იმისდა მიუხედავად, რომ გარე ინფორმაციის უმეტეს ნაწილს ხედვის დახმარებით ვითვისებთ, ხმის გამოსახულებები ჩვენთვის არანაკლებ მნიშვნელოვანია და ხშირად უფრო მეტიც. სცადეთ ფილმის ყურება გამორთული ხმით - 2-3 წუთის შემდეგ დაკარგავთ სიუჟეტის ძაფს და ინტერესს იმის მიმართ, რაც ხდება, რაც არ უნდა დიდი ეკრანი და მაღალი ხარისხის გამოსახულება! ამიტომ, ჩუმ ფილმებში პიანისტი თამაშობდა კულისებში. თუ თქვენ ამოიღებთ სურათს და დატოვებთ ხმას, სავსებით შესაძლებელია ფილმის „მოსმენა“ როგორც საინტერესო რადიო შოუ.
მოსმენა გვაწვდის ინფორმაციას იმის შესახებ, რასაც ვერ ვხედავთ, რადგან ვიზუალური აღქმის სექტორი შეზღუდულია და ყური იღებს ყველა მხრიდან მოსულ ბგერებს, ავსებს ვიზუალურ სურათებს.
სმენა გვაწვდის ინფორმაციას იმის შესახებ, რასაც ვერ ვხედავთ, რადგან ვიზუალური აღქმის სექტორი შეზღუდულია და ყური იღებს ყველა მხრიდან მოსულ ბგერებს, ავსებს ვიზუალურ სურათებს. ამავდროულად, ჩვენს სმენას დიდი სიზუსტით შეუძლია უხილავი ხმის წყაროს ლოკალიზება მოძრაობის მიმართულებით, მანძილით და სიჩქარით.
მათ ისწავლეს ხმის გადაქცევა ელექტრულ ვიბრაციად გამოსახულებამდე დიდი ხნით ადრე. ამას წინ უძღოდა ხმის ვიბრაციების მექანიკური ჩაწერა, რომლის ისტორია მე-19 საუკუნიდან იწყება.
დაჩქარებული პროგრესი, მათ შორის დისტანციური ხმის გადაცემის უნარი, შესაძლებელი გახდა ელექტროენერგიის წყალობით, გამაძლიერებელი ტექნოლოგიის, აკუსტოელექტრული და ელექტროაკუსტიკური გადამყვანების - მიკროფონების, პიკაპების, დინამიური თავების და სხვა ემიტერების მოსვლასთან ერთად. დღეს ხმის სიგნალები გადაიცემა არა მხოლოდ სადენებით და ჰაერით, არამედ ოპტიკურ-ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო ხაზებით, ძირითადად ციფრული ფორმით.
აკუსტიკური ვიბრაციები გარდაიქმნება ელექტრულ სიგნალად, როგორც წესი, მიკროფონების დახმარებით. ნებისმიერი მიკროფონი აერთიანებს მოძრავ ელემენტს, რომლის ვიბრაცია წარმოქმნის გარკვეული ფორმის დენს ან ძაბვას. მიკროფონის ყველაზე გავრცელებული ტიპია დინამიური, რომელიც არის საპირისპირო დინამიკი. ჰაერის ვიბრაცია ააქტიურებს მემბრანას, რომელიც მყარად არის დაკავშირებული მაგნიტურ ველში ხმის ხვეულთან. კონდენსატორული მიკროფონი, ფაქტობრივად, არის კონდენსატორი, რომლის ერთ-ერთი ფირფიტა დროში ირხევა ხმასთან ერთად და მასთან ერთად იცვლება ფირფიტებს შორის ტევადობა. ლენტის მიკროფონები იმავე პრინციპს იყენებენ, მხოლოდ ერთი ფირფიტა თავისუფლად არის შეჩერებული. კონდენსატორის მსგავსი ელექტრო მიკროფონი, რომლის ფირფიტები ვიბრაციის პროცესში თავად წარმოქმნიან ელექტრული მუხტირხევების ამპლიტუდის პროპორციულია. მიკროფონების ბევრ მოდელს აქვს ჩაშენებული გამაძლიერებელი (სიგნალის დონე პირდაპირ აკუსტიკური-ელექტრული გადამყვანიდან ძალიან დაბალია). მიკროფონისგან განსხვავებით, ელექტრული მუსიკალური ინსტრუმენტის პიკაპი აღრიცხავს არა ჰაერის, არამედ მყარი სხეულის ვიბრაციას: ინსტრუმენტის სიმებს ან ხმის დაფას. ვაზნა კითხულობს ჩანაწერის ღარს ნემსით, რომელიც მექანიკურად არის დაკავშირებული მაგნიტურ ველში მოძრავ ხვეულებთან, ან მაგნიტებით, თუ ხვეულები სტაციონარულია. ან ნემსის ვიბრაცია გადაეცემა პიეზოელექტრიკულ ელემენტს, რომელიც წარმოქმნის ელექტრო მუხტს მექანიკური გავლენის ქვეშ. მაგნიტურ ჩაწერაში ხმის სიგნალი იწერება მაგნიტურ ფირზე და შემდეგ იკითხება სპეციალური თავით. დაბოლოს, ოპტიკური ჩანაწერი ტრადიციულად იქნა მიღებული კინოთეატრში: ფილმის კიდეზე იყო გაუმჭვირვალე ხმის ტრეკი, რომლის სიგანე იცვლებოდა დროთა განმავლობაში სიგნალთან ერთად და როდესაც ფილმი პროექციის აპარატში გაიყვანდა, ელექტრული სიგნალი იყო. ჩაწერილია ფოტოსენსორის გამოყენებით.
სინთეზატორებში ხმა იბადება უშუალოდ ელექტრული ვიბრაციების სახით; არ ხდება აკუსტიკური ტალღების პირველადი გადაქცევა ელექტრულ სიგნალად.
თანამედროვე ხმის წყაროები მრავალფეროვანია და ციფრული მედია სულ უფრო გავრცელებული ხდება: CD, DVD, თუმცა შემონახულია ვინილის ჩანაწერებიც. ჩვენ ვაგრძელებთ რადიოს მოსმენას, როგორც მიწისზედა, ასევე საკაბელო (რადიო ლაქები). ხმა თან ახლავს სატელევიზიო შოუებსა და ფილმებს, რომ აღარაფერი ვთქვათ ისეთ ნაცნობ ფენომენზე, როგორიცაა ტელეფონი. აუდიოს სამყაროში მზარდი წილი იღებს კომპიუტერს, რაც შესაძლებელს ხდის ხმოვანი პროგრამების მოხერხებულად დაარქივებას, გაერთიანებას და დამუშავებას ფაილების სახით. ციფრული ტექნოლოგიების ეპოქაში ციფრული მეტყველება და მუსიკა გადაიცემა ციფრული არხებით, მათ შორის ინტერნეტით, ტრანსპორტისთვის სერიოზული დანაკარგების გარეშე. ეს უზრუნველყოფილია ციფრული კოდირებით და დანაკარგი ხდება მხოლოდ შეკუმშვის გამო, რომელიც ყველაზე ხშირად გამოიყენება. თუმცა, ციფრულ მედიაზე ის ან საერთოდ არ არსებობს (CD, SACD), ან გამოიყენება აუდიო შეკუმშვის ალგორითმები (DVD Audio, DVD Video). სხვა შემთხვევაში, შეკუმშვის ხარისხი განისაზღვრება ფონოგრამის საჭირო ხარისხის დონით (MP3 ფაილები, ციფრული ტელეფონია, ციფრული ტელევიზია, ზოგიერთი ტიპის მედია).
ბრინჯი. 1. აკუსტიკური ხმის ვიბრაციების ელექტრო სიგნალად გადაქცევა
ელექტრულიდან აკუსტიკური ვიბრაციით საპირისპირო გადაქცევა ხორციელდება რადიოებსა და ტელევიზორებში ჩაშენებული დინამიკების, ასევე ცალკეული დინამიკების სისტემების, ყურსასმენების გამოყენებით.
ხმას ეწოდება აკუსტიკური ვიბრაცია სიხშირის დიაპაზონში 16 ჰც-დან 20000 ჰც-მდე.
ხმას ეწოდება აკუსტიკური ვიბრაცია სიხშირის დიაპაზონში 16 ჰც-დან 20000 ჰც-მდე. ქვემოთ (ინფრაბგერითი) და ზემოთ (ულტრაბგერითი) ადამიანის ყური არ ისმის, ხოლო ხმის დიაპაზონში სმენის მგრძნობელობა ძალიან არათანაბარია, მისი მაქსიმალური ეცემა 4 kHz სიხშირეზე. ყველა სიხშირის ხმების თანაბრად ხმამაღლა მოსასმენად, თქვენ უნდა დაუკრათ ისინი სხვადასხვა დონეზე. ასეთი ტექნიკა, რომელსაც ხმამაღლა ჰქვია, ხშირად გამოიყენება საყოფაცხოვრებო ტექნიკაში, თუმცა მისი შედეგი არ შეიძლება ჩაითვალოს ცალსახად დადებითად.
ბრინჯი. 2. თანაბარი სიძლიერის მრუდები
(დააწკაპუნეთ სურათზე უფრო დიდი სანახავად)
ხმის ფიზიკური თვისებები, როგორც წესი, წარმოდგენილია არა წრფივი, არამედ ფარდობითი ლოგარითმული რაოდენობებით - დეციბლები (დბ), რადგან ეს ბევრად უფრო მკაფიოა რიცხვებში და უფრო კომპაქტურია გრაფიკებზე (წინააღმდეგ შემთხვევაში, უნდა იმუშაოთ მნიშვნელობებით, რომლებსაც ბევრი აქვთ. ნულები ათობითი წერტილის წინ და შემდეგ, ხოლო მეორე ადვილად დაიკარგება პირველის ფონზე). ორი დონის A და B თანაფარდობა dB-ში (ვთქვათ ძაბვა ან დენი) განისაზღვრება როგორც:
C u [dB] = 20 lg A/B. თუ ვსაუბრობთ სიმძლავრეებზე, მაშინ C p [dB] = 10 lg A / B.
სიხშირის დიაპაზონის გარდა, რომელიც განსაზღვრავს ადამიანის სმენის მგრძნობელობას ხმის სიმაღლის მიმართ, ასევე არსებობს ხმამაღალი დიაპაზონის კონცეფცია, რომელიც გვიჩვენებს ყურის მგრძნობელობას ხმამაღლის დონეების მიმართ და ფარავს ინტერვალს ყველაზე მშვიდი ბგერადან (მგრძნობელობის ბარიერი) ყველაზე ხმამაღალი, რომლის მიღმაც დევს ტკივილის ბარიერი. მგრძნობელობის ბარიერი აღებულია, როგორც ხმის წნევა 2 x 10 -5 Pa (პასკალი), ხოლო ტკივილის ბარიერი არის წნევა 10 მილიონჯერ მეტი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სმენის დიაპაზონი, ანუ ყველაზე ხმამაღალი ბგერის წნევის თანაფარდობა ყველაზე ჩუმთან არის 140 დბ, რაც ბევრად აღემატება ნებისმიერი აუდიო მოწყობილობის შესაძლებლობებს საკუთარი ხმაურის გამო. მხოლოდ მაღალი გარჩევადობის ციფრული ფორმატები (SACD, DVD აუდიო) შეესაბამება თეორიულ დინამიური დიაპაზონის ლიმიტს (აღჭურვილობის მიერ რეპროდუცირებული ყველაზე ხმამაღალი ხმის თანაფარდობა ხმაურის დონესთან) 120 dB, CD უზრუნველყოფს 90 dB, ვინილის ჩანაწერი - დაახლოებით 60. დბ.
ბრინჯი. 3. სმენის მგრძნობელობის დიაპაზონი
მხოლოდ მაღალი გარჩევადობის ციფრული ფორმატები (SACD, DVD აუდიო) შეესაბამება თეორიულ დინამიური დიაპაზონის ლიმიტს.
ხმაური ყოველთვის არის აუდიო ბილიკზე. ეს არის როგორც გამაძლიერებელი ელემენტების საკუთარი ხმაური, ასევე გარე პიკაპები. სიგნალის დამახინჯება იყოფა წრფივ (ამპლიტუდა, ფაზა) და არაწრფივ, ანუ ჰარმონიულად. წრფივი დამახინჯების შემთხვევაში სიგნალის სპექტრი არ მდიდრდება ახალი კომპონენტებით (ჰარმონიკები), იცვლება მხოლოდ არსებულის დონე ან ფაზა. ამპლიტუდის დამახინჯება, რომელიც არღვევს საწყისი დონის კოეფიციენტებს სხვადასხვა სიხშირეზე, იწვევს ტემბრის ხმოვან დამახინჯებას. დიდი ხნის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ ფაზის დამახინჯება არ იყო კრიტიკული მოსმენისთვის, მაგრამ დღეს საპირისპიროა დადასტურებული: ტემბრიც და ხმის ლოკალიზაცია დიდწილად დამოკიდებულია სიგნალის სიხშირის კომპონენტების ფაზურ ურთიერთობებზე.
ნებისმიერი გამაძლიერებელი გზა არის არაწრფივი
ნებისმიერი გამაძლიერებელი გზა არაწრფივია, ამიტომ ჰარმონიული დამახინჯება ყოველთვის ხდება: სიხშირის ახალი კომპონენტები, რომლებიც ერთმანეთისგან 3, 5, 7 და ა.შ. ტონიდან, რომელიც მათ წარმოქმნის (კენტი ჰარმონია) ან 2, 4, 6 და ა.შ. ჯერ (თუნდაც). ჰარმონიული დამახინჯების ხილვადობის ბარიერი მნიშვნელოვნად განსხვავდება: რამდენიმე მეათედი და თუნდაც მეასედი პროცენტიდან 3-7% -მდე, ჰარმონიის შემადგენლობის მიხედვით. ჰარმონიებიც კი ნაკლებად შესამჩნევია, რადგან ისინი თანხვედრაშია ფუნდამენტურ ტონთან (სიხშირის სხვაობა შეესაბამება ოქტავას).
გარდა ჰარმონიისა, არსებობს ინტერმოდულაციის დამახინჯებები, რომლებიც წარმოადგენს სიგნალის სპექტრის სიხშირეების და მათი ჰარმონიების განსხვავებულ პროდუქტებს. მაგალითად, გამაძლიერებლის გამოსავალზე, რომლის შესასვლელზე გამოიყენება ორი სიხშირე 8 და 9 ჰც (საკმარისად არაწრფივი მახასიათებლით), გამოჩნდება მესამე (1 kHz), ისევე როგორც სხვა მრავალი: 2. kHz (როგორც განსხვავება ფუნდამენტური სიხშირეების მეორე ჰარმონიებს შორის) და ა.შ. ინტერმოდულაციის დამახინჯება განსაკუთრებით უსიამოვნოა ყურისთვის, რადგან ის წარმოქმნის ბევრ ახალ ბგერას, მათ შორის ისეთებს, რომლებიც დისონანსია მთავართან მიმართებაში.
