Magnetno digitalno snimanje danas uglavnom ostaje u profesionalnom polju i sve više napušta domaćinstvo
CD-ovi se repliciraju, kao i drugi slični mediji (DVD, SACD), utiskivanjem polikarbonatnih blankova od aluminijumskih matrica, na koje se nanose rupice - udubljenja. Osim toga, ako imate konvencionalni računar sa CD (DVD) pisačem, muzičke datoteke različitih formata mogu se snimati na CD-R, CD-RW, itd. matrice. Fajlovi se takođe čuvaju na hard disku računara ili posebnom audio serveru, u kojem se može kreirati opsežna muzička biblioteka, a stepen kompresije fajla (od nule) bira korisnik.
Danas je magnetno digitalno snimanje uglavnom ostalo u profesionalnoj sferi i sve sigurnije napušta sferu domaćinstva. Optički disk je potrošaču privlačniji od kasete, iako je mali. Osim toga, njihovu masovnu potražnju nisu olakšali složeni odnosi sa vlasnicima prava na muzički sadržaj (kao što je, uostalom, slučaj sa DVD Audio i SACD). DAT snimači snimaju nekomprimovani digitalni zvuk visokog 3 kvaliteta. Postoji nekoliko tipova digitalnih magnetofona: sa stacionarnim glavama (S-DAT) i sa rotirajućim (R-DAT), koji snimaju signal na kasetu; reel-to-reel DASH, DAT pomoću S-VHS kaseta i unakrsnog snimanja. DCC format (PASC Compressed Recording) trenutno se smatra neperspektivnim. MiniDisc magnetno-optički diskovi koriste ATRAC algoritam kompresije.
Na kraju bilo koje audio putanje nalaze se analogni elektro-akustični pretvarači - zvučnici ili slušalice. Digitalni emiteri su još uvijek u fazi ranih ideja. Pojačala snage su također uglavnom analogna, iako se postepeno probijaju digitalna (tačnije pulsna koja rade na principu pulsno-širinske modulacije). Ova klasa pojačala - D - pruža neviđeno visoku efikasnost u poređenju sa analognim (oko 90%), male veličine i težine, i bez stvaranja toplote. Međutim, da bi pojačala klase D zauzela jaku lidersku poziciju, potrebno je riješiti mnoge važne probleme, a prije svega problem filtriranja visokofrekventnih komponenti moduliranog signala, čiji je nivo na izlazu je veoma visoka. Osim toga, praktički ne postoje pojačala klase D s digitalnim ulazom: analogni signal se dovodi do ugrađenog ADC-a. To je, možda, glavni faktor koji ometa razvoj ovog pravca: na kraju krajeva, glavna vrijednost same ideje nije u visokoj efikasnosti, već u mogućnosti organiziranja potpuno digitalnog audio puta bez nepotrebnih konverzija i analognih dalekovoda. Štaviše, digitalni izlaz na DVD plejerima nije neuobičajen. Nedavno su se počela pojavljivati nova dostignuća u ovoj oblasti. Tripath je objavio poseban procesor koji kontroliše parametre preklopnog pojačanja na osnovu analize ulaznog signala, koji (u digitalni oblik) kasni u baferu neko vrijeme. Konkretno, u zavisnosti od trenutnog spektra signala, bira se optimalna frekvencija takta sa stanovišta naknadnog filtriranja. Ova pojačala (nazvana "pametna" pojačala) dovela su do nove kategorije, pojačala klase T. Za detalje pogledajte brošuru o pojačavanju signala.
Tradicionalna stereo i mono pojačala sve više zamjenjuju višekanalni, najčešće ugrađeni AV prijemnici, koji također imaju sve što vam je potrebno za dubinsku obradu višekanalnih signala, dekodiranje i konverziju iz jednog formata u drugi. Višekanalni zvuk postaje sve popularniji, ne samo kao pratnja filmovima, već i sam po sebi.
OBJAŠNJENJE
"Digitalna obrada signala"
Završio: Chunikhin V.A.
Grupa: 5401 S349
Provjerio: Kapustin A.S.
UVOD 7
ZAKLJUČAK. 34
DODATAK A.. 36
TK - projektni zadatak
AM - amplitudna modulacija
PF - propusni filter
UVOD
KONVERZIJA MODULIRANOG SIGNALA U DODATNI OPOS. POSTUPAK ZA DOBIJANJE DISKRETNO-ANALITIČKOG SIGNALA (HILBERT TRANSDUCER)
Digitalni Hilbertov pretvarač (DCT) je linearni diskretni sistem koji generiše par diskretnih Hilbert-konjugovanih signala na izlazu (faze signala se razlikuju za ) u datom radnom opsegu.
U našem slučaju, radni opseg je odabran prema niskofrekventnoj ovojnici modulirane oscilacije, slika 21.
Slika 21 - Envelope LF signala
Ovaj grafikon je dobijen na sljedeći način:
A_m=abs(kompleks(x));
plot(t,A_m,"r-");mreža na;
ylim([-0,5 9,5]);
title("Niska koverta");
Odredimo frekvencijski pojas, formula (10).
gdje je trajanje cijelog pulsa.
CPG se može implementirati na osnovu FIR filtera 3. i 4. tipa, čiji LPFC omogućava fazni pomak od . Prednost se daje FIR filteru 3. tipa, jer vam omogućava da dobijete impulsni odziv (IR), svaki drugi izvještaj koji je jednak nuli, čime se smanjuje broj aritmetičkih operacija pri izračunavanju odziva CPG-a, koji je vrlo važno kada se implementira, na primjer, na procesoru digitalnih signala (DSP).