ის, რაც აუდიოფილს შეუძლია მოისმინოს და არა მხოლოდ მოისმინოს, არამედ აუხსნას ხმის ინჟინერს, შეიძლება სრულიად შეუმჩნეველი იყოს ჩვეულებრივი მსმენელისთვის.
ხმაური და დამახინჯება დიდწილად შენიღბულია სიგნალით, მაგრამ ისინი თავად ფარავს დაბალი დონის სიგნალებს, რომლებიც ქრება ან გაურკვეველი ხდება. ამიტომ, რაც უფრო მაღალია სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობა, მით უკეთესი. ხმაურის და დამახინჯების რეალური მგრძნობელობა დამოკიდებულია სმენის ინდივიდუალურ მახასიათებლებზე და მის ვარჯიშზე. ხმაურის და დამახინჯების დონე, რომელიც გავლენას არ ახდენს მეტყველების გადაცემაზე, შეიძლება აბსოლუტურად მიუღებელია მუსიკისთვის. ის, რაც აუდიოფილს შეუძლია მოისმინოს და არა მხოლოდ მოისმინოს, არამედ აუხსნას ხმის ინჟინერს, შეიძლება სრულიად შეუმჩნეველი იყოს ჩვეულებრივი მსმენელისთვის.
ტრადიციულად, აუდიო სიგნალები გადადიოდა როგორც სადენებით, ასევე ჰაერით (რადიო).
განასხვავებენ გაუწონასწორებელ გადამცემ ხაზს (კლასიკური სადენიანი) და დაბალანსებული. გაუწონასწორებელს აქვს ორი მავთული: სიგნალი (პირდაპირი) და დაბრუნების (დამიწება). ასეთი ხაზი ძალიან მგრძნობიარეა გარე ჩარევის მიმართ, ამიტომ არ არის შესაფერისი სიგნალის გადაცემისთვის დიდ დისტანციებზე. ხშირად ხორციელდება დაცული მავთულის გამოყენებით, ფარი შემდეგ უკავშირდება მიწას.
ბრინჯი. 4. გაუწონასწორებელი ფარიანი ხაზი
დაბალანსებული ხაზი მოიცავს სამ მავთულს: ორ სასიგნალო მავთულს, რომლის მეშვეობითაც ერთი და იგივე სიგნალი მიედინება, მაგრამ ანტიფაზაში და მიწა. მიმღებ მხარეს, საერთო რეჟიმის ხმაური (გამოწვეული ორივე სიგნალის მავთულზე) ურთიერთგამოკლდება და მთლიანად ქრება, ხოლო სასარგებლო სიგნალის დონე გაორმაგებულია.
ბრინჯი. 5. დაბალანსებული ფარიანი ხაზი
გაუწონასწორებელი ხაზები ჩვეულებრივ გამოიყენება მოწყობილობების შიგნით და მოკლე დისტანციებზე, ძირითადად მომხმარებლის ბილიკებზე. პროფესიულ სფეროში ბალანსი დომინირებს.
ფიგურებში ეკრანის შეერთების წერტილები ნაჩვენებია თვითნებურად, რადგან ისინი ყოველ ჯერზე უნდა შეირჩეს „ადგილზე“ საუკეთესო შედეგების მისაღწევად. ყველაზე ხშირად, ეკრანი დაკავშირებულია მხოლოდ სიგნალის მიმღების მხარეს.
გაუწონასწორებელი ხაზები ჩვეულებრივ გამოიყენება მოწყობილობების შიგნით და მოკლე დისტანციებზე, ძირითადად მომხმარებლის ბილიკებზე. პროფესიულ სფეროში, დაბალანსებული
აუდიო სიგნალები ნორმალიზდება ეფექტური ძაბვის დონით (ამპლიტუდის მნიშვნელობის 0,707):
დენის გამაძლიერებლის გამოსავალზე, საიდანაც სიგნალი მიდის დინამიკებზე, მისი დონე გაცილებით მაღალია და შეუძლია მიაღწიოს (მოცულობის მიხედვით) 20-50 ვ-ს 10-20 ა-მდე დენის დროს. ზოგჯერ ასობით ვოლტამდე. , სამაუწყებლო ხაზებისა და გახმოვანებისთვის ღია სივრცეებისთვის .
მეორადი კაბელები და კონექტორები:
ბრინჯი. 6. დაბალანსებული ხაზების კონექტორები: ტერმინალები და XLR
ბრინჯი. 7. კონექტორები გაუწონასწორებელი ხაზებისთვის: RCA, 3.5 მმ და 6.25 მმ ჯეკები
ბრინჯი. 8. დინამიკის კაბელის კონექტორები
კონექტორების და კაბელების ხარისხი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს, განსაკუთრებით მაღალი დონის აუდიო სისტემებში.
კონექტორების და კაბელების ხარისხი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს, განსაკუთრებით მაღალი დონის აუდიო სისტემებში. გამტარისა და დიელექტრიკის მასალები, ჯვარი განყოფილება და საკაბელო გეომეტრია მნიშვნელოვანია. ურთიერთდაკავშირებისა და დინამიკის კაბელების ყველაზე ძვირადღირებულ მოდელებში გამოიყენება ულტრა სუფთა სპილენძი და თუნდაც მყარი ვერცხლი, ასევე ტეფლონის იზოლაცია, რომელიც ხასიათდება დიელექტრიკული შთანთქმის მინიმალური დონით, რაც ზრდის სიგნალის დაკარგვას და არათანაბარია სიხშირის დიაპაზონში. . საკაბელო პროდუქტების ბაზარი ძალიან მრავალფეროვანია, ხშირად სხვადასხვა მოდელებიერთი და იგივე ხარისხის განსხვავდება ერთმანეთისგან მხოლოდ ფასით და არაერთხელაც.
ნებისმიერ კაბელს ახასიათებს ანალოგური სიგნალის დანაკარგები, რომლებიც იზრდება სიხშირისა და გადაცემის მანძილის მატებასთან ერთად. დანაკარგები განისაზღვრება კონექტორებში გამტარის და კონტაქტების ომური წინააღმდეგობით, აგრეთვე განაწილებული რეაქტიული კომპონენტებით: ინდუქციით და ტევადობით. სინამდვილეში, კაბელი არის დაბალი გამტარი ფილტრი (იჭრება მაღალი).
სხვადასხვა დისტანციებზე გადაცემის გარდა, სიგნალები ხშირად უნდა იყოს განშტოებული და გადართვა. გადამრთველები (შეყვანის სელექტორები) აუდიო ბილიკის მრავალი კომპონენტის განუყოფელი ნაწილია, როგორც პროფესიონალი, ასევე მომხმარებლის. არსებობს სპეციალიზებული გამანაწილებელი გამაძლიერებლები, რომლებიც ყოფენ სიგნალს და უზრუნველყოფენ შესაბამისობას გადამცემ ხაზთან და სხვა კომპონენტებთან დონის და წინაღობების თვალსაზრისით (და ხშირად ანაზღაურებენ დაცემას მაღალ სიხშირეებზე) და კონცენტრატორები, ჩვეულებრივი (რამდენიმე შეყვანა და ერთი გამომავალი) და მატრიცა ( მრავალჯერადი შეყვანა და გამომავალი).
ანალოგური აუდიო სიგნალის ნებისმიერ დამუშავებას თან ახლავს გარკვეული დანაკარგები მის ხარისხში (ხდება სიხშირე, ფაზა, არაწრფივი დამახინჯებები), მაგრამ ეს აუცილებელია. დამუშავების ძირითადი ტიპები შემდეგია:
ბრინჯი. 9
ბრინჯი. 10. კროსოვერის წრე სამმხრივი დინამიკის სისტემისთვის
ბრინჯი. 11. ექვალაიზერი მოწყობილობის მაგალითი
ბრინჯი. 12. სტუდიური ხმის პროცესორის მაგალითი
ბრინჯი. 13. ელექტრო გიტარის პროცესორებისა და პრეფიქსების მაგალითები
ბრინჯი. 14. თანამედროვე შერევის კონსოლი
ითვლება, რომ ხმის მექანიკური ჩაწერა პირველად ედისონმა განახორციელა 1877 წელს, როდესაც მან გამოიგონა ფონოგრაფი - როლიკერი, დაფარული რბილი ფოლადის ფენით, რომელზედაც კვალი დაიტანეს ნემსით, რომელიც გადასცემს ჰაერის ვიბრაციას (შემდგომში ცვილი. გამოიყენებოდა ფოლადის ნაცვლად და თავად მეთოდს ეწოდა სიღრმის ჩაწერა, რადგან ტრასა სიღრმისეულად იყო მოდულირებული). თუმცა, იმავე წელს ფრანგმა ჩარლზ კროსმა წარადგინა განცხადება მეცნიერებათა აკადემიაში მისი გამოგონების შესახებ - ხმა ჩაიწერა ბრტყელ მინის დისკზე, რომელიც დაფარული იყო ჭვარტლით, მემბრანასთან დაკავშირებული ნემსის გამოყენებით, მიიღეს განივი ბილიკი, შემდეგ დისკი უნდა გაბრწყინებულიყო და მისგან გადაეღო ასლები რეპლიკაციისთვის (თვით მეთოდი ჯერ კიდევ არ არის შემუშავებული). საბოლოო ჯამში, განივი ჩანაწერი, რომელიც ბევრად უფრო სრულყოფილი აღმოჩნდა, ვიდრე სიღრმისეული ჩაწერა, დასაბამი მისცა გრამოფონის ჩაწერას. მსოფლიოში გამოჩნდა სამი კომპანია, რომლებიც მასობრივად აწარმოებდნენ ჩანაწერებს (CBS ამერიკაში, JVC იაპონიაში, Odeon გერმანიაში - ამ კომპანიამ მსოფლიოს მისცა ორმხრივი ჩანაწერი) და მოწყობილობები მათი დაკვრისთვის. Deutsche Gramophone-დან (გერმანია) მოვიდა სახელწოდება "გრამოფონი", პატედან (საფრანგეთი) - გრამოფონი. შემდეგ დაიწყეს პორტატული გრამოფონების გამოშვება ზარის ზარით, მექანიკური დისკის ნაცვლად ელექტროძრავით, მოგვიანებით კი ელექტრომაგნიტური გადამყვანებით. ჩანაწერები უფრო და უფრო სრულყოფილი ხდებოდა, შეიცავდა მეტ მასალას სათამაშო დროის თვალსაზრისით, გაფართოვდა სიხშირის დიაპაზონი, რომელიც თავდაპირველად შემოიფარგლებოდა 4 kHz-ით. მყიფე შელაკი შეიცვალა ვინილიტით და ხანმოკლე ფოლადის ნემსებმა ადგილი დაუთმო საფირონს, შემდეგ ალმასს. დაიწყო სტერეოს ერა: ორი ბილიკი ამოჭრილი იყო ერთ ღარში 45 ° კუთხით. გასული საუკუნის 80-იანი წლების დასაწყისისთვის, როდესაც მოხდა გლობალური გადასვლა ციფრული ხმის ფორმატზე, ვინილის ჩანაწერი მივიდა მისი განვითარების აპოგეაში.
ბრინჯი. 15. გრამოფონი, გრამოფონი, ელექტრო პლეერი
მაგნიტური ჩაწერა უფრო მოწინავეა და დიდი ხანია გამოიყენება სტუდიებში. მაგნიტური ჩაწერის პირველი აპარატი - ტელეგრაფი - შექმნა ვალდემარ პაულსენმა (დანია) 1878 წელს და ჩაწერა განხორციელდა ფოლადის მავთულზე (ფორტეპიანოს სიმი). XX საუკუნის 20-იან წლებში გამოჩნდა მაგნიტოფონები მაგნიტური ლენტის გამოყენებით. მაგნიტოფონების მასობრივი წარმოება 40-იან წლებში დაიწყო. ჯერ იყო ცელულოზაზე დაფუძნებული მაგნიტური ლენტები, შემდეგ კი ლავსანზე. აუდიო სიგნალები ჩაიწერება გრძივი ტრასებზე ჩამწერი (ან უნივერსალური) თავის გამოყენებით მაგნიტური უფსკრულით. ლენტი იჭიმება თავის უფსკრულისკენ და მასზე ყალიბდება ნარჩენი მაგნიტიზაციის გზა. მახასიათებლის არაწრფივი ნაწილი "დაწურულია" მაღალი სიხშირის მიკერძოების დენით (ჩვეულებრივ, დაახლოებით 100 kHz), რომელიც ზედმეტად არის გადატანილი სასარგებლო სიგნალზე. სტუდიური ანალოგური მაგნიტოფონები ციფრულთან ერთად კვლავ გამოიყენება ფონოგრამების პირველადი ჩაწერისთვის. საყოფაცხოვრებო არის ორ და სამთავიანი (ცალკე ჩაწერა, გამრავლება და წაშლა თავები ან წაშლილი და უნივერსალური). ზოგჯერ დაკვრის ორი თავი არსებობს, თუ საპირისპიროა უზრუნველყოფილი.
ძალიან ფრთხილად დამუშავების შემთხვევაშიც კი, მაგნიტური ლენტი დროთა განმავლობაში იწყებს ნგრევას
მაგნიტურ ლენტს აქვს ხმაური, რომელიც მცირდება (ნაწილობრივ სცილდება ხმოვან დიაპაზონს) კვების სიჩქარის გაზრდით. მაშასადამე, სტუდიური მაგნიტოფონებს აქვთ სიჩქარე 38, ხოლო საყოფაცხოვრებო რგოლიდან რგოლამდე ჩამწერებს აქვთ სიჩქარე 19 და 9,5 სმ/წმ. საყოფაცხოვრებო კასეტა ჩამწერებისთვის მიღებულ იქნა სიჩქარე 4,76 სმ/წმ. ფირის ხმაური ეფექტურად ითრგუნება Dolby B კომპანდერის სისტემის გამოყენებით: ჩაწერის დროს სუსტი სიგნალებისთვის მაღალი სიხშირის ნაწილის დონე იზრდება 10 დბ-ით, ხოლო დაკვრის დროს მცირდება იმავე რაოდენობით.
პროფესიონალური ანალოგური მაგნიტური ჩაწერა მაღალი სიჩქარეუზრუნველყოფს ძალიან მაღალ ხარისხს. სწორედ მაგნიტურ მასტერ ფირებზე ხდებოდა მუსიკალური ჩანაწერების არქივირება დიდი ხნის განმავლობაში და მათგან საუნდტრეკი გადადიოდა ვინილის ჩანაწერებზე ხარისხის გარკვეული დაკარგვით. თუმცა, თუნდაც ძალიან ფრთხილად დამოკიდებულებით, მაგნიტური ლენტი დროთა განმავლობაში იწყებს ნგრევას, მას ახასიათებს თანდათანობითი დემაგნიტიზაციით, დეფორმაცია, ასლის ეფექტი (როლონში მიმდებარე ფენები ურთიერთდამაგნიტებულია), ის ექვემდებარება გარე მაგნიტური ველების გავლენას. . ასევე რთულია სასურველი ფრაგმენტის სწრაფად პოვნა (თუმცა ეს უხერხულობა უფრო საშინაო სფეროს ეხება). ამიტომ, ციფრული ფორმატების მოსვლასთან ერთად, სონიმ, CBS / კოლუმბიის ჩანაწერების უზარმაზარი არქივის მფლობელმა, იზრუნა მე-20 საუკუნის მეორე ნახევრის ფასდაუდებელი ორიგინალური ჩანაწერების შენარჩუნების პრობლემაზე, შეიმუშავა ჩაწერის მეთოდი დისკრეტული პულსის მოდულაცია(DSD ნაკადი - Direct Stream Digital, რომელმაც მოგვიანებით წარმოშვა საბაჟო Super Audio CD ფორმატი). თუ ანალოგური მაგნიტური ჩაწერა უზრუნველყოფს ფონოგრამის უსაფრთხოებას რამდენიმე ათეული წლის განმავლობაში თანდათან მზარდი დანაკარგებით, მაშინ ციფრული არქივები მარადიულია და გაუძლებს ასლების შეუზღუდავ რაოდენობას ყოველგვარი დეგრადაციის გარეშე. ამ, ისევე როგორც მრავალი სხვა მიზეზის გამო (მომსახურების უპირატესობები, მრავალფეროვნება, დამუშავების უზარმაზარი შესაძლებლობები), ციფრული აუდიო ფორმატები დღეს სულ უფრო ფართოვდება.
კოტელნიკოვ-შენონის თეორემის მიხედვით, დისკრეტული სიგნალი შემდგომში შეიძლება მთლიანად აღდგეს, იმ პირობით, რომ შერჩევის სიხშირე მინიმუმ ორჯერ აღემატება სიგნალის სპექტრის ზედა სიხშირეს.
ციფრული სიგნალი მიიღება ანალოგური სიგნალიდან ან სინთეზირდება პირდაპირ ციფრულ სიგნალში (ელექტრო მუსიკალურ ინსტრუმენტებში). ანალოგური ციფრული კონვერტაცია მოიცავს ორ ძირითად ოპერაციას: სინჯის აღებას და კვანტიზაციას. დისკრეტიზაცია არის უწყვეტი სიგნალის ჩანაცვლება მისი მყისიერი მნიშვნელობების ნიმუშების სერიით, რომლებიც აღებულია რეგულარული ინტერვალებით. კოტელნიკოვ-შენონის თეორემის თანახმად, დისკრეტული სიგნალი შემდგომში შეიძლება მთლიანად აღდგეს, იმ პირობით, რომ შერჩევის სიხშირე მინიმუმ ორჯერ აღემატება სიგნალის სპექტრის ზედა სიხშირეს. შემდეგ ჩვენებები კვანტიზებულია დონის მიხედვით: თითოეულ მათგანს ენიჭება დისკრეტული მნიშვნელობა, რომელიც ყველაზე ახლოს არის რეალურთან. კვანტიზაციის სიზუსტე განისაზღვრება ბინარული გამოსახულების ბიტის სიღრმით. რაც უფრო მაღალია ბიტის სიღრმე, მით მეტია კვანტიზაციის დონე (2N, სადაც N არის ბიტების რაოდენობა) და მით უფრო დაბალია კვანტიზაციის ხმაური - შეცდომები უახლოეს დისკრეტულ დონემდე დამრგვალების გამო.
ბრინჯი. 16. ანალოგური სიგნალის დიგიტალიზაცია და ციფრული ჩვენებების მიღება
CD ფორმატი ითვალისწინებს შერჩევის სიხშირეს 44.1 kHz და ბიტის სიღრმე 16 ბიტი. ანუ მიიღება 44 ათასი ნიმუში წამში, რომელთაგან თითოეულს შეუძლია მიიღოს 2 16 = 65536 დონის ერთ-ერთი (თითოეული სტერეო არხისთვის).
ყველაზე მოწინავე პერსონალური აუდიო ფორმატებია DVD აუდიო და სუპერ აუდიო CD (SACD)
44.1 kHz / 16 ბიტიანი ფორმატის გარდა, სხვები გამოიყენება ციფრულ ჩაწერაში. სტუდიური ჩანაწერი ჩვეულებრივ კეთდება 20-24 ბიტიანი სიღრმით. შემდეგ მონაცემები გადაიყვანება სტანდარტულ CD ფორმატში ხელახალი გაანგარიშებით. დამატებითი ბიტები შემდეგ უგულებელყოფილია ან (უკეთესი) მრგვალდება, ზოგჯერ ფსევდო შემთხვევითი ხმაური შერეულია კვანტიზაციის ხმაურის შესამცირებლად.
ყველაზე მოწინავე პერსონალური აუდიო ფორმატებია DVD აუდიო და სუპერ აუდიო CD (SACD). DVD Audio იყენებს MLP მონაცემთა შეკუმშვის ალგორითმს, რომელიც შემუშავებულია Meridian-ის მიერ. და SACD, სხვა ფორმატებისგან განსხვავებით, არ იყენებს პულსის კოდის მოდულაციას (PCM, ან PCM), არამედ DSD ნაკადის ერთ ბიტიან კოდირებას (დისკრეტული პულსის სიგანის მოდულაცია). SACD დისკები გამოდის ერთ ფენაში და ორ ფენაში (ჰიბრიდული), ჩვეულებრივი CD ფენით.
დღესდღეობით ყველაზე პოპულარულ აუდიო მედიად რჩება CD, მიუხედავად აუდიოფილების მიერ ხმის ხარისხის გარკვეული შეზღუდვებისა. მათი მიზეზი არის შერჩევის დაბალი მაჩვენებელი: სიგნალების ზუსტად აღსადგენად აუდიო დიაპაზონის ზედა ზღვართან ახლოს, საჭიროა ფილტრი, რომელიც ფიზიკურად არ არის რეალიზებული (მისი იმპულსური პასუხი იპყრობს ნეგატიური დროის რეგიონს). ეს გარკვეულწილად კომპენსირებულია ციფრული ფილტრაციით upsampling და ბიტის სიღრმით. რეალურ დროში უწყვეტი დაკვრის უზრუნველსაყოფად, დისკზე მონაცემები ზედმეტად დაშიფრულია (რიდ-სოლომონის კოდი).
ციფრული მედია, შერჩევის სიჩქარე და კოდირების ბიტები
| გადამზიდავი | ავტორობა | ზომები |
სათამაშო დრო, წთ. |
რაოდენობა არხები | Fs, kHz | ციფრი, ბიტი |
| CD-DA | სონი, ფილიპსი |
120, 90 მმ | 90-მდე | 2 | 44,1 | 16 |
| S-DAT | კასეტა, 3.81 მმ ლენტი | 2 | 32, 44,1, 48 | 16 | ||
| R-DAT | კასეტა, 3.81 მმ ლენტი | 2, 4 | 44,1 | 12, 16 | ||
| DASH | ლენტი 6.3, 12.7 მმ | 2…48 |
44,056, 44,1, 48 |
12, 16 | ||
| DAT | ალესი | კასეტა S-VHS |
60 | 8 | 44,1, 48 | 16, 20 |
| DCC | ფილიპსი | კასეტა | 2, 4 |
32, 44,1, 48 |
16, 18 | |
| მინიდისკი | სონი | 64 მმ | 74 | 2, 4 | 44,1 | 16 |
| DVD აუდიო |
120 მმ | 5.1 | 192 | 24 | ||
| SACD | სონი, ფილიპსი |
120 მმ | 2, 5 | 2800 | 1 |
ციფრული აუდიოს გადასაცემად საჭიროა ფართოზოლოვანი საკომუნიკაციო ხაზი, განსაკუთრებით არაკომპრესირებული მაღალი გარჩევადობის მრავალარხიანი ნაკადისთვის.
ციფრული აუდიოს გადაცემის საკომუნიკაციო ხაზები შეიძლება იყოს კაბელები, ოპტიკური ხაზები და რადიო.
PCM სიგნალების სადენიანი ხაზებით გადასაცემად, შემუშავებულია AES/EBU (დაბალანსებული, კოაქსიალური), S/PDIF (არაბალანსირებული კოაქსიალური) ინტერფეისები, რომლებიც უზრუნველყოფენ რამდენიმე სიგნალის გადაცემას (საათის სიხშირე, ციფრული სიტყვების სიხშირე, არხის მონაცემები) ერთი მავთული. მოწყობილობების შიგნით ეს სიგნალები გადაიცემა ცალკე, დაშიფრულია სატრანსპორტო მექანიზმის გამოსავალზე და ციფრულ-ანალოგური გადამყვანის შეყვანისას (ორბლოკიან სისტემებში) ისევ გამოყოფილია ციფრულ მიმღებში.
როგორც წესი, ციფრული აუდიო გადაცემისთვის გამოიყენება მაღალი ხარისხის კოაქსიალური კაბელი. ასევე არსებობს S/PDIF გადამყვანები ბოჭკოვანი ბოჭკოებისთვის: AT&T ST და Toslink (ეს უკანასკნელი სტანდარტულია სამომხმარებლო აღჭურვილობისთვის). ასევე, გამოსაყენებლად გრეხილი წყვილიროგორც Ethernet საკაბელო ქსელების ნაწილი. ინტერნეტი ასევე წარმოადგენს შეკუმშული აუდიოს საარქივო ფაილების სახით გავრცელების საშუალებას.
ბრინჯი. 17. ოპტიკური კაბელი Toslink კონექტორით
ნებისმიერი ციფრული სიგნალის მსგავსად, ციფრული აუდიო ნაწილდება და გადართულია სპეციალური მოწყობილობების - გამანაწილებელი გამაძლიერებლების, ჩვეულებრივი და მატრიცული კონცენტრატორების გამოყენებით.
არსებობს ფაქტორი, რომელიც უარყოფითად მოქმედებს ციფრულ სიგნალებზე და ხშირად უარყოფს ციფრული აუდიოს თითქმის ყველა უპირატესობას ანალოგთან შედარებით, მათ შორის პროგრამების განმეორებითი კოპირების, გადაცემის და დაარქივების შესაძლებლობას ხარისხის დაკარგვის გარეშე - ჩვენ ვსაუბრობთ ჯიტერზე. Jitter არის ჯიტერი, ანუ გაურკვევლობა, როდის გადავიდეს 0-დან 1-მდე და პირიქით. ეს ხდება მართკუთხა იმპულსების თანდათანობითი დეფორმაციის გამო თითქმის იდეალური ფრონტით, რომლებიც სულ უფრო და უფრო ბრტყდებიან კაბელების რეაქტიული ელემენტების გამო, რაც იწვევს ვარდნის მომენტის გაურკვევლობას, თუმცა ფრონტის ციცაბოა თითოეულში. შემდგომი ციფრული მოწყობილობა მთლიანად აღდგენილია. ყველა თანამედროვე ციფრული მოწყობილობა წარმატებით ებრძვის ჯიტერს გადატვირთვის ერთეულების დახმარებით. დეტალებისთვის იხილეთ ბროშურა „გადართვა და სიგნალის მართვა“.
სურ.18. განაწილება და გადართვა
სხვადასხვა ციფრულ მედიაზე გადაცემისა და ჩაწერისთვის გამოიყენება შეკუმშული აუდიო ფორმატები: Dolby Digital (AC-3) და DTS. ეს საშუალებას გაძლევთ განათავსოთ DVD დისკივიდეო 4.7 გბ ტევადობის სრულმეტრაჟიანი ფილმით, მრავალარხიანი ხმით, ასევე სხვადასხვა დამატებითი მასალებით. Dolby Digital ფორმატი გთავაზობთ 5 დამოუკიდებელ არხს: 2 წინა, 2 უკანა და 1 საბვუფერი სპეციალური ეფექტებისთვის. შეკუმშვა ხორციელდება ადაპტური MPEG აუდიო ალგორითმის გამოყენებით, რომელიც ეფუძნება ხმის აღქმის ფსიქოაკუსტიკური მახასიათებლებს და უზრუნველყოფს მინიმალური შეკუმშვის ხილვადობას. ეს ყველაფერი საშუალებას გაძლევთ ხელახლა შექმნათ სრულფასოვანი სამგანზომილებიანი ხმის პანორამა. თუმცა, მაღალი ხარისხის მუსიკის დაკვრისთვის, Dolby Digital გაცილებით ნაკლებად შესაფერისია ვიდრე CD, რომელსაც აქვს დაბალი გარჩევადობა. ბიტის სიჩქარე Dolby Digital რეჟიმში (ნიმუშები გადაიცემა ერთმანეთის მიყოლებით თითოეულ არხზე) არის 384-640 kbps, ხოლო ჩვეულებრივ ორარხიან CD ფორმატში 1411.2 kbps. Dolby Digital 5.1 ფორმატი არაერთხელ გაუმჯობესდა, ძირითადად არხების რაოდენობის გაზრდის მიმართულებით. ახლა უკვე ხელმისაწვდომია DD 7.1 ვერსია, რომელსაც აქვს 2 წინა, 2 გვერდითი და 2 უკანა არხი, სპეცეფექტების არხს არ ჩავთვლით (ცნობილია ასევე DD 6.1 მოდიფიკაცია ერთი უკანა არხით).
DTS ფორმატს აქვს უფრო დაბალი შეკუმშვის კოეფიციენტი და უფრო მაღალი მონაცემთა სიჩქარე - 1536 kbps. ამიტომ, იგი გამოიყენება არა მხოლოდ DVD ვიდეოზე მრავალარხიანი საუნდტრეკის კოდირებისთვის, არამედ მრავალარხიანი აუდიო დისკებისთვის. DTS ფორმატი, გარდა ტრადიციული DTS 5.1-ისა, ცნობილია DTS ES Discrete 6.1-ის მოდიფიკაციებში, ისევე როგორც რამდენიმე მატრიცულ ვერსიაში, რომლებშიც, Dolby Pro Logic II-ის მსგავსად, გამოიყენება დამატებითი არხების მატრიცირების პრინციპი. სინთეზირებულია ძირითადში შემავალი დამატებითი ინფორმაციის საფუძველზე.