Na osnovu FIR filtera tipa 3 može se sintetizirati samo band-pass filter (BPF), dok će specifični zahtjevi za frekvencijski odziv DPG-a, u poređenju sa zahtjevima za frekvencijski odziv PF-a, biti kao što slijedi:
1) Frekvencijski odziv CPG-a mora biti simetričan oko sredine glavnog frekvencijskog pojasa da bi se dobio IR, čiji je svaki drugi uzorak jednak nuli. Stoga su zahtjevi za frekvencijski odziv CPG postavljeni simetrično u odnosu na .
2) Radni propusni opseg CPG-a ne bi trebao premašiti propusni opseg PF-a.
3) Maksimalno dozvoljeno odstupanje u radnom opsegu ne bi trebalo da bude manje od maksimalnog dozvoljenog odstupanja u PV.
4) Maksimalno dozvoljeno odstupanje u PP ne mora biti previše rigidno postavljeno, jer se efikasnost CPG-a ocenjuje u radnom području.
U skladu sa zahtjevima za frekvencijski odziv, sintetizirat ćemo CPG (TF) minimalnog reda koristeći firgr funkciju zasnovanu na FIR filteru tipa 3 ('hilbert') sa parametrom m jednakim 'mineven':
plot_fir(R,b,Fs1);
Naš R parametar, koji postavlja redoslijed filtera, na kraju je 24. Frekvencije su odabrane na sljedeći način:
fs1=220; - frekvencija uzorkovanja
fk1=10; - granična frekvencija PZ1
ft1=20; - granična frekvencija PP1
ft2=92; - granična frekvencija PP2
fk2=102 – granična frekvencija PZ2
Za prikaz grafikona korištena je sljedeća funkcija:
funkcija plot_fir(R,b,Fs1)
% R-red FIR filter
% Fs1 - brzina uzorkovanja
fm=0:((Fs1/2)/200):Fs1/2;
Kao rezultat, dobili smo sljedeći IR, frekvencijski odziv i fazni odziv, slika 22.
Slika 22 - Karakteristike SG
Ovaj postupak je implementiran množenjem moduliranog signala sa , gdje je 38 MHz frekvencija na koju je došlo do pomaka.
Ovo je dobijeno na sledeći način u softverskom paketu MATLAB:
x1=z1.*cos(2*pi*38000000*t);
Akvizicija spektra:
NFFT=2^sljedećipow2(dužina(x1));
y=fft(x1,NFFT)/dužina(x1);
plot(f,2*abs(y(1:NFFT/2+1)));
xlim();
title("AFC pomaknut");
plot(f,2*abs(y(1:NFFT/2+1)));
xlim();
title("Signal pomaknut");
Opišimo dati spektar, slika 23.
Slika 23 - Spektar modulisanog signala nakon pomaka
Kao što se može vidjeti sa slike 23, spektar je simetričan oko 3,8 MHz, što znači da je ovo zaista AM spektar.
Dalje, trebamo poslati naš signal u PG, gdje na izlazu trebamo uočiti dva signala koji se razlikuju po fazi za četvrtinu perioda, tada ćemo dobiti ortogonalni komplement signala, koji analitički izgleda ovako, formula (11).
Funkcija u MATLAB-u koja implementira ovu operaciju je funkcija pg.
gdje je x1 modulirani signal pomjeren u frekvenciji.
Nacrtajmo grafikone koji pokazuju 
.
plot(t,real(pg),"k"),mreža na
plot(t,slika(pg),"--")
Rezultat prikazujemo na slici 24.
Slika 24 - Rezultat prolaska signala kroz SG u uvećanoj skali
ZAKLJUČAK
U toku rada proučavani su osnovni principi digitalne obrade signala: digitalizacija, dobijanje diskretnog spektra, prenošenje spektra na više frekvencije i dr. Stečene su vještine softverski paket MATLAB: kreiranje funkcija, upravljanje frekvencijskim i vremenskim vektorima, izdavanje grafova, opisivanje grafova, moduliranje procesa, kreiranje filtera. Ove vještine su neophodne za programere različitih digitalnih sistema. Suština posla bila je digitalizacija analognog signala, propuštanje kroz najjednostavniji komunikacijski kanal i primanje na izlazu sistema.
DODATAK A
Listing MATLAB programa
SG karakteristike konstrukcijske funkcije:
funkcija plot_fir(R,b,Fs1)
% Iscrtavanje karakteristika FIR filtera
% R-red FIR filter
% b-vektor koeficijenata prijenosne funkcije
% a=-koeficijent nazivnika prijenosne funkcije
% Fs1 - brzina uzorkovanja
subplot(3,1,1),stem(n,b,"fill","MarkerSize",3),xlabel("n"),...