გამოთვლის და მულტიმედიის სფეროში (მომხმარებლის დონეზე) საჭიროა მონაცემთა კომპაქტურობა, ამიტომ აქ ფართოდ გამოიყენება შეკუმშული აუდიო ფორმატები. მაგალითად, MP-3, Windows Media Audio, OGG Vorbis. შეკუმშვის წყალობით, შესაძლებელი ხდება მუსიკალური ფაილების სწრაფად ჩამოტვირთვა ინტერნეტიდან, სტრიმინგის აუდიო სერვისის ორგანიზება (WMA, Real Audio, Winamp).
დამუშავება ხორციელდება მძლავრი DSP (სიგნალის) პროცესორების გამოყენებით, როგორიცაა ანალოგური მოწყობილობების მიერ წარმოებული Shark. მაღალი სიჩქარის გამო, ბევრი ოპერაცია შეიძლება განხორციელდეს რეალურ დროში: მაგალითად, ბიტის სიღრმისა და საათის სიხშირის შეცვლა ინტერპოლაციით, ტემბრის ბალანსის რეგულირება, გათანაბრება, ხმაურის ჩახშობა, შეკუმშვა, გაფართოება ან დინამიური დიაპაზონის შეზღუდვა, სპეციალური ეფექტები ( ექო, სხვადასხვა ტიპის ჟღერადობა, მაგალითად "სტადიონი", "საკონცერტო დარბაზი" და ა.შ.), მრავალი ტრეკის შერევა. როგორც წესი, სიგნალის პროცესორები მუშაობენ სიგნალის მაღალი სიგანეზე (მაგალითად, 32 ბიტიანი მცურავი ათობითი წერტილი), რაც ამცირებს შეცდომის შეჭრას რთული მათემატიკური გამოთვლების პროცესში, რომლებიც დაფუძნებულია ფურიეს სწრაფ ტრანსფორმაციაზე, შესაბამისი კოეფიციენტების სიმრავლის გამოთვლაზე და შემდეგ გამრავლება.
სიგნალის პროცესორები უფრო იაფდება, რაც უფრო ფართოდ გავრცელდებიან, დღეს მათი ნახვა შესაძლებელია ნებისმიერ მიმღებში ან გარს პროცესორში, სადაც ისინი ასრულებენ მრავალფეროვან ფუნქციებს, მათ შორის გარს ხმის ფორმატების დეკოდირებას, გათანაბრებას და ბასის მართვას, არხის კალიბრაციას ამპლიტუდაში და ფაზაში და ა.შ. .
სიგნალის პროცესორები იაფდება, რადგან ისინი ფართოდ გავრცელდებიან, დღეს მათი ნახვა შეგიძლიათ ნებისმიერ მიმღებში ან გარს პროცესორში.
მაგრამ, როგორც ყოველთვის, პროგრამული უზრუნველყოფის სიგნალის დამუშავების ტექნოლოგიები უფრო სწრაფად ვითარდება, ვიდრე აპარატურა. ყველაფერი, რისი გაკეთებაც DSP პროცესორს შეუძლია, ხელმისაწვდომია სპეციალური კომპიუტერული აპლიკაციების დახმარებით და ამ შემთხვევაში მომხმარებელი იღებს უფრო ფართო აქტივობას და თავად პროგრამის მოქნილობას, რომელიც პერიოდულად განახლდება და ავსებს (თუმცა პროგრამული უზრუნველყოფაჩვენს დროში სპეციალიზებული მოწყობილობები ყველაზე ხშირად შეიძლება განახლდეს, ვთქვათ, USB პორტის საშუალებით კომპიუტერიდან ან თუნდაც პირდაპირ ინტერნეტიდან, აღჭურვილობის მწარმოებლის ვებსაიტიდან. მაგრამ ასეთი განახლება, რა თქმა უნდა, შესაძლებელია მხოლოდ ერთი თაობის ტექნიკის ფარგლებში, რადგან ის მოძველდება, თქვენ უნდა შეცვალოთ მოდული ან მთელი მოწყობილობა). ციფრული აუდიოს ღრმა დამუშავების კომპიუტერული პროგრამები საკმარისია როგორც მომხმარებლის, ასევე პროფესიული მიზნებისთვის (მაგალითად, Adobe Audition). სტუდიური დამუშავების უმეტესობა კეთდება კომპიუტერზე. ის არის ძალიან მოსახერხებელი და ეფექტური და, რაც მთავარია, საშუალებას გაძლევთ არ იყოთ მიბმული რეალურ დროზე, რაც ნებისმიერი სირთულის ოპერაციებს ხელმისაწვდომი გახდის შესრულების სპეციალური მოთხოვნების გარეშე. მაგალითად, შეგიძლიათ ხელით გაასუფთავოთ საუნდტრეკი (ვთქვათ, რელიქტური ვინილის მატარებლისგან) დაწკაპუნებებისგან ან დაექვემდებაროთ მას „ინტელექტუალურ“ დამუშავებას, რათა თავი დააღწიოთ ხმაურს, რომლის სპექტრული კომპოზიცია წინასწარ არის განსაზღვრული პაუზებითა და მშვიდი ფრაგმენტებით.
ციფრული აუდიო შეკუმშვა ეფუძნება სმენის ფსიქოაკუსტიკურ მახასიათებლებს და იყენებს უფრო ხმამაღალი ბგერების ნიღბის ეფექტს.
დაბოლოს, შეკუმშვა მონაცემთა სიჩქარის შესამცირებლად ან სხვა საათის სიხშირეზე გადაცემის მიზნით ბიტის სიღრმის შესაძლო ცვლილებით ასევე შესრულებულია როგორც აპარატურაში, ასევე კომპიუტერში პროგრამულ უზრუნველყოფაში.
არსებობს რამდენიმე სტანდარტული კომპიუტერული აუდიო ფორმატი, როგორც შეუკუმშული, ასევე შეკუმშული.
ყველაზე გავრცელებული არაკომპრესირებული ფორმატია Microsoft Riff/Wave (.wav გაფართოება). მონაცემები დაშიფრულია 8 ან 16 ბიტით. მეორე (მისაღები მაღალი ხარისხის აუდიოსთვის) შემთხვევაში და 44,1 kHz შერჩევის სიხშირით, ერთი წუთი მუსიკა იკავებს 5,3 მბ ადგილს დისკზე. გარდა თავად მონაცემებისა, .wav ფაილი შეიცავს სათაურს, რომელიც აღწერს ფაილის ზოგად პარამეტრებს და ერთ ან მეტ ფრაგმენტს დამატებითი ინფორმაციით რეჟიმებისა და დაკვრის რიგის, ნიშნების, სახელებისა და სიგნალის სხვადასხვა მონაკვეთების კოორდინატების შესახებ.
Riff/Wave-ისგან განსხვავებით, RAW ფაილები ისეთივე მონაცემებია, როგორიც არის - ყოველგვარი დამატებითი ინფორმაციის გარეშე. რომელიც წარმოდგენილია სტანდარტულ Apple AIFF ფაილებში Macintosh პლატფორმისთვის, WAV-ის მსგავსი.
ციფრული აუდიო შეკუმშვა დაფუძნებულია სმენის ფსიქოაკუსტიკურ მახასიათებლებზე და იყენებს უფრო ხმამაღალი ბგერების დაფარვის ეფექტს, ხოლო წყნარი უბრალოდ უგულებელყოფილია, ხოლო ნიღბიანი ბგერების "აქტუალურობის ზღვარი" განისაზღვრება მათი სიხშირის მანძილით დაფარვისგან. პირობა, ისევე როგორც სხვა პარამეტრები.
დაკარგვის შეკუმშვის ფორმატებიდან ყველაზე პოპულარულია MP3 (MPEG 1/2/2.5 Layer 3). საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ შეკუმშვის მრავალი განსხვავებული მეთოდი, სტანდარტი არის მხოლოდ უკვე შეკუმშული მონაცემების კოდირების გზა. შესაძლებელია მუდმივი ბიტის სიჩქარის ვარიანტი, რომელიც განისაზღვრება ფაილის საჭირო ზომების ან ხარისხის დონის მიხედვით, ან ცვლადი, როდესაც ბიტრეიტი იცვლება მუსიკის სხვადასხვა ნაწილზე, ხარისხის დონის მუდმივი შენარჩუნებით. ზოგადად, MP3 ხასიათდება ძალიან დამაკმაყოფილებელი ჟღერადობით საშუალო და მაღალი ბიტური სიჩქარით, მაგრამ დაბალი ბიტის სიჩქარით ჩამორჩება სხვა ფორმატებს. გამონაკლისი არის ახალი ვერსია MP3 Pro, რომელიც კონკრეტულად ორიენტირებულია დაბალ ბიტირეტებზე და, შესაბამისად, ძალიან მოთხოვნადია ინტერნეტში.
WMA, ან Windows Media Audio, წარმატებით ეჯიბრება MP3-ს დაბალი ბიტური სიჩქარით (მაგალითად, მუსიკა 64 kbps-ზე WMA-ში სუბიექტურად არ ჟღერს უარესად ვიდრე MP3-ში 128 kbps. გარდა ამისა, ეს ფორმატი უზრუნველყოფს დამცავ დაშიფვრას არასანქცირებული კოპირებისგან.
Ogg Vorbis ზოგადად ჰგავს WMA-სა და MP3-ს, მაგრამ განსხვავდება მათემატიკური დამუშავების აპარატში და ორიენტირებულია შერჩევის სიხშირეზე 48 kHz. გარდა ამისა, მას შეუძლია ხმის არა 2, არამედ 255-მდე არხის მხარდაჭერა. ბიტრეიტი 512 კბიტ/წმ-მდე, შეკუმშვით 20-5%-ით უფრო ეფექტური ვიდრე MP3, მუსიკა სუბიექტურად უკეთესად ჟღერს. MP3-ისა და WMA-ს სერიოზული კონკურენტი, თუმცა უთანასწორო ბრძოლაში გიგანტურ ფირმებთან.
AAC (Advanced Audio Coding) დაფუძნებულია MP3-ზე (და იგივე კომპანიის, Fraunhofer Institute-ის მიერ), მაგრამ აქვს მოწინავე ფუნქციები: იგი მხარს უჭერს შერჩევის სიხშირეს 96 kHz, 48 არხამდე. ხმის მაღალი ხარისხი "გადახდილია" კოდირების შედარებით ნელი პროცედურისა და აღწარმოების სიჩქარის თვალსაზრისით აპარატურის გაზრდილი მოთხოვნებით. Ერთ - ერთი უახლესი ვერსიები AAC-მა უწოდა Liquid Audio, რომელიც საშუალებას იძლევა მონაცემთა ნაკადში შეიტანოს არა მხოლოდ „წყლიანი ნიშნები“, როგორიცაა AAC, არამედ სხვა ინფორმაცია (მხატვრების, საავტორო უფლებების შესახებ და ა.შ.) მონაცემთა ნაკადში.
მრავალი თვალსაზრისით AAC-ის მსგავსია იაპონური VQF (SoundVQ) ფორმატი, რომელიც სავარაუდოდ მალე გაქრება მხედველობიდან, თუმცა მას მხარს უჭერს Yamaha.
ციფრული აუდიო შეიძლება ჩაიწეროს სხვადასხვა მედიაზე. ძირითადად ოპტიკური დისკები, თუმცა ლოგიკურად ადრე თუ გვიან ასპარეზზე დარჩება მხოლოდ ფლეშ მეხსიერება, რომელიც არ საჭიროებს რაიმე დისკებს ძრავებით.
მაგნიტური ციფრული ჩანაწერი დღეს ძირითადად პროფესიულ სფეროში რჩება და სულ უფრო და უფრო ტოვებს ოჯახს
CD-ების, ისევე როგორც სხვა მსგავსი საშუალებების (DVD, SACD) ტირაჟირება ხდება ალუმინის მატრიცებიდან პოლიკარბონატის ბლანკების შტამპით, რომლებზეც დატანილია ორმოები - ჩაღრმავები. გარდა ამისა, თუ თქვენ გაქვთ ჩვეულებრივი კომპიუტერი CD (DVD) ჩაწერით, სხვადასხვა ფორმატის მუსიკალური ფაილები შეიძლება ჩაიწეროს CD-R, CD-RW და ა.შ. მატრიცებზე. ფაილები ასევე ინახება კომპიუტერის მყარ დისკზე ან სპეციალურ აუდიო სერვერზე, რომელშიც შეიძლება შეიქმნას ვრცელი მუსიკალური ბიბლიოთეკა და ფაილის შეკუმშვის ხარისხს (ნულიდან) ირჩევს მომხმარებელი.
დღეს მაგნიტური ციფრული ჩანაწერი ძირითადად პროფესიულ სფეროში რჩება და უფრო და უფრო თავდაჯერებულად ტოვებს საყოფაცხოვრებო სფეროს. ოპტიკური დისკი უფრო მიმზიდველია მომხმარებლისთვის, ვიდრე კასეტა, მიუხედავად იმისა, რომ ის პატარაა. გარდა ამისა, მათ მასობრივ მოთხოვნას არ შეუწყო ხელი მუსიკალური შინაარსის უფლებების მფლობელებთან კომპლექსურმა ურთიერთობამ (როგორც, მართლაც, DVD Audio-სა და SACD-ის შემთხვევაშია). DAT ჩამწერები ჩაწერენ არაკომპრესირებულ ციფრულ აუდიოს მაღალი 3 ხარისხით. არსებობს რამდენიმე სახის ციფრული მაგნიტოფონი: სტაციონარული თავებით (S-DAT) და მბრუნავი (R-DAT), სიგნალის ჩამწერი კასეტაზე; Reel-to-reel DASH, DAT S-VHS კასეტების გამოყენებით და ჯვარედინი ჩაწერა. DCC ფორმატი (PASC შეკუმშული ჩანაწერი) ამჟამად არაპერსპექტიულად ითვლება. MiniDisc მაგნიტო-ოპტიკური დისკები იყენებენ ATRAC შეკუმშვის ალგორითმს.
ნებისმიერი აუდიო ბილიკის ბოლოს არის ანალოგური ელექტრო-აკუსტიკური გადამყვანები - დინამიკები ან ყურსასმენები. ციფრული ემიტერები ჯერ კიდევ ადრეული იდეების ეტაპზეა. სიმძლავრის გამაძლიერებლებიც ძირითადად ანალოგურია, თუმცა ციფრული ნელ-ნელა გზას იკავებს (უფრო ზუსტად, პულსის სიგანის მოდულაციის პრინციპით მოქმედი). ამ კლასის გამაძლიერებლები - D - უზრუნველყოფს უპრეცედენტო მაღალ ეფექტურობას ანალოგებთან შედარებით (დაახლოებით 90%), მცირე ზომისა და წონისა და სითბოს წარმოქმნის გარეშე. იმისთვის, რომ D კლასის გამაძლიერებლებმა მოიპოვონ ძლიერი ლიდერული პოზიცია, აუცილებელია მრავალი მნიშვნელოვანი პრობლემის გადაჭრა და, პირველ რიგში, მოდულირებული სიგნალის მაღალი სიხშირის კომპონენტების გაფილტვრის პრობლემა, რომლის დონეც გამომავალზე. არის ძალიან მაღალი. გარდა ამისა, პრაქტიკულად არ არსებობს D კლასის გამაძლიერებლები ციფრული შეყვანით: ანალოგური სიგნალი მიეწოდება ჩაშენებულ ADC-ს. ეს, ალბათ, არის ამ მიმართულების განვითარების შემაფერხებელი მთავარი ფაქტორი: ყოველივე ამის შემდეგ, თავად იდეის მთავარი ღირებულება არ არის მაღალი ეფექტურობა, არამედ სრულად ციფრული აუდიო ბილიკის ორგანიზების შესაძლებლობა ზედმეტი კონვერტაციისა და ანალოგური გადამცემი ხაზების გარეშე. უფრო მეტიც, ციფრული გამომავალი DVD ფლეერებზე არ არის იშვიათი. ბოლო დროს ამ სფეროში ახალი მოვლენები დაიწყო. Tripath-მა გამოუშვა სპეციალური პროცესორი, რომელიც აკონტროლებს გადართვის მომატების პარამეტრებს შეყვანის სიგნალის ანალიზის საფუძველზე, რომელიც ( ციფრული ფორმა) შეფერხებულია ბუფერში გარკვეული დროით. კერძოდ, სიგნალის მიმდინარე სპექტრიდან გამომდინარე, შეირჩევა ოპტიმალური საათის სიხშირე შემდგომი ფილტრაციის თვალსაზრისით. ამ გამაძლიერებლებმა (ე.წ. "ჭკვიან" გამაძლიერებლებს) წარმოშვა ახალი კატეგორია, T კლასის გამაძლიერებლები. დეტალებისთვის იხილეთ სიგნალის გამაძლიერებლის ბროშურა.
ტრადიციული სტერეო და მონო გამაძლიერებლები სულ უფრო ხშირად იცვლება მრავალარხიანი, ყველაზე ხშირად ჩაშენებული AV მიმღებებით, რომლებსაც ასევე აქვთ ყველაფერი, რაც გჭირდებათ მრავალარხიანი სიგნალების ღრმა დამუშავებისთვის, დეკოდირებისთვის და ერთი ფორმატიდან მეორეში გადასაყვანად. მრავალარხიანი აუდიო სულ უფრო პოპულარული ხდება, არა მხოლოდ როგორც ფილმების აკომპანიმენტი, არამედ თავისთავად.
განმარტებითი შენიშვნა
"ციფრული სიგნალის დამუშავება"
დაასრულა: ჩუნიხინ ვ.ა.
ჯგუფი: 5401 С349
შეამოწმა: კაპუსტინი ა.ს.
შესავალი 7
დასკვნა. 34
დანართი A.. 36
TK - მითითების პირობები
AM - ამპლიტუდის მოდულაცია
PF - გამტარი ფილტრი
შესავალი
მოდულირებული სიგნალის გადაქცევა დამატებით დიაპაზონში. დისკრეტულ-ანალიტიკური სიგნალის (HILBERT transducer) მოპოვების პროცედურა
ციფრული ჰილბერტის გადამყვანი (DCT) არის ხაზოვანი დისკრეტული სისტემა, რომელიც წარმოქმნის წყვილ დისკრეტულ ჰილბერტ-კონიუგირებულ სიგნალებს გამომავალზე (სიგნალების ფაზები განსხვავდება ) მოცემულ ოპერაციულ დიაპაზონში.
ჩვენს შემთხვევაში, სამოქმედო ზოლი შეირჩა მოდულირებული რხევის დაბალი სიხშირის კონვერტის მიხედვით, სურათი 21.
სურათი 21 - LF სიგნალის კონვერტი
ეს გრაფიკი მიღებულია შემდეგნაირად:
A_m=abs(კომპლექსი(x));
ნაკვეთი(t,A_m,r-"); ბადე ჩართულია;
ილიმი ([-0.5 9.5]);
სათაური ("დაბალი კონვერტი");
მოდით განვსაზღვროთ სიხშირის დიაპაზონი, ფორმულა (10).
სად არის მთელი პულსის ხანგრძლივობა.
CPG შეიძლება განხორციელდეს მე-3 და მე-4 ტიპის FIR ფილტრების საფუძველზე, რომელთა LPFC უზრუნველყოფს ფაზის ცვლას. უპირატესობა ენიჭება მე -3 ტიპის FIR ფილტრს, რადგან ის საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ იმპულსური პასუხი (IR), ყოველი მეორე მოხსენება, რომელიც უდრის ნულს, რითაც ამცირებს არითმეტიკული მოქმედებების რაოდენობას CPG პასუხის გაანგარიშებისას, რომელიც ძალიან მნიშვნელოვანია მისი განხორციელებისას, მაგალითად, ციფრული სიგნალის პროცესორზე (DSP).
მე-3 ტიპის FIR ფილტრის საფუძველზე შესაძლებელია მხოლოდ ზოლიანი ფილტრის (BPF) სინთეზირება, ხოლო DPG-ის სიხშირეზე პასუხის სპეციფიკური მოთხოვნები, PF-ის სიხშირეზე პასუხის მოთხოვნებთან შედარებით, იქნება. შემდეგნაირად:
1) CPG-ის სიხშირის პასუხი უნდა იყოს სიმეტრიული ძირითადი სიხშირის დიაპაზონის შუაში, რათა მივიღოთ IR, რომლის ყოველი მეორე ნიმუში ნულის ტოლია. ამიტომ, CPG-ის სიხშირეზე პასუხის მოთხოვნები დაყენებულია სიმეტრიულად .
2) CPG-ის ოპერაციული გამტარობა არ უნდა აღემატებოდეს PF-ის გამტარობას.
3) მაქსიმალური დასაშვები გადახრა საოპერაციო დიაპაზონში არ უნდა იყოს PV-ში მაქსიმალური დასაშვები გადახრაზე ნაკლები.
4) PP-ში მაქსიმალური დასაშვები გადახრა არ საჭიროებს ძალიან მკაცრად დაყენებას, რადგან CPG-ის ეფექტურობა ფასდება სამუშაო ზონაში.
სიხშირეზე პასუხის მოთხოვნების მიხედვით, ჩვენ შევქმნით მინიმალური რიგის CPG-ს (TF) firgr ფუნქციის გამოყენებით, რომელიც დაფუძნებულია ტიპის 3 FIR ფილტრზე („hilbert“) პარამეტრით m ტოლი „mineven“-ის:
ნაკვეთი_ნაძვი (R,b,Fs1);
ჩვენი R პარამეტრი, რომელიც ადგენს ფილტრის წესრიგს, მთავრდება 24. სიხშირეები აირჩია შემდეგნაირად:
fs1=220; - შერჩევის სიხშირე
fk1=10; - გამორთვის სიხშირე PZ1
ft1=20; - წყვეტის სიხშირე PP1
ft2=92; - წყვეტის სიხშირე PP2
fk2=102 – PZ2-ის შემზღუდველი სიხშირე
გრაფიკების საჩვენებლად გამოყენებული იქნა შემდეგი ფუნქცია:
ფუნქცია plot_fir (R,b,Fs1)
% R-ორდერის FIR ფილტრი
% Fs1 - ნიმუშის სიჩქარე
fm=0:((Fs1/2)/200):Fs1/2;
შედეგად, მივიღეთ შემდეგი IR, სიხშირის პასუხი და ფაზის პასუხი, სურათი 22.
სურათი 22 - SG-ის მახასიათებლები
ეს პროცედურა განხორციელდა მოდულირებული სიგნალის გამრავლებით, სადაც 38 MHz არის სიხშირე, რომელზეც მოხდა ცვლა.
ეს მიღებული იქნა შემდეგნაირად MATLAB პროგრამულ პაკეტში:
x1=z1.*cos(2*pi*38000000*t);
სპექტრის შეძენა:
NFFT=2^nextpow2(სიგრძე(x1));
y=fft(x1,NFFT)/სიგრძე(x1);
ნაკვეთი(f,2*abs(y(1:NFFT/2+1)));
xlim();
სათაური ("AFC გადავიდა");
ნაკვეთი(f,2*abs(y(1:NFFT/2+1)));
xlim();
title ("სიგნალი გადავიდა");
მოდით გამოვსახოთ მოცემული სპექტრი, სურათი 23.
სურათი 23 - მოდულირებული სიგნალის სპექტრი ცვლის შემდეგ
როგორც ნახაზი 23-დან ჩანს, სპექტრი სიმეტრიულია დაახლოებით 3.8 MHz, რაც ნიშნავს, რომ ეს ნამდვილად არის AM სპექტრი.
შემდეგი, ჩვენ უნდა გავაგზავნოთ ჩვენი სიგნალი PG-ზე, სადაც გამოსავალზე უნდა დავაკვირდეთ ორ სიგნალს, რომლებიც ფაზაში განსხვავდებიან პერიოდის მეოთხედით, შემდეგ მივიღებთ სიგნალის ორთოგონალურ დანამატს, რომელიც ანალიტიკურად გამოიყურება ასე, ფორმულა. (11).
ფუნქცია MATLAB-ში, რომელიც ახორციელებს ამ ოპერაციას, არის pg ფუნქცია.
სადაც x1 არის მოდულირებული სიგნალი სიხშირეში გადანაცვლებული.
მოდით დავხატოთ გრაფიკები, რომლებიც აჩვენებს 
.
ნაკვეთი (t, რეალური (გვ.), "k"), ბადე ჩართულია
ნაკვეთი (t, სურათი (გვ.), "--")
ჩვენ გამოვსახავთ შედეგს სურათზე 24.
სურათი 24 - სიგნალის გავლის შედეგი SG-ზე გაფართოებული მასშტაბით
დასკვნა
სამუშაოს მსვლელობისას შეისწავლეს ციფრული სიგნალის დამუშავების ძირითადი პრინციპები: დიგიტალიზაცია, დისკრეტული სპექტრის მიღება, სპექტრის მაღალ სიხშირეებზე გადატანა და ა.შ. შეიძინა უნარები პროგრამული პაკეტი MATLAB: ფუნქციების შექმნა, სიხშირისა და დროის ვექტორების მართვა, გრაფიკების გამოცემა, გრაფიკების აღწერა, პროცესების მოდულაცია, ფილტრების შექმნა. ეს უნარები აუცილებელია სხვადასხვა ციფრული სისტემის დეველოპერებისთვის. სამუშაოს არსი იყო ანალოგური სიგნალის დიგიტალიზაცია, უმარტივესი საკომუნიკაციო არხის გავლა და სისტემის გამოსავალზე მიღება.
დანართი A
MATLAB პროგრამის ჩამონათვალი
SG მახასიათებლები სამშენებლო ფუნქცია:
ფუნქცია plot_fir (R,b,Fs1)
% Plotting FIR ფილტრის მახასიათებლები
% R-ორდერის FIR ფილტრი
% b- გადაცემის ფუნქციის კოეფიციენტების ვექტორი
% a=-გადაცემის ფუნქციის მნიშვნელის კოეფიციენტი
% Fs1 - ნიმუშის სიჩქარე
subplot(3,1,1), ფუძე(n,b,fill","MarkerSize",3),xlabel("n"),...