title("Impulsni odgovor"), mreža;
fm=0:((Fs1/2)/200):Fs1/2;
H=freqz(b,a,fm,Fs1);MAG=abs(H);PHASE=ugao(H);
subplot(3,1,2),plot(fm,MAG),xlabel("f(Hz)"),title("MAGNITUDE"),mreža na;
subplot(3,1,3),plot(fm,PHASE),xlabel("f(Hz)"),title("PHASE"),mreža na;
Glavni programski kod:
%% Parametri pulsa
dF=80e6; % Frekvencija uzorkovanja, Hz
dt=1/dF; % Interval uzorkovanja, sec
%% Formiranje niza očitavanja vremena
%% Kvadratni talas
x1=3*rectpuls(t-ti1/2,ti1);
plot(t,x1,"k"),mreža;
title("Pravougaoni puls");
ylim([-0,5 3,5]);
stem(t,x1,"k."),mreža;
title("Pravougaoni puls (cifra)");
ylim([-0,5 3,5]);
NFFT=2^sljedećipow2(dužina(x1));
y1=fft(x1,NFFT)/dužina(x1);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
plot(f,2*abs(y1(1:NFFT/2+1)));
title("frekvencijski odziv");
ylabel("y1(f)");
plot(f,ugao(y1(1:NFFT/2+1)));
title("PFC");
ylabel("y1(f)");
%% Sinusni puls
x2=4*sin(pi*(t-t11)/12e-3).*(t>=t11).*(t<=t22);
plot(t,x2,"k"),mreža;
title("Sinusni puls");
ylim([-0,5 4,5]);
stem(t,x2,"k."),mreža;
title("Sinusni puls (cifra)");
ylim([-0,5 4,5]);
NFFT=2^sljedećipow2(dužina(x2));
y2=fft(x2,NFFT)/dužina(x2);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
% Iscrtajte jednostrani amplitudski spektar
plot(f,2*abs(y2(1:NFFT/2+1)));
title("frekvencijski odziv");
ylabel("y2(f)");
plot(f,ugao(y2(1:NFFT/2+1)));
title("PFC");
ylabel("y2(f)");
%% Trokutasti puls
plot(t,x3,"k"),mreža;
title("Puls trougla");
ylim([-0,5 3,5]);
stem(t,x3,"k."),mreža;
title("Puls trougla (cifra)");
ylim([-0,5 3,5]);
NFFT=2^sljedećipow2(dužina(x3));
y3=fft(x3,NFFT)/dužina(x3);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
% Iscrtajte jednostrani amplitudski spektar
plot(f,2*abs(y3(1:NFFT/2+1)));
title("frekvencijski odziv");
ylabel("y3(f)");
plot(f,ugao(y3(1:NFFT/2+1)));
title("PFC");
ylabel("y3(f)");
%% Keystone puls
plot(t,x4,"k"),mreža;
title("Trapezni impuls");
ylim([-9,5 0,5]);
stem(t,x4,"k."),mreža;
title("Trapezni puls (cifra)");
ylim([-9,5 0,5]);
NFFT=2^sljedećipow2(dužina(x4));
y4=fft(x4,NFFT)/dužina(x4);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
% Iscrtajte jednostrani amplitudski spektar
plot(f,2*abs(y4(1:NFFT/2+1)));
title("frekvencijski odziv");
ylabel("y4(f)");
plot(f,ugao(y4(1:NFFT/2+1)));
title("PFC");
ylabel("y4(f)");
%% Ukupan impuls
plot(t,x,"k"),mreža;
title("Ukupni momentum (oporavljen)");
title("Ukupni impuls (cifra)");
NFFT=2^sljedećipow2(dužina(x));
y=fft(x,NFFT)/dužina(x);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
plot(f,2*abs(y(1:NFFT/2+1)));
title("frekvencijski odziv");
plot(f,ugao(y(1:NFFT/2+1)));
title("PFC");
%% amplitude Shift Keying
Fc=dF*5; % noseće frekvencije
t1=(0:dužina(x)*FsdF-1)/Fs;
% formiranja AMn-signala
s_ask=x(pod(dF*t1)+1.*cos(2*pi*Fc*t1));
plot(t1,s_ask,"k"),grid;
ylim([-9,5 4,5]);
title("amplitude keying");
NFFT=2^sljedećapow2(dužina(s_ask));
y6=fft(s_ask,NFFT)/length(s_ask);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
plot(f,2*abs(y6(1:NFFT/2+1)));
title("frekvencijski odziv");
%%AM (preko ammod funkcije)
t=-1e-5:dt:28.3e-3; % izvještaji vremenske ose
fc=10000; % noseće frekvencije
z1=ammod(x,Fc,dF,0,13);
plot(t,z1),mreža;
title("Amplitudna modulacija");
NFFT=2^sljedećipow2(dužina(z1));
y5=fft(z1,NFFT)/dužina(z1);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
plot(f,2*abs(y5(1:NFFT/2+1)));
title("frekvencijski odziv");
A_m=abs(kompleks(x));
plot(t,A_m,"r-");mreža na;
ylim([-0,5 9,5]);
title("Niska koverta");
%% Frekvencijski pomak
x1=z1.*cos(2*pi*38000000*t);
NFFT=2^sljedećipow2(dužina(x1));
y=fft(x1,NFFT)/dužina(x1);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
plot(f,2*abs(y(1:NFFT/2+1)));
xlim();
title("AFC pomaknut");
plot(f,2*abs(y(1:NFFT/2+1)));
xlim();
title("Frekvencijski odziv pomaknut (veća skala)");
title("Signal pomaknut");
%% SG karakteristike
fk1=10;ft1=20;ft2=92;fk2=102; f=;
d2=0,1;d1=0,05; valovitost=;
Firpmord(f,m,ripple,Fs1);
Firgr(("mineven",R),f0,m0,ripple,"hilbert");
plot_fir(R,b,Fs1);
plot(t,real(pg),"k"),mreža na
plot(t,imag(pg),"r-.")
legenda("Pravi dio","Imaginarni dio")
xlim()
plot(t,yout),mreža na;
OBJAŠNJENJE
na nastavni rad iz ove discipline
"Digitalna obrada signala"
Završio: Chunikhin V.A.
Grupa: 5401 S349
Provjerio: Kapustin A.S.
1. Izvršiti uzorkovanje, digitalizaciju datog signala;
2. Ograničiti spektar diskretnog signala;
4. Pretvorite modulirani signal u dodatni frekventni opseg;
5. Implementirati proceduru za dobijanje diskretno-analitičkog signala (PG);
6. Demodulirajte primljeni signal i uporedite ga sa originalnim signalom.
Prikažimo oblik datog signala prema varijanti, slika 1.
Slika 1 - Oblik datog signala
Parametre signala ćemo postaviti u obliku tabela 1 i 2.
Tabela 1 - Vremenski parametri signala
Objašnjenje: 43 strane, 28 slika, 4 izvora, 2 tabele.
DISKRETIZACIJA, SPEKTAR, MODULACIJA, HILBERT TRANSFER, DEMODULACIJA.
U ovom radu predmet proučavanja biće naš dati signal. Sa njim će se izvršiti sljedeće transformacije: njegova digitalizacija, ograničenje spektra, modulacija, prijenos spektra u RF područje, dobijanje diskretnog analitičkog signala i demodulacija. Drugim riječima, razmatrat će se najjednostavniji kanal uz pomoć kojeg se digitalnim putem postiže električni ekvivalent naših informacija. Prilikom modulacije ove putanje koristiće se softverski paket MATLAB R2014a - ovo je jezik visokog nivoa i interaktivno okruženje za programiranje, numeričke proračune i vizuelne rezultate. Sa MATLAB-om možete analizirati podatke, razvijati algoritme, kreirati modele i aplikacije. Njegova primjena je vrlo tražena u obradi signala i komunikacijama širom svijeta. Stoga je izbor softverskog okruženja pao na njega. Sav pisani kod je predstavljen u Dodatku A.
UVOD 7
1. DIGITALIZIRANJE ANALOGNOG SIGNALA .. 8
2. OGRANIČAVANJE SPEKTRA DISKRETNOG SIGNALA .. 14
3. IZBOR MODULACIJE I PRORAČUN MODULISANE FREKVENCIJE.. 21
4. KONVERZIJA MODULIRANOG SIGNALA U DODATNI OPAS. POSTUPAK ZA DOBIJANJE DISKRETNO-ANALITIČKOG SIGNALA (HILBERT TRANSDUCER) 24
5. DEMODULACIJA PRIMLJENOG SIGNALA I UPOREDENJE SA ORIGINALNIM SIGNALOM.. 31
ZAKLJUČAK. 34
SPISAK KORIŠĆENIH IZVORA.. 35
DODATAK A.. 36
SPISAK KORIŠĆENIH SKRAĆENICA
FFT - brza Furijeova transformacija (brza Fourierova transformacija)
AFC - amplitudno-frekvencijska karakteristika
PFC - fazno-frekvencijski odziv
IR - impulsni odziv
TK - projektni zadatak
AM - amplitudna modulacija
BAM - balansirana amplitudna modulacija
CPG - Digitalni Hilbertov pretvarač
FIR - konačni impulsni odziv
DSP - Digitalna obrada signala
PF - propusni filter
DLP - digitalni niskopropusni filter
UVOD
U modernom svijetu analogna kola su već ostala u pozadini, sada su kola više nalik LEGO konstruktoru, koji trebate pravilno sastaviti i znati karakteristike ovog „konstruktora“. Međutim, prije montaže potrebno je razviti ovaj uređaj, simulirati ga, razmotriti, na primjer, njegov impulsni odziv, ispitati ga raznim složenim signalima ovisno o zahtjevima kupca i tako dalje. Ovi uređaji se sastoje od različitih digitalnih sistema. Pod digitalnim sistemom se podrazumijeva konverzija analognog signala u niz brojeva uz naknadnu obradu tog niza.
Digitalno filtriranje vam omogućava da implementirate složenije algoritme za obradu signala od analognog filtriranja. Na primjer, specijalizovani mikroprocesor ili mikrokontroler može obraditi niz brojeva.
Predmetni rad ima za cilj da studentima usavrši praktične vještine iz oblasti diskretne i digitalne obrade signala.
DIGITIZACIJA ANALOGNOG SIGNALA
Da biste se prebacili na digitalni način rada, morate odabrati brzinu uzorkovanja. Prema teoremi Kotelnikov, ona se nalazi na sljedeći način, formula (1).
Međutim, kada se radi sa stvarnim signalima, ova frekvencija nije dovoljna i formula 1 se pretvara u sljedeći oblik, formulu (2).
gdje zauzvrat uzima bilo koje cijele brojeve.
U našem radu nema smisla razmatrati cijeli skup impulsa za pronalaženje spektra (gornje frekvencije), možete uzeti u obzir samo onaj sa najširim spektrom, odnosno najužim u vremenskom domenu. U ovom signalu, ovo je trapezoidni impuls čije trajanje je samo . Ovaj impuls prikazujemo na slici 2.
Slika 2 - Trapezni impuls
Prilikom konstruisanja ovog impulsa korišten je sljedeći matematički opis u Mathcad programu, formula (3).
Sada, koristeći Fourierovu transformaciju (FFT), prijeđimo na frekvencijski domen, formulu (4).
Izgradimo frekvencijski odziv, slika 3.
 |
Slika 3 - Frekvencijski odziv trapeznog impulsa
Sada uzmimo gornju frekvenciju prema trajanju impulsa, formula (5).