სათაური ("იმპულსური პასუხი"), ბადე ჩართულია;
fm=0:((Fs1/2)/200):Fs1/2;
H=freqz(b,a,fm,Fs1);MAG=abs(H);PHASE=კუთხე(H);
subplot(3,1,2),plot(fm,MAG),xlabel("f(Hz)"),სათაური("MAGNITUDE"), ბადე ჩართულია;
subplot(3,1,3),plot(fm,PHASE),xlabel("f(Hz)"),სათაური("PHASE"), ბადე ჩართულია;
ძირითადი პროგრამის კოდი:
%% პულსის პარამეტრები
dF=80e6; % შერჩევის სიხშირე, ჰც
dt=1/dF; % შერჩევის ინტერვალი, წმ
%% დროის წაკითხვის მასივის ფორმირება
%% კვადრატული ტალღა
x1=3*rectpuls(t-ti1/2,ti1);
ნაკვეთი (t,x1,k"), ბადე;
სათაური ("მართკუთხა პულსი");
ილიმი ([-0.5 3.5]);
ღერო (t,x1,k."), ბადე;
title ("მართკუთხა პულსი (ციფრი)");
ილიმი ([-0.5 3.5]);
NFFT=2^nextpow2(სიგრძე(x1));
y1=fft(x1,NFFT)/სიგრძე(x1);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
ნაკვეთი(f,2*abs(y1(1:NFFT/2+1)));
სათაური ("სიხშირის პასუხი");
ylabel ("y1(f)");
ნაკვეთი(f,კუთხე(y1(1:NFFT/2+1)));
სათაური ("PFC");
ylabel ("y1(f)");
%% სინუს პულსი
x2=4*sin(pi*(t-t11)/12e-3).*(t>=t11).*(t<=t22);
ნაკვეთი (t,x2,k"), ბადე;
სათაური ("სინუს პულსი");
ილიმი ([-0.5 4.5]);
ღერო (t,x2,k."), ბადე;
title ("სინუს პულსი (ციფრი)");
ილიმი ([-0.5 4.5]);
NFFT=2^nextpow2(სიგრძე(x2));
y2=fft(x2,NFFT)/სიგრძე(x2);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
% დახაზეთ ცალმხრივი ამპლიტუდის სპექტრი
ნაკვეთი(f,2*abs(y2(1:NFFT/2+1)));
სათაური ("სიხშირის პასუხი");
ylabel ("y2(f)");
ნაკვეთი(f,კუთხე(y2(1:NFFT/2+1)));
სათაური ("PFC");
ylabel ("y2(f)");
%% სამკუთხა პულსი
ნაკვეთი (t,x3,k"), ბადე;
სათაური ("სამკუთხედის პულსი");
ილიმი ([-0.5 3.5]);
ღერო (t,x3,k."), ბადე;
title ("სამკუთხედის პულსი (ციფრი)");
ილიმი ([-0.5 3.5]);
NFFT=2^nextpow2(სიგრძე(x3));
y3=fft(x3,NFFT)/სიგრძე(x3);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
% დახაზეთ ცალმხრივი ამპლიტუდის სპექტრი
ნაკვეთი(f,2*abs(y3(1:NFFT/2+1)));
სათაური ("სიხშირის პასუხი");
ylabel("y3(f)");
ნაკვეთი(f,კუთხე(y3(1:NFFT/2+1)));
სათაური ("PFC");
ylabel("y3(f)");
%% keystone პულსი
ნაკვეთი (t,x4,k"), ბადე;
სათაური ("ტრაპეციული იმპულსი");
ილიმი ([-9,5 0,5]);
ღერო (t,x4,k."), ბადე;
title ("ტრაპეციული პულსი (ციფრი)");
ილიმი ([-9,5 0,5]);
NFFT=2^nextpow2(სიგრძე(x4));
y4=fft(x4,NFFT)/სიგრძე(x4);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
% დახაზეთ ცალმხრივი ამპლიტუდის სპექტრი
ნაკვეთი(f,2*abs(y4(1:NFFT/2+1)));
სათაური ("სიხშირის პასუხი");
ylabel ("y4(f)");
ნაკვეთი(f,კუთხე(y4(1:NFFT/2+1)));
სათაური ("PFC");
ylabel ("y4(f)");
%% მთლიანი იმპულსი
ნაკვეთი (t,x,k"), ბადე;
title ("სულ იმპულსი (აღდგენილია)");
title ("სულ იმპულსი (ციფრი)");
NFFT=2^nextpow2(სიგრძე(x));
y=fft(x,NFFT)/სიგრძე(x);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
ნაკვეთი(f,2*abs(y(1:NFFT/2+1)));
სათაური ("სიხშირის პასუხი");
ნაკვეთი(f,კუთხე(y(1:NFFT/2+1)));
სათაური ("PFC");
%% Amplitude Shift Keying
Fc=dF*5; % გადამზიდავი სიხშირე
t1=(0:სიგრძე(x)*FsdF-1)/Fs;
% AMn-სიგნალის წარმოქმნა
s_ask=x(სართული(dF*t1)+1.*cos(2*pi*Fc*t1));
ნაკვეთი (t1,s_ask,k"), ბადე;
ილიმი ([-9,5 4,5]);
სათაური ("ამპლიტუდის გასაღები");
NFFT=2^nextpow2(სიგრძე(s_კითხვა));
y6=fft(s_ask,NFFT)/სიგრძე(s_ask);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
ნაკვეთი(f,2*abs(y6(1:NFFT/2+1)));
სათაური ("სიხშირის პასუხი");
%%AM (ammod ფუნქციის მეშვეობით)
t=-1e-5:dt:28.3e-3; % დროის ღერძის ანგარიშები
fc=10000; % გადამზიდავი სიხშირე
z1=ammod(x,Fc,dF,0,13);
ნაკვეთი (t,z1), ბადე;
სათაური ("ამპლიტუდის მოდულაცია");
NFFT=2^nextpow2(სიგრძე(z1));
y5=fft(z1,NFFT)/სიგრძე(z1);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
ნაკვეთი(f,2*abs(y5(1:NFFT/2+1)));
სათაური ("სიხშირის პასუხი");
A_m=abs(კომპლექსი(x));
ნაკვეთი(t,A_m,r-"); ბადე ჩართულია;
ილიმი ([-0.5 9.5]);
სათაური ("დაბალი კონვერტი");
%% სიხშირის ოფსეტური
x1=z1.*cos(2*pi*38000000*t);
NFFT=2^nextpow2(სიგრძე(x1));
y=fft(x1,NFFT)/სიგრძე(x1);
f=dF/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
ნაკვეთი(f,2*abs(y(1:NFFT/2+1)));
xlim();
სათაური ("AFC გადავიდა");
ნაკვეთი(f,2*abs(y(1:NFFT/2+1)));
xlim();
title ("სიხშირის პასუხი გადავიდა (დიდი მასშტაბი)");
title ("სიგნალი გადავიდა");
%% SG მახასიათებლები
fk1=10;ft1=20;ft2=92;fk2=102; f=;
d2=0.1;d1=0.05; ripple=;
Firpmord(f,m,ripple,Fs1);
Firgr(("mineven",R),f0,m0,ripple,"hilbert");
ნაკვეთი_ნაძვი (R,b,Fs1);
ნაკვეთი (t, რეალური (გვ.), "k"), ბადე ჩართულია
ნაკვეთი (t,imag(pg),"r-.")
ლეგენდა ("რეალური ნაწილი", "წარმოსახვითი ნაწილი")
xlim ()
ნაკვეთი (t,yout), ბადე;
განმარტებითი შენიშვნა
დისციპლინაზე კურსის მუშაობას
"ციფრული სიგნალის დამუშავება"
დაასრულა: ჩუნიხინ ვ.ა.
ჯგუფი: 5401 С349
შეამოწმა: კაპუსტინი ა.ს.
1. განახორციელოს ნიმუშის აღება, მოცემული სიგნალის დიგიტალიზაცია;
2. დისკრეტული სიგნალის სპექტრის შეზღუდვა;
4. მოდულირებული სიგნალის გადაყვანა სიხშირის დამატებით დიაპაზონში;
5. დისკრეტულ-ანალიტიკური სიგნალის (PG) მიღების პროცედურის განხორციელება;
6. მიღებული სიგნალის დემოდულაცია და ორიგინალურ სიგნალთან შედარება.
გამოვსახოთ მოცემული სიგნალის ფორმა ვარიანტის მიხედვით, სურათი 1.
სურათი 1 - მოცემული სიგნალის ფორმა
ჩვენ დავაყენებთ სიგნალის პარამეტრებს ცხრილების 1 და 2 სახით.
ცხრილი 1 - სიგნალის დროის პარამეტრები
ახსნა-განმარტება: 43 გვერდი, 28 ფიგურა, 4 წყარო, 2 ცხრილი.
დისკრეტიზაცია, სპექტრი, მოდულაცია, ჰილბერტის ტრანსფერი, დემოდულაცია.
ამ ნაშრომში შესწავლის ობიექტი იქნება ჩვენი მოცემული სიგნალი. მასთან ერთად განხორციელდება შემდეგი ტრანსფორმაციები: მისი დიგიტალიზაცია, სპექტრის შეზღუდვა, მოდულაცია, სპექტრის გადატანა RF რეგიონში, დისკრეტული ანალიტიკური სიგნალის მიღება და დემოდულაცია. ანუ განიხილება უმარტივესი არხი, რომლის დახმარებით ციფრული საშუალებებით მიიღწევა ჩვენი ინფორმაციის ელექტრული ეკვივალენტი. ამ ბილიკის მოდულაციისას გამოყენებული იქნება MATLAB R2014a პროგრამული პაკეტი - ეს არის მაღალი დონის ენა და ინტერაქტიული გარემო პროგრამირების, რიცხვითი გამოთვლებისა და ვიზუალური შედეგებისთვის. MATLAB-ით შეგიძლიათ გაანალიზოთ მონაცემები, განავითაროთ ალგორითმები, შექმნათ მოდელები და აპლიკაციები. მის გამოყენებას დიდი მოთხოვნა აქვს სიგნალის დამუშავებასა და კომუნიკაციებში მთელ მსოფლიოში. ამიტომ, პროგრამული უზრუნველყოფის გარემოს არჩევანი მასზე დაეცა. ყველა დაწერილი კოდი წარმოდგენილია დანართში A.
შესავალი 7
1. ანალოგური სიგნალის დიგიტალიზაცია .. 8
2. დისკრეტული სიგნალის სპექტრის შეზღუდვა .. 14
3. მოდულაციის შერჩევა და მოდულირებული სიხშირის გამოთვლა.. 21
4. მოდულირებული სიგნალის გადაქცევა დამატებით დიაპაზონში. დისკრეტულ-ანალიტიკური სიგნალის (HILBERT TRANSDUCER) მოპოვების პროცედურა 24
5. მიღებული სიგნალის დემოდულაცია და მისი შედარება თავდაპირველ სიგნალთან.. 31
დასკვნა. 34
გამოყენებული წყაროების სია.. 35
დანართი A.. 36
გამოყენებული აბრევიატურების სია
FFT - სწრაფი ფურიეს ტრანსფორმაცია (სწრაფი ფურიეს ტრანსფორმაცია)
AFC - ამპლიტუდა-სიხშირის მახასიათებელი
PFC - ფაზა-სიხშირის პასუხი
IR - იმპულსური პასუხი
TK - მითითების პირობები
AM - ამპლიტუდის მოდულაცია
BAM - დაბალანსებული ამპლიტუდის მოდულაცია
CPG - ციფრული ჰილბერტის გადამყვანი
FIR - სასრული იმპულსური პასუხი
DSP - ციფრული სიგნალის დამუშავება
PF - გამტარი ფილტრი
DLP - ციფრული დაბალი გამტარი ფილტრი
შესავალი
თანამედროვე სამყაროში ანალოგური სქემები უკვე დარჩა უკანა პლანზე, ახლა სქემები უფრო ჰგავს LEGO კონსტრუქტორს, რომელიც სწორად უნდა ააწყოთ და იცოდეთ ამ "კონსტრუქტორის" მახასიათებლები. თუმცა, აწყობამდე აუცილებელია ამ მოწყობილობის შემუშავება, სიმულაცია, გათვალისწინება, მაგალითად, მისი იმპულსური პასუხის გათვალისწინება, მისი გამოკვლევა სხვადასხვა რთული სიგნალებით მომხმარებლის მოთხოვნებიდან გამომდინარე და ა.შ. ეს მოწყობილობები შედგება სხვადასხვა ციფრული სისტემებისგან. ციფრული სისტემა გაგებულია, როგორც ანალოგური სიგნალის გადაქცევა რიცხვების თანმიმდევრობით ამ თანმიმდევრობის შემდგომი დამუშავებით.
ციფრული ფილტრაცია საშუალებას გაძლევთ განახორციელოთ უფრო რთული სიგნალის დამუშავების ალგორითმები, ვიდრე ანალოგური ფილტრაცია. მაგალითად, სპეციალიზებულ მიკროპროცესორს ან მიკროკონტროლერს შეუძლია რიცხვების თანმიმდევრობის დამუშავება.
საკურსო ნამუშევარი მიზნად ისახავს სტუდენტებს განუვითაროს პრაქტიკული უნარები დისკრეტული და ციფრული სიგნალის დამუშავების სფეროში.
ანალოგური სიგნალის დიგიტალიზაცია
ციფრულ რეჟიმში გადასასვლელად, თქვენ უნდა აირჩიოთ შერჩევის სიჩქარე. კოტელნიკოვის თეორემის მიხედვით გვხვდება შემდეგი ფორმულა (1).
თუმცა რეალურ სიგნალებთან მუშაობისას ეს სიხშირე საკმარისი არ არის და ფორმულა 1 გარდაიქმნება შემდეგ ფორმად (2).
სადაც თავის მხრივ იღებს ნებისმიერ მთელ რიცხვს.
ჩვენს ნამუშევარში აზრი არ აქვს იმპულსების მთელი ნაკრების განხილვას (ზედა სიხშირის) სპექტრის მოსაძებნად, შეგიძლიათ განიხილოთ მხოლოდ ყველაზე ფართო სპექტრის მქონე, ანუ ყველაზე ვიწრო დროის დომენში. ამ სიგნალში ეს არის ტრაპეციული პულსი, რომლის ხანგრძლივობა მხოლოდ . ჩვენ გამოვსახავთ ამ იმპულსს სურათზე 2.
სურათი 2 - ტრაპეციული იმპულსი
ამ იმპულსის აგებისას გამოყენებული იქნა შემდეგი მათემატიკური აღწერა Mathcad პროგრამაში, ფორმულა (3).
ახლა, ფურიეს ტრანსფორმაციის (FFT) გამოყენებით, გადავიდეთ სიხშირის დომენზე, ფორმულა (4).
მოდით ავაშენოთ სიხშირის პასუხი, სურათი 3.
 |
სურათი 3 - ტრაპეციული პულსის სიხშირის პასუხი
ახლა ავიღოთ ზედა სიხშირე პულსის ხანგრძლივობის მიხედვით, ფორმულა (5).
იმის დასამტკიცებლად, რომ (1) ფორმულის მიხედვით შერჩევის სიხშირე არ იქნება საკმარისი, ჯერ ვცადოთ მასთან მუშაობა, ე.ი. 
.
შერჩევის სიჩქარის არჩევის შემდეგ, რომელიც, სავარაუდოდ, მომავალში უნდა გაიზარდოს, რადგან 2 kHz-ზე იქნება შეცდომები აღდგენის დროს, შეგიძლიათ გადახვიდეთ MATLAB-ზე.
იმისათვის, რომ გამოვსახოთ ჩვენი სიგნალი დროის ღერძზე შერჩევის ინტერვალით 
MATLAB-ში თქვენ უნდა მიუთითოთ დროის ნიმუშების მასივი. იგი დაყენებულია შემდეგნაირად: t=-1e-5:dt:28.3e-3.
ახლა მოდით დავაყენოთ ჩვენი იმპულსები სათითაოდ და უბრალოდ შევაჯამოთ ისინი ბოლოს - მივიღებთ საწყის იმპულსს.
მართკუთხა პულსი:
ti1=7e-3; % პულსის ხანგრძლივობა
x1=3*rectpuls(t-ti1/2,ti1);
სინუსოიდური პულსი:
x2=4*sin(pi*(t-t11)/12e-3).*(t>=t11).*(t<=t22);
სამკუთხა პულსი:
x3=3*tripuls((t-t22)-4e-3,8e-3);
ტრაპეციული იმპულსი:
x4=-9*trapmf(t,);
მთლიანი იმპულსი:
გრაფიკის გამოსატანად გამოყენებულია ნაკვეთის ფუნქცია, ის ასე გამოიყურება: plot(t,x,"k");
სადაც t არის დროის ანაბეჭდების მასივი, რომელიც ჩვენ დავაყენეთ დასაწყისში, x არის თავად სიგნალი და 'k' ნიშნავს, რომ გრაფიკი შავი იქნება. მოდით გამოვსახოთ მოცემული გრაფიკი 4-ზე.
სურათი 4 - მთლიანი იმპულსი (აღდგენილი)
აღდგენა ხდება კოტელნიკოვის თეორემის გამოყენებით, ფორმულა (6).
როგორც 4 სურათიდან ჩანს ამ დისკრეტიზაციით, მართკუთხედი უფრო ჰგავს ტრაპეციას, მეორე ნული გაქრა და ტრაპეცია ემსგავსება სამკუთხედს, ამიტომ აღდგენა მოხდა დიდი შეცდომით. აქედან ვასკვნით, რომ აუცილებელია სინჯის აღების სიხშირის გაზრდა. ექსპერიმენტული შერჩევის გზით, ჩვენი შერჩევის სიხშირე უნდა გაზრდილიყო 50-ჯერ, რადგან უფრო დაბალი შერჩევის სიხშირეზე ინფორმაცია ტრაპეციის წინა კიდეზე არ იყო ნათელი, ის ვერტიკალურ ხაზს ჰგავდა. ეს გამოწვეულია იმით, რომ დავალების მიხედვით, ჩვენ გვაქვს ამ ფრონტის ძალიან მცირე დროის ინტერვალი, მხოლოდ 0.08 ms. მოდით გამოვსახოთ აღდგენილი სიგნალი ფიგურაში 5.