Da bismo dokazali da prema formuli (1) frekvencija uzorkovanja neće biti dovoljna, pokušajmo prvo raditi s njom, tj. 
.
Nakon odabira brzine uzorkovanja, koju će najvjerovatnije morati povećati u budućnosti, budući da će na 2 kHz biti grešaka tokom oporavka, možete preći na MATLAB.
Da bismo prikazali naš signal na vremenskoj osi sa intervalom uzorkovanja 
u MATLAB-u, morate specificirati niz vremenskih uzoraka. Postavlja se na sljedeći način: t=-1e-5:dt:28.3e-3.
Sada postavimo naše impulse jedan po jedan i jednostavno ih na kraju sumiramo - dobijamo početni impuls.
Pravougaoni puls:
ti1=7e-3; % Trajanje pulsa
x1=3*rectpuls(t-ti1/2,ti1);
Sinusoidni puls:
x2=4*sin(pi*(t-t11)/12e-3).*(t>=t11).*(t<=t22);
Trokutasti puls:
x3=3*tripuls((t-t22)-4e-3,8e-3);
Trapezni impuls:
x4=-9*trapmf(t,);
Ukupan zamah:
Za prikaz grafa koristi se funkcija plot, koja izgleda ovako: plot(t,x,"k");
Gdje je t niz vremenskih oznaka koje smo postavili na početku, x je sam signal, a 'k' znači da će graf biti crn. Opišimo dati grafikon na slici 4.
Slika 4 - Ukupni impuls (obnovljeno)
Restauracija se vrši pomoću Kotelnikove teoreme, formule (6).
Kao što se vidi sa slike 4 sa ovom diskretizacijom, pravougaonik više liči na trapez, druge nule nema, a trapez podseća na trougao, tako da je oporavak nastao sa velikom greškom. Iz ovoga zaključujemo da je potrebno povećati frekvenciju uzorkovanja. Eksperimentalnom selekcijom, naša učestalost uzorkovanja je morala biti povećana za faktor 50, jer na nižoj frekvenciji uzorkovanja informacija o prednjoj ivici trapeza nije bila jasna, izgledala je kao okomita linija. To je zbog činjenice da, prema zadatku, imamo veoma mali vremenski interval ovog fronta, samo 0,08 ms. Hajde da prikažemo obnovljeni signal na slici 5.
Slika 5 - Ukupni puls (oporavljen) nakon upsamplinga
Prikažimo ga u diskretnom obliku, slika 6.
Slika 6 - Ukupan impuls u digitalnom obliku
Kao što se može vidjeti iz ove slike, za dobru restauraciju bilo je potrebno mnogo očitavanja, radi jasnoće, prikazat ćemo i prednju ivicu trapeza u uvećanoj mjeri, pokazat ćemo koliko je uzoraka bilo potrebno za njegovu precizno restauraciju, Slika 7.
Slika 7 - Prednja ivica trapeza u diskretnom obliku
Slika pokazuje da je za preciznu rekonstrukciju prednje ivice bilo potrebno 9 uzoraka.
Dakle, digitalizirali smo naš puls, ovdje možemo rezimirati da dizajner mora odabrati dovoljno veliku brzinu uzorkovanja kako bi precizno obnovio valni oblik kako bi sačuvao sve informacije o njemu. Pogotovo ako se talasni oblik brzo mijenja.
65 nanometara je sljedeći cilj zelenogradske fabrike Angstrem-T, koja će koštati 300-350 miliona eura. Preduzeće je već podnijelo zahtjev za povoljni kredit za modernizaciju proizvodnih tehnologija Vnešekonombanci (VEB), objavile su ove sedmice Vedomosti, citirajući Leonida Reimana, predsjednika odbora direktora fabrike. Sada se Angstrem-T priprema za pokretanje linije za proizvodnju čipova sa 90nm topologijom. Otplata po prethodnom VEB-ovom kreditu, za koji je kupljen, počeće sredinom 2017. godine.
Ključni američki indeksi obilježili su prve dane Nove godine rekordnim padom, milijarder George Soros već je upozorio da svijet čeka ponavljanje krize iz 2008. godine.
Kompanija Baikal Electronics početkom 2016. obećava da će lansirati ruski procesor Baikal-T1 vrijedan oko 60 dolara u industrijsku proizvodnju. Uređaji će biti traženi ako tu potražnju kreira država, kažu učesnici na tržištu.
PJSC "Mobile TeleSystems" i Ericsson potpisali su sporazume o saradnji u razvoju i implementaciji 5G tehnologije u Rusiji. U pilot projektima, uključujući i Svjetsko prvenstvo 2018., MTS namjerava testirati razvoj švedskog dobavljača. Operater će početkom sljedeće godine započeti dijalog sa Ministarstvom telekomunikacija i masovnih komunikacija o formiranju tehničkih zahtjeva za petu generaciju mobilnih komunikacija.
U intervjuu za RBC, šef Rosteca Sergej Čemezov je odgovorio na goruća pitanja: o sistemu Platon, problemima i perspektivama AVTOVAZ-a, interesima Državne korporacije u farmaceutskom biznisu, govorio je o međunarodnoj saradnji u suočavanju sa sankcijama. pritisak, supstitucija uvoza, reorganizacija, strategije razvoja i nove prilike u teškim vremenima.
Nadzorni odbor Rosteca odobrio je „Strategiju razvoja do 2025. godine“. Glavni zadaci su povećati udio visokotehnoloških civilnih proizvoda i sustići General Electric i Samsung po ključnim finansijskim pokazateljima.