სურათი 5 - მთლიანი პულსი (აღდგენილი) ნიმუშის აღების შემდეგ
მოდით გამოვსახოთ იგი დისკრეტული ფორმით, სურათი 6.
სურათი 6 - მთლიანი იმპულსი ციფრულ ფორმაში
როგორც ამ ფიგურიდან ჩანს, ბევრი კითხვა იყო საჭირო კარგი აღდგენისთვის, სიცხადისთვის, ჩვენ ასევე გამოვსახავთ ტრაპეციის წინა კიდეს გაფართოებულ მასშტაბზე, ვაჩვენებთ რამდენი ნიმუში იყო საჭირო მისი ზუსტი აღდგენისთვის. სურათი 7.
სურათი 7 - ტრაპეციის წინა კიდე დისკრეტული ფორმით
ნახატი გვიჩვენებს, რომ წინა კიდის ზუსტად რეკონსტრუქციას დასჭირდა 9 ნიმუში.
ამრიგად, ჩვენ გავაციფრეთ ჩვენი პულსი, აქ შეგვიძლია შევაჯამოთ, რომ დიზაინერმა უნდა აირჩიოს საკმარისად დიდი შერჩევის სიჩქარე, რათა ზუსტად აღადგინოს ტალღის ფორმა, რათა შეინახოს მის შესახებ ყველა ინფორმაცია. მით უმეტეს, თუ ტალღის ფორმა სწრაფად იცვლება.
65 ნანომეტრი არის Zelenograd Angstrem-T ქარხნის შემდეგი მიზანი, რომელიც 300-350 მილიონი ევრო დაჯდება. საწარმომ უკვე წარადგინა განაცხადი Vnesheconombank-ს (VEB) წარმოების ტექნოლოგიების მოდერნიზაციისთვის შეღავათიანი სესხის მისაღებად, იტყობინება ამ კვირაში ვედომოსტი ქარხნის დირექტორთა საბჭოს თავმჯდომარის ლეონიდ რეიმანზე დაყრდნობით. ახლა Angstrem-T ემზადება ხაზის გასაშვებად ჩიპების წარმოებისთვის 90 ნმ ტოპოლოგიით. წინა VEB სესხის გადახდა, რომლისთვისაც ის იყო შეძენილი, 2017 წლის შუა რიცხვებიდან დაიწყება.
აშშ-ს საკვანძო ინდექსებმა ახალი წლის პირველი დღეები რეკორდული ვარდნით აღნიშნეს, მილიარდერმა ჯორჯ სოროსმა უკვე გააფრთხილა, რომ მსოფლიო 2008 წლის კრიზისის განმეორებას ელოდება.
კომპანია Baikal Electronics 2016 წლის დასაწყისში გვპირდება, რომ სამრეწველო წარმოებაში გამოუშვებს რუსული Baikal-T1 პროცესორის დაახლოებით $60-ს. მოწყობილობებზე მოთხოვნა იქნება, თუ ეს მოთხოვნა სახელმწიფოს მიერ იქნება შექმნილი, ამბობენ ბაზრის მონაწილეები.
PJSC "Mobile TeleSystems" და Ericsson-მა ხელი მოაწერეს ხელშეკრულებებს რუსეთში 5G ტექნოლოგიის განვითარებასა და დანერგვაში თანამშრომლობის შესახებ. საპილოტე პროექტებში, მათ შორის 2018 წლის მსოფლიო ჩემპიონატის დროს, MTS აპირებს შეამოწმოს შვედური გამყიდველის განვითარება. მომავალი წლის დასაწყისში ოპერატორი დაიწყებს დიალოგს ტელეკომის და მასობრივი კომუნიკაციების სამინისტროსთან მეხუთე თაობის მობილური კომუნიკაციების ტექნიკური მოთხოვნების ფორმირების შესახებ.
RBC-სთან ინტერვიუში Rostec-ის ხელმძღვანელმა სერგეი ჩემეზოვმა უპასუხა მწვავე კითხვებს: პლატონის სისტემის შესახებ, AVTOVAZ-ის პრობლემები და პერსპექტივები, სახელმწიფო კორპორაციის ინტერესები ფარმაცევტულ ბიზნესში, ისაუბრა საერთაშორისო თანამშრომლობაზე სანქციების პირობებში. ზეწოლა, იმპორტის ჩანაცვლება, რეორგანიზაცია, განვითარების სტრატეგიები და ახალი შესაძლებლობები რთულ პერიოდში.
Rostec-ის სამეთვალყურეო საბჭომ დაამტკიცა „განვითარების სტრატეგია 2025 წლამდე“. ძირითადი ამოცანებია მაღალტექნოლოგიური სამოქალაქო პროდუქტების წილის გაზრდა და General Electric-ისა და Samsung-ის დაჭერა ძირითად ფინანსურ მაჩვენებლებში.
ანალოგური სიგნალის ციფრულ ფორმად გადაქცევა არის სამი ოპერაციების კომპლექსი: ნიმუში, კვანტიზაცია და კოდირება.
დისკრეტიზაცია არის უწყვეტი ანალოგური სატელევიზიო სიგნალის S(t) ჩანაცვლება ამ სიგნალის ნიმუშების (ნიმუშების) თანმიმდევრობით (ნახ. 2). ეს ნიმუშები აღებულია დროებით, რომლებიც ერთმანეთისგან დაშორებულია T ინტერვალით, რომელსაც ეწოდება შერჩევის ინტერვალი. შერჩევის ინტერვალის ორმხრივი შერჩევის სიჩქარე ეწოდება. ყველაზე გავრცელებულია ერთიანი დისკრეტიზაცია მუდმივი პერიოდით, კოტელნიკოვის თეორემაზე დაფუძნებული. ამ თეორემის მიხედვით, ნებისმიერი უწყვეტი სიგნალი S(t), რომელსაც აქვს შეზღუდული სიხშირის სპექტრი (0...f gp), ინფორმაციის დაკარგვის გარეშე შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ამ სიგნალის S di მნიშვნელობებით. აღებული დისკრეტულ ჯერზე t n =nT (n=1,2,3,... -- მთელი რიცხვები) იმ პირობით, რომ T?0.5/t rp (T -- პერიოდი, ან შერჩევის ინტერვალი). შერჩევის მინიმალური დასაშვები მაჩვენებელი Kotelnik t d.min \u003d 2f gp მიხედვით.
ნათელია, რომ რაც უფრო მცირეა შერჩევის ინტერვალი (რაც უფრო მაღალია სინჯის აღების სიხშირე), მით უფრო მცირეა განსხვავებები ორიგინალურ სიგნალსა და მის სინჯის ასლს შორის. ნიმუშის აღებული სიგნალის საფეხურის სტრუქტურა შეიძლება გამარტივდეს დაბალი გამტარი ფილტრით. ამრიგად, ტარდება ანალოგური სიგნალის აღდგენა ნიმუშიდან.
სინჯის აღება ანალოგური სიგნალის ციფრულ ფორმად გადაქცევისას მოჰყვება კვანტიზაციის პროცესს. რომელიც შედგება დისკრეტიზაციის შემდეგ მიღებული მაჩვენებლების S di-ის მყისიერი მნიშვნელობების შეცვლაში ინდივიდუალური ფიქსირებული დონეების ნაკრებიდან უახლოესი მნიშვნელობებით (ნახ. 3). კვანტიზაცია ასევე არის S q სიგნალის სინჯის აღება, მაგრამ არა დროში, არამედ დონეზე. ფიქსირებულ დონეებს, რომლებზეც ნიმუშები "მიმაგრებულია" ეწოდება კვანტიზაციის დონეები. სიგნალის ცვლილების დინამიური დიაპაზონი S(t), დაყოფილი კვანტიზაციის დონეებით მნიშვნელობების ცალკეულ დიაპაზონებად (კვანტიზაციის საფეხურები), ქმნის კვანტიზაციის მასშტაბს.
ეს უკანასკნელი შეიძლება იყოს როგორც წრფივი, ასევე არაწრფივი, ტრანსფორმაციის პირობებიდან გამომდინარე. მაჩვენებლის დამრგვალება უახლოეს დონემდე (ზედა ან ქვედა) განისაზღვრება კვანტიზაციის ზღურბლის პოზიციით კვანტიზაციის საფეხურზე.
სინჯირებული და კვანტური სიგნალი S dq უკვე ციფრულია. მართლაც, თუ შერჩეული სიგნალის S d-ის იმპულსების ამპლიტუდას შეუძლია მიიღოს ნებისმიერი თვითნებური მნიშვნელობა სიგნალის S(t) საწყისი დინამიური დიაპაზონის ფარგლებში, მაშინ კვანტიზაციის ოპერაციამ გამოიწვია შესაძლო მნიშვნელობების შეცვლა. სიგნალის ამპლიტუდა მნიშვნელობების შეზღუდული რაოდენობით, უდრის კვანტიზაციის დონეების რაოდენობას. ამრიგად, სიგნალის კვანტური ნიმუში გამოიხატება კვანტიზაციის დონის მიხედვით განსაზღვრული გარკვეული რიცხვით.
ასეთი სიგნალის საკომუნიკაციო არხებზე გადასაცემად უმჯობესია მისი გადაყვანა ორობით ფორმაში, ე.ი. ჩაწერეთ სიგნალის დონის თითოეული მნიშვნელობა ბინარულ ნოტაციაში. ამ შემთხვევაში რიცხვი (დონის მნიშვნელობა) გარდაიქმნება სიმბოლოების „0“ ან „1“ კოდის კომბინაციაში (ნახ. 4). ეს არის ანალოგური სიგნალის S(t) ციფრულ S dq-ად გადაქცევის მესამე, საბოლოო ვერსია, რომელსაც ეწოდება კოდირება. .
ამ სამივე ოპერაციას ასრულებს ერთი ტექნიკური მოწყობილობა - ანალოგური ციფრული გადამყვანი (ADC). ციფრული სიგნალის ანალოგზე საპირისპირო გადაქცევა ხდება მოწყობილობაში, რომელსაც ეწოდება ციფრული ანალოგური გადამყვანი (DAC). ანალოგური ციფრული და ციფრული ანალოგური გადამყვანები ნებისმიერი ციფრული სისტემის შეუცვლელი ბლოკია ინფორმაციის გადაცემის, შენახვისა და დამუშავებისთვის.
სატელევიზიო სიგნალის უშუალო კოდირებისას, კოდის კომბინაციები იქმნება შერჩევის სიხშირის ტოლი სიხშირით (სინჯვის სიხშირე f d). თითოეული კოდის კომბინაცია შეესაბამება გარკვეულ ნიმუშს და შეიცავს მ ბინარული სიმბოლოების (ბიტების) გარკვეულ რაოდენობას. კოდის სიტყვები შეიძლება გადაიცეს პარალელურად ან სერიული ფორმით. პარალელური ფორმით გადაცემისთვის აუცილებელია k საკომუნიკაციო ხაზების გამოყენება (ნახ. 4 k = 4).
კოდური სიტყვის სიმბოლოები ერთდროულად გადაეცემა ხაზებს შერჩევის ინტერვალის ფარგლებში. სერიული ფორმით გადაცემისთვის, ნიმუშის აღების ინტერვალი უნდა დაიყოს ქვეინტერვალებად-ციკლებად. ამ შემთხვევაში სიტყვის სიმბოლოები თანმიმდევრულად გადაიცემა ერთ ხაზზე და ერთი საათის ციკლი გამოყოფილია ერთი სიტყვის სიმბოლოს გადასაცემად.
ციფრული ინფორმაციის საკომუნიკაციო არხებით გადაცემისას, გადაცემის სიჩქარე არის გადაცემული ორობითი სიმბოლოების რაოდენობა დროის ერთეულზე. სიჩქარის ერთეული არის 1 ბიტი/წმ. იქნება ციფრული ბიტის სიხშირე ნიმუშის სიჩქარის პროდუქტი? q და ორობითი სიმბოლოების რაოდენობა ერთ დისკრეტულ ნიმუშში m:
თუ სატელევიზიო სიგნალის ზედა ზღვარი სიხშირეა 6 MHz, მაშინ შერჩევის მინიმალური სიხშირე, კოტელნიკოვის თეორემის მიხედვით, არის 12 MHz. როგორც წესი, ციფრული სატელევიზიო სისტემებში f d სიხშირე არჩეულია დასაშვებ მინიმალურზე ოდნავ მაღალი. ეს გამოწვეულია ციფრული სატელევიზიო სიგნალის გაერთიანების აუცილებლობით სხვადასხვა სატელევიზიო სტანდარტებისთვის. კერძოდ, სტუდიის ციფრული აღჭურვილობისთვის რეკომენდებულია შერჩევის სიხშირე 13,5 MHz.
სიგნალის კვანტიზაციის დონეების რაოდენობა უნდა შეირჩეს თვალით შესამჩნევი სიკაშკაშის გრადაციების მაქსიმალურ რაოდენობაზე არანაკლებ, რომელიც, დაკვირვების პირობებიდან გამომდინარე, მერყეობს 100...200-მდე. აქედან m=6.6...7.6.
ცხადია, კოდების კომბინაციაში სიმბოლოების რაოდენობა შეიძლება იყოს მხოლოდ მთელი რიცხვი, რაც ნიშნავს, რომ კოდის კომბინაციის ბიტის სიგრძეა m=7 (ან 8). პირველ შემთხვევაში, კოდის კომბინაციას შეუძლია 128 შესაძლო სიგნალის დონის (სიკაშკაშის გრადაციის) შესახებ ინფორმაციის გადატანა, მეორე შემთხვევაში - 256. თუ ავიღებთ m = 8, მაშინ ციფრული ინფორმაციის გადაცემის სიჩქარე
V n \u003d 13.5 8 \u003d 108 (მბიტი/წმ).
თუ გავითვალისწინებთ, რომ მანათობლობის სიგნალის გარდა, უნდა გადაიცეს ფერადი ინფორმაცია, მაშინ ჯამური ბიტის სიხშირე გაორმაგდება და იქნება 216 Mbps-ის ტოლი. ასეთ მაღალ სიჩქარეს უნდა ჰქონდეს როგორც სატელევიზიო სიგნალის კონვერტაციის მოწყობილობები, ასევე საკომუნიკაციო არხები.