Pretvaranje analognog signala u digitalni oblik je kompleks od tri operacije: uzorkovanje, kvantizacija i kodiranje.
Diskretizacija je zamjena kontinuiranog analognog TV signala S(t) nizom uzoraka (uzoraka) ovog signala (slika 2). Ovi uzorci se uzimaju u vremenima razdvojenim jedan od drugog intervalom T, koji se naziva interval uzorkovanja. Recipročna vrijednost intervala uzorkovanja naziva se brzina uzorkovanja. Najčešća je uniformna diskretizacija sa konstantnim periodom, zasnovana na Kotelnikovoj teoremi. Prema ovoj teoremi, bilo koji kontinuirani signal S(t), koji ima ograničen frekventni spektar (0...f gp), može se bez gubitka informacija predstaviti vrijednostima ovog signala S di. uzeto u diskretnim vremenima t n =nT (n=1,2,3,... -- cijeli brojevi) pod uslovom da je T?0.5/t rp (T -- period ili interval uzorkovanja). Minimalna dozvoljena stopa uzorkovanja prema Kotelniku t d.min = 2f gp.
Jasno je da što je manji interval uzorkovanja (što je veća frekvencija uzorkovanja), to su manje razlike između originalnog signala i njegove uzorkovane kopije. Struktura koraka uzorkovanog signala može se izgladiti niskopropusnim filterom. Tako se vrši restauracija analognog signala iz uzorkovanog.
Uzorkovanje prilikom pretvaranja analognog signala u digitalni oblik praćeno je procesom kvantizacije, koji se sastoji u zamjeni trenutnih vrijednosti očitavanja S di dobijenih nakon diskretizacije s najbližim vrijednostima iz skupa pojedinačnih fiksnih nivoa (slika 3). Kvantizacija je takođe uzorkovanje signala S q, ali ne u vremenu, već na nivou. Fiksni nivoi za koje su uzorci "prikačeni" nazivaju se nivoi kvantizacije. Dinamički raspon promjene signala S(t), podijeljen nivoima kvantizacije u zasebne raspone vrijednosti (koraci kvantizacije), formira skalu kvantizacije.
Potonji mogu biti i linearni i nelinearni, ovisno o uvjetima transformacije. Zaokruživanje očitanja na najbliži nivo (gornji ili donji) je određeno pozicijom praga kvantizacije unutar koraka kvantizacije.
Samplovani i kvantizovani signal S dq je već digitalan. Zaista, ako amplituda impulsa uzorkovanog signala S d može poprimiti bilo koju proizvoljnu vrijednost unutar početnog dinamičkog raspona signala S(t), tada je operacija kvantizacije dovela do zamjene mogućih vrijednosti amplitude signala ograničenim brojem vrijednosti jednakih broju nivoa kvantizacije. Dakle, kvantizovani uzorak signala je izražen nekim brojem koji je određen brojem nivoa kvantizacije.
Za prijenos takvog signala komunikacijskim kanalima najbolje ga je pretvoriti u binarni oblik, tj. zapišite svaku vrijednost nivoa signala u binarnom zapisu. U ovom slučaju, broj (vrijednost nivoa) se pretvara u kodnu kombinaciju znakova "0" ili "1" (slika 4). Ovo je treća, konačna incijacija za pretvaranje analognog signala S(t) u digitalni S dq, koja se zove kodiranje .
Sve ove tri operacije izvodi jedan tehnički uređaj - analogno-digitalni pretvarač (ADC). Reverzna konverzija digitalnog signala u analogni vrši se u uređaju koji se zove digitalno-analogni pretvarač (DAC). Analogno-digitalni i digitalno-analogni pretvarači su neizostavni blokovi svakog digitalnog sistema za prenos, skladištenje i obradu informacija.
Kada se direktno kodira televizijski signal, kreiraju se kombinacije kodova sa frekvencijom jednakom frekvenciji uzorkovanja (frekvencija uzorkovanja f d). Svaka kombinacija koda odgovara određenom uzorku i sadrži određeni broj m binarnih simbola (bitova). Kodne riječi se mogu prenositi u paralelnom ili serijskom obliku. Za prenos u paralelnom obliku potrebno je koristiti k komunikacionih linija (na slici 4 k = 4).
Simboli kodne riječi se istovremeno prenose preko linija unutar intervala uzorkovanja. Za prijenos u serijskom obliku, interval uzorkovanja mora biti podijeljen na podintervale-cikluse. U ovom slučaju, simboli riječi se prenose sekvencijalno preko jedne linije, a jedan takt se dodjeljuje za prijenos jednog simbola riječi.
Prilikom prijenosa digitalnih informacija putem komunikacionih kanala, brzina prijenosa je broj odaslanih binarnih simbola u jedinici vremena. Jedinica za brzinu je 1 bit/s. Hoće li digitalna brzina prijenosa biti proizvod brzine uzorkovanja? q i broj binarnih simbola u jednom diskretnom uzorku m:
Ako je gornja granična frekvencija TV signala 6 MHz, tada je minimalna frekvencija uzorkovanja, prema Kotelnikovoj teoremi, 12 MHz. Po pravilu, u digitalnim televizijskim sistemima, frekvencija f d se bira nešto veća od minimalno dozvoljene. To je zbog potrebe objedinjavanja digitalnog TV signala za različite televizijske standarde. Posebno se preporučuje brzina uzorkovanja od 13,5 MHz za studijsku digitalnu opremu.
Broj nivoa kvantizacije signala treba odabrati ne manji od maksimalnog broja gradacija svjetline koje se mogu uočiti okom, a koji se, ovisno o uvjetima posmatranja, kreće od 100...200. Dakle, m=6,6...7,6.
Očigledno, broj znakova u kombinaciji koda može biti samo cijeli broj, što znači da je dužina bita kodne kombinacije m=7 (ili 8). U prvom slučaju, kombinacija kodova može nositi informacije o 128 mogućih nivoa signala (gradacije svjetline), u drugom slučaju - 256. Ako uzmemo m = 8, tada je brzina prijenosa digitalnih informacija
V n = 13,5 8 = 108 (Mbps).
Ako uzmemo u obzir da se, osim signala svjetline, moraju prenijeti i informacije o boji, onda će se ukupna brzina prijenosa udvostručiti i bit će jednaka 216 Mbps. Ovako velika brzina trebala bi imati i uređaje za konverziju TV signala i komunikacijske kanale.
Ekonomski nije izvodljivo prenositi tako veliki digitalni tok preko komunikacijskih kanala, pa je sljedeći zadatak "komprimirati" digitalni TV signal. Postoje rezerve za smanjenje digitalnog toka bez ugrožavanja kvaliteta reprodukovane slike. Ove rezerve sadržane su u specifičnostima TV signala, koji ima značajnu informacijsku redundantnost. Ova suvišnost se obično dijeli, uprkos nekoj konvencionalnosti takve podjele, na statističku i fiziološku.
Statistička redundantnost određena je svojstvima slike, što u opštem slučaju nije haotična raspodjela svjetline, već je opisana zakonima koji uspostavljaju određene odnose (korelaciju) između svjetline pojedinih elemenata. Posebno je visoka korelacija između susjednih (u prostoru i vremenu) elemenata slike. Poznavanje korelacija omogućava da se iste informacije ne prenose više puta i da se smanji digitalni tok.
Drugi tip je fiziološka redundantnost - zbog ograničenja ljudskog vidnog aparata. Uzimanje u obzir fiziološke suvišnosti omogućava nam da ne prenosimo u signalu one informacije koje naša vizija neće percipirati.
Slično tome, nesavršenost ljudskog slušnog aparata omogućava vam da se "oslobodite" suvišnih audio informacija u signalu.
Analogni signali su primarni izvor informacija iz okoline. Digitalizacija signala je uvijek praćena gubitkom kvaliteta. To je nedostatak digitalnih tehnologija.
Digitalizacija signala ima tri faze: uzorkovanje, kvantizacija, kodiranje. Njihova interakcija je prikazana na slici.
Diskretizacija je podjela argumenata na jednake dijelove. Svaka zavisnost ima argument i funkciju. Argument je dat, a funkcija se na određeni način mijenja ovisno o argumentu. Može postojati jedan argument, a može biti i nekoliko. Dakle, ako je ovo neka vrsta zvučnog signala, onda je vrijeme argument (crtamo). Prilikom digitalizacije slike imamo dva argumenta: širinu i visinu (crtamo). U oba slučaja, argumenti su podijeljeni na jednake dijelove.
Kvantizacija - cijepanje domene postojanja funkcije također na jednake dijelove, čiji je broj 2 8 N , gdje 8Nje dužina bita kvantizacije. Odnosno, broj sekcija je jednak broju mogućih kombinacija binarnih znamenki u jednoj, dvije, tri, itd. bajtova.
U praksi se koriste veličine bitova 1, 2, 3, 4, tada se područje postojanja funkcije dijeli na 2 8 = 256, 2 16 = 65 536, 2 24 = 16 777 216, 2 32 = 4 294 967 296 sekcija. Funkcije također mogu biti jedna ili više. Na primjer, na crno-bijeloj slici postoji samo jedna funkcija - 256 nijansi sive. A u RGB modelu postoje tri funkcije: 256 gradacija crvene, zelene i plave.
Kodiranje je cijepanje signala u skladu s prihvaćenim pravilima uzorkovanja i kvantizacije. Unutar svakog elementarnog dijela argumenta, funkcija ostaje konstantna i ovom dijelu se dodjeljuje binarni kod na skali funkcija, koji se sastoji od 8, 16, 24, itd. binarne cifre.
Rezultat je stepenasta kriva, koja se približava stvarnom signalu sa povećanjem dubine bita. Koraci mogu biti manji, ali se nikada ne pretvaraju u glatku liniju. (pogledajte fajl "DigitizacijaA1").
Ovaj nedostatak je, naravno, nepremostiv, ali je u digitalnim tehnologijama moguće povećati tačnost digitalizacije do nivoa osjetljivosti mjerenja analognog signala. I tada će uticaj digitalizacije biti minimiziran.
U sistemu kodiranja ASCII(Američki standardni kod za razmjenu informacija) Svaki znak je predstavljen jednim bajtom, što omogućava kodiranje 256 znakova.
Postoje dvije tablice kodiranja u ASCII-u - osnovna i proširena. Osnovna tabela fiksira vrednosti kodova od 0 do 127, a proširena tabela se odnosi na znakove sa brojevima od 128 do 255. Ovo je dovoljno da se izraze svi znakovi engleskog i ruskog jezika, i mala i velika, kao kao i znakovi interpunkcije, u raznim kombinacijama od osam bitova, simboli za osnovne aritmetičke operacije i opšteprihvaćeni specijalni znakovi koji se mogu uočiti na tastaturi.
Prva 32 koda osnovne tabele, počevši od nule, dobili su proizvođači hardvera (prvenstveno proizvođači računara i uređaja za štampanje). Ovo područje sadrži takozvane kontrolne kodove, koji ne odgovaraju nijednom jezičkom karakteru, te se, shodno tome, ovi kodovi ne prikazuju ni na ekranu ni na uređajima za štampanje, ali se mogu kontrolisati načinom na koji se izlaze drugi podaci. Počevši od koda 32 do koda 127, tu su simboli engleskog alfabeta, znakovi interpunkcije, brojevi, računske operacije i pomoćni simboli, a sve se to može vidjeti na latiničnom dijelu tastature računara.
Drugi, prošireni dio dat je nacionalnim sistemima kodiranja. U svijetu postoji mnogo nelatiničnog pisma (arapsko, hebrejsko, grčko, itd.), uključujući i ćirilično pismo. Pored toga, nemački, francuski, španski rasporedi tastature se razlikuju od engleskog.
Engleski dio tastature je imao mnogo standarda, ali sada su svi zamijenjeni jednim ASCII kodom. Za rusku tastaturu takođe je postojalo mnogo standarda: GOST, GOST-alternativa, ISO (Međunarodna organizacija za standarde - Međunarodni institut za standardizaciju), ali ova tri standarda su zapravo već izumrla, iako se mogu naći negde, u nekim pretpotopnim računarima ili mreže. 12
Zove se glavno kodiranje znakova ruskog jezika, koje se koristi u računarima sa Windows operativnim sistemom Windows-1251, razvijen je za ćirilično pismo od strane Microsofta. Naravno, velika većina tekstova na ruskom jeziku je kodirana u Windows-1251. Inače, kodiranja sa različitim četvorocifrenim brojem razvio je Microsoft za druga uobičajena pisma: Windows-1250 za proširenu latinicu (razna nacionalna latinična slova), Windows-1252 za hebrejski, Windows-1253 za arapski itd.
Drugo, manje uobičajeno kodiranje se zove KOI-8(kod za razmjenu informacija, osam cifara). Njegov nastanak seže u 60-te godine XX veka. Tada nije bilo personalnih računara, interneta, Microsofta i još mnogo toga. Ali u SSSR-u je već postojalo dosta računara i za njih je bilo potrebno razviti standard ćiriličnog kodiranja.
Danas je KOI-8 kodiranje široko rasprostranjeno u računarskim mrežama na području bivšeg SSSR-a i u ruskom govornom području interneta. Dešava se da neki tekst pisma ili nešto drugo nije čitljivo, što znači da morate preći sa KOI-8 ili nekog drugog kodiranja na Windows-1251.
Devedesetih su najveći proizvođači softvera: Microsoft, Borland, isti Adobe odlučili razviti drugačiji sistem kodiranja teksta, u kojem bi svakom znaku bio dodijeljen ne 1, već 2 bajta. Dobila je ime Unicode.
Sa 2 bajta može se kodirati 65.536 znakova. Pokazalo se da je ovaj niz dovoljan da u jednu tabelu smjesti sva nacionalna pisma koja postoje na Zemlji. Osim toga, u Unicode je uključeno mnogo različitih simbola usluga: bar kodovi, Morzeov kod, abeceda zastave, Brajevo pismo (za slijepe), znakovi valuta, geometrijski oblici i još mnogo toga.
Unicode ukupno ima više od 90 stranica, od kojih svaka sadrži nacionalno ili službeno pismo. I još oko 5 hiljada znakova zauzima tzv. "područje opće namjene", nepopunjeno, ostavljeno kao rezerva.
Najveću stranicu (oko 70% ukupnog Unicodea) zauzimaju kineski znakovi, koji se u Kini kucaju pomoću tastatura. Samo u Indiji postoji 11 različitih alfabeta, a u Unicodeu ima mnogo egzotičnih imena, kao što je pismo kanadskih Aboridžina. Općenito, razmatranje nacionalnih pisama je prilično zabavno sa gledišta geografije i istorije.
Prednosti Unicode-a su jasne. Sistem standardizira sve nacionalne i službene znakove teksta. Otklanja zabunu zbog različitih nacionalnih standarda. Čak su i fontovi kreirani za sve alfabete, kao što je Arial Unicode.
Budući da je kodiranje svakog znaka u Unicode-u dato ne 8, već 16 cifara, veličina tekstualne datoteke se povećava za oko 2 puta. Ovo je nekada bila prepreka uvođenju 16-bitnog sistema. A sada, sa trenutnim nivoom razvoja računarske tehnologije, povećanje veličine tekstualnih datoteka nije mnogo važno. Tekstovi zauzimaju vrlo malo prostora u memoriji računara.
Ćirilica se nalazi u Unicode-u od 768 do 923 (osnovni znakovi) i od 924 do 1023 (proširena ćirilica, razna rijetka nacionalna slova). Ako program nije prilagođen ćiriličnom Unicodeu, moguće je da se znakovi teksta prepoznaju ne kao ćirilica, već kao proširena latinica (kodovi od 256 do 511). I u ovom slučaju, umjesto teksta, na ekranu se pojavljuje besmislen skup egzotičnih znakova.
To je moguće ako je program zastario, kreiran prije 1995. godine. Ili rijetka, o čijoj rusizaciji niko nije vodio računa. Takođe je moguće da Windows OS instaliran na računaru nije u potpunosti konfigurisan za ćirilicu. U tom slučaju morate izvršiti odgovarajuće unose u registar.