ეკონომიკურად მიუღებელია ასეთი დიდი ციფრული ნაკადის გადაცემა საკომუნიკაციო არხებით, ამიტომ შემდეგი ამოცანაა ციფრული სატელევიზიო სიგნალის „შეკუმშვა“. არსებობს რეზერვები ციფრული ნაკადის შესამცირებლად, რეპროდუცირებული გამოსახულების ხარისხის დარღვევის გარეშე. ეს რეზერვები შეიცავს სატელევიზიო სიგნალის სპეციფიკას, რომელსაც აქვს მნიშვნელოვანი ინფორმაციის სიჭარბე. ეს სიჭარბე ჩვეულებრივ იყოფა, მიუხედავად ასეთი დაყოფის გარკვეული პირობითობისა, სტატისტიკურად და ფიზიოლოგიურად.
სტატისტიკური სიჭარბე განისაზღვრება გამოსახულების თვისებებით, რაც ზოგად შემთხვევაში არ არის სიკაშკაშის ქაოტური განაწილება, მაგრამ აღწერილია კანონებით, რომლებიც ადგენენ გარკვეულ კავშირებს (კორელაციას) ცალკეული ელემენტების სიკაშკაშეს შორის. განსაკუთრებით მაღალია კორელაცია მეზობელ (სივრცეში და დროში) გამოსახულების ელემენტებს შორის. კორელაციების ცოდნა საშუალებას იძლევა ერთი და იგივე ინფორმაციის განმეორებით არ გადაცემა და ციფრული ნაკადის შემცირება.
მეორე ტიპი არის ფიზიოლოგიური სიჭარბე - ადამიანის ვიზუალური აპარატის შეზღუდვების გამო. ფიზიოლოგიური სიჭარბის აღრიცხვა საშუალებას გვაძლევს არ გადავიტანოთ სიგნალში ის ინფორმაცია, რომელიც არ იქნება აღქმული ჩვენი ხედვით.
ანალოგიურად, ადამიანის სმენის აპარატის არასრულყოფილება საშუალებას გაძლევთ "მოიშოროთ" ზედმეტი აუდიო ინფორმაცია სიგნალში.
ანალოგური სიგნალები არის გარემოდან ინფორმაციის პირველადი წყარო. სიგნალის დიგიტალიზაციას ყოველთვის თან ახლავს ხარისხის დაკარგვა. ეს ციფრული ტექნოლოგიების მინუსია.
სიგნალის დიგიტალიზაციას სამი ეტაპი აქვს: შერჩევა, კვანტიზაცია, კოდირება. მათი ურთიერთქმედება ნაჩვენებია ფიგურაში.
დისკრეტიზაცია არის არგუმენტების დაყოფა თანაბარ ნაწილებად.ყველა დამოკიდებულებას აქვს არგუმენტი და ფუნქცია. არგუმენტი მოცემულია და ფუნქცია გარკვეულწილად იცვლება არგუმენტის მიხედვით. შეიძლება იყოს ერთი არგუმენტი, ან შეიძლება იყოს რამდენიმე. ასე რომ, თუ ეს არის რაიმე სახის ხმოვანი სიგნალი, მაშინ დრო არის არგუმენტი (ჩვენ ვხატავთ). გამოსახულების ციფრულიზაციისას გვაქვს ორი არგუმენტი: სიგანე და სიმაღლე (ვხატავთ). ორივე შემთხვევაში, არგუმენტები იყოფა თანაბარ ნაწილად.
კვანტიზაცია - ფუნქციის არსებობის დომენის დაყოფა ასევე თანაბარ ნაწილებად, რომელთა რიცხვი არის 2 8 ნ სადაც 8ნარის კვანტიზაციის ბიტის სიგრძე.ანუ სექციების რაოდენობა უდრის ბინარული რიცხვების შესაძლო კომბინაციების რაოდენობას ერთ, ორ, სამში და ა.შ. ბაიტები.
პრაქტიკაში გამოიყენება ბიტის ზომები 1, 2, 3, 4, შემდეგ ფუნქციის არსებობის არეალი იყოფა 2 8 = 256, 2 16 = 65 536, 2 24 = 16 777 216, 2 32 = 4. 294 967 296 სექციები. ფუნქციები ასევე შეიძლება იყოს ერთი ან მეტი. მაგალითად, შავ-თეთრ სურათზე არის მხოლოდ ერთი ფუნქცია - ნაცრისფერი 256 ელფერი. ხოლო RGB მოდელში არის სამი ფუნქცია: 256 გრადაცია წითელი, მწვანე და ლურჯი.
კოდირება არის სიგნალის გაყოფა მიღებული შერჩევისა და კვანტიზაციის წესების შესაბამისად.არგუმენტის თითოეულ ელემენტარულ მონაკვეთში ფუნქცია რჩება მუდმივი და ამ განყოფილებას ენიჭება ორობითი კოდი ფუნქციების მასშტაბით, რომელიც შედგება 8, 16, 24 და ა.შ. ორობითი ციფრები.
შედეგი არის საფეხურიანი მრუდი, რომელიც უახლოვდება რეალურ სიგნალს ბიტის სიღრმის გაზრდით. ნაბიჯები შეიძლება იყოს უფრო მცირე, მაგრამ არასოდეს გადაიქცევა გლუვ ხაზად. (იხ. ფაილი "DigitizationA1").
ეს ნაკლი, რა თქმა უნდა, დაუძლეველია, მაგრამ ციფრულ ტექნოლოგიებში შესაძლებელია დიგიტალიზაციის სიზუსტის გაზრდა ანალოგური სიგნალის გაზომვის მგრძნობელობის დონემდე. შემდეგ კი დიგიტალიზაციის გავლენა მინიმუმამდე დაიყვანება.
კოდირების სისტემაში ASCII(American Standard Code for Information Interchange) თითოეული სიმბოლო წარმოდგენილია ერთი ბაიტით, რაც 256 სიმბოლოს დაშიფვრის საშუალებას იძლევა.
ASCII-ში არის ორი კოდირების ცხრილი - ძირითადი და გაფართოებული. საბაზისო ცხრილი აფიქსირებს კოდების მნიშვნელობებს 0-დან 127-მდე, ხოლო გაფართოებული ცხრილი ეხება სიმბოლოებს 128-დან 255-მდე რიცხვებით. ეს საკმარისია ინგლისური და რუსულის ყველა სიმბოლოს გამოსახატავად, როგორც მცირე, ასევე დიდი, როგორც. ასევე პუნქტუაციის ნიშნები, რვა ბიტის სხვადასხვა კომბინაციებში, ძირითადი არითმეტიკული ოპერაციების სიმბოლოები და ზოგადად მიღებული სპეციალური სიმბოლოები, რომლებიც შეიძლება შეინიშნოს კლავიატურაზე.
საბაზისო ცხრილის პირველი 32 კოდი, ნულიდან დაწყებული, გადაეცა ტექნიკის მწარმოებლებს (პირველ რიგში კომპიუტერების და საბეჭდი მოწყობილობების მწარმოებლებს). ეს ზონა შეიცავს ეგრეთ წოდებულ საკონტროლო კოდებს, რომლებიც არ შეესაბამება რომელიმე ენის სიმბოლოს და, შესაბამისად, ეს კოდები არ არის ნაჩვენები არც ეკრანზე და არც ბეჭდვის მოწყობილობებზე, მაგრამ მათი კონტროლი შესაძლებელია სხვა მონაცემების გამოტანით. 32 კოდიდან დაწყებული 127 კოდამდე, არის ინგლისური ანბანის სიმბოლოები, სასვენი ნიშნები, რიცხვები, არითმეტიკული ოპერაციები და დამხმარე სიმბოლოები, ეს ყველაფერი ჩანს კომპიუტერის კლავიატურის ლათინურ ნაწილზე.
მეორე, გაფართოებული ნაწილი მოცემულია ეროვნული კოდირების სისტემებზე. მსოფლიოში არსებობს მრავალი არალათინური ანბანი (არაბული, ებრაული, ბერძნული და ა.შ.), რომელშიც შედის კირიული ანბანი. გარდა ამისა, გერმანული, ფრანგული, ესპანური კლავიატურის განლაგება განსხვავდება ინგლისურისგან.
კლავიატურის ინგლისურ ნაწილს ადრე ჰქონდა მრავალი სტანდარტი, მაგრამ ახლა ისინი ყველა შეიცვალა ერთი ASCII კოდით. რუსული კლავიატურისთვის ასევე არსებობდა მრავალი სტანდარტი: GOST, GOST-ალტერნატივა, ISO (საერთაშორისო სტანდარტების ორგანიზაცია - სტანდარტიზაციის საერთაშორისო ინსტიტუტი), მაგრამ ეს სამი სტანდარტი ფაქტობრივად უკვე მოკვდა, თუმცა მათი ნახვა შესაძლებელია სადღაც, ზოგიერთ ანტიდილუვიურ კომპიუტერში. ან ქსელები. 12
რუსული ენის მთავარი პერსონაჟის კოდირება, რომელიც გამოიყენება Windows ოპერაციული სისტემით კომპიუტერებში, ეწოდება Windows-1251, ის შეიქმნა Microsoft-ის მიერ კირიული ანბანისთვის. ბუნებრივია, რუსულენოვანი ტექსტების აბსოლუტური უმრავლესობა დაშიფრულია Windows-1251-ში. სხვათა შორის, სხვადასხვა ოთხნიშნა ნომრის კოდირებები შეიმუშავა Microsoft-ის მიერ სხვა საერთო ანბანისთვის: Windows-1250 გაფართოებული ლათინურისთვის (სხვადასხვა ეროვნული ლათინური ასოები), Windows-1252 ებრაულად, Windows-1253 არაბულისთვის და ა.შ.
სხვა, ნაკლებად გავრცელებული კოდირება ეწოდება KOI-8(ინფორმაციის გაცვლის კოდი, რვა ციფრი). მისი წარმოშობა თარიღდება XX საუკუნის 60-იანი წლებით. მაშინ არ იყო პერსონალური კომპიუტერები, ინტერნეტი, მაიკროსოფტი და მრავალი სხვა. მაგრამ სსრკ-ში უკვე საკმაოდ ბევრი კომპიუტერი იყო და მათთვის აუცილებელი იყო კირიული კოდირების სტანდარტის შემუშავება.
დღეს KOI-8 კოდირება ფართოდ არის გავრცელებული კომპიუტერულ ქსელებში ყოფილი სსრკ-ს ტერიტორიაზე და ინტერნეტის რუსულენოვან სექტორში. ეს ხდება, რომ წერილის ზოგიერთი ტექსტი ან რაღაც სხვა არ იკითხება, რაც ნიშნავს, რომ თქვენ უნდა გადახვიდეთ KOI-8-დან ან სხვა კოდირებიდან Windows-1251-ზე.
90-იან წლებში პროგრამული უზრუნველყოფის უმსხვილესმა მწარმოებლებმა: Microsoft-მა, Borland-მა, იგივე Adobe-მა გადაწყვიტეს შეექმნათ ტექსტის კოდირების განსხვავებული სისტემა, რომელშიც თითოეულ სიმბოლოს მიენიჭებოდა არა 1, არამედ 2 ბაიტი. მან მიიღო სახელი Unicode.
2 ბაიტით შესაძლებელია 65536 სიმბოლოს დაშიფვრა. ეს მასივი საკმარისი აღმოჩნდა იმისთვის, რომ ერთ ცხრილში მოთავსდეს დედამიწაზე არსებული ყველა ეროვნული ანბანი. გარდა ამისა, უნიკოდში შედის მრავალი სხვადასხვა სერვისის სიმბოლო: შტრიხკოდები, მორზეს კოდი, დროშის ანბანი, ბრაილის ანბანი (უსინათლოთათვის), ვალუტის ნიშნები, გეომეტრიული ფორმები და მრავალი სხვა.
საერთო ჯამში, უნიკოდს აქვს 90-ზე მეტი გვერდი, თითოეული შეიცავს ეროვნულ ან ოფიციალურ ანბანს. და კიდევ დაახლოებით 5 ათასი სიმბოლო უკავია ეგრეთ წოდებულ „ზოგადი დანიშნულების ზონას“, შეუვსებელი, დარჩენილი რეზერვის სახით.
ყველაზე დიდი გვერდი (მთელი უნიკოდის დაახლოებით 70%) უკავია ჩინური სიმბოლოებით, რომლებიც ჩინეთში იბეჭდება კლავიატურის ნაკრების გამოყენებით. მხოლოდ ინდოეთში 11 სხვადასხვა ანბანია, უნიკოდში ბევრი ეგზოტიკური სახელია, მაგალითად: კანადური აბორიგენული დამწერლობა. ზოგადად, ეროვნული დამწერლობის განხილვა საკმაოდ გასართობია გეოგრაფიისა და ისტორიის თვალსაზრისით.
უნიკოდის სარგებელი აშკარაა. სისტემა სტანდარტიზებს ყველა ეროვნულ და სერვისულ ტექსტურ სიმბოლოს. აღმოფხვრის დაბნეულობას სხვადასხვა ეროვნული სტანდარტების გამო. შრიფტებიც კი იქმნება ყველა ანბანისთვის, როგორიცაა Arial Unicode.
ვინაიდან უნიკოდში თითოეული სიმბოლოს კოდირება მოცემულია არა 8, არამედ 16 ციფრით, ტექსტური ფაილის ზომა იზრდება დაახლოებით 2-ჯერ. ეს იყო ოდესღაც დაბრკოლება 16-ბიტიანი სისტემის დანერგვისთვის. ახლა კი, კომპიუტერული ტექნოლოგიების განვითარების ამჟამინდელი დონით, ტექსტური ფაილების ზომის გაზრდას დიდი მნიშვნელობა არ აქვს. ტექსტები ძალიან მცირე ადგილს იკავებს კომპიუტერის მეხსიერებაში.
კირილიცა ადგილს იკავებს უნიკოდში 768-დან 923-მდე (ძირითადი სიმბოლოები) და 924-დან 1023-მდე (გაფართოებული კირილიცა, სხვადასხვა იშვიათი ეროვნული ასოები). თუ პროგრამა არ არის ადაპტირებული კირიულ უნიკოდზე, მაშინ შესაძლებელია, რომ ტექსტის სიმბოლოები აღიარებული იყოს არა როგორც კირილიცა, არამედ გაფართოებული ლათინური (კოდები 256-დან 511-მდე). და ამ შემთხვევაში, ტექსტის ნაცვლად, ეკრანზე ჩნდება ეგზოტიკური პერსონაჟების უაზრო ნაკრები.
ეს შესაძლებელია, თუ პროგრამა მოძველებულია, შექმნილია 1995 წლამდე. ან იშვიათი, რომლის რუსიფიკაციაზე არავინ ზრუნავდა. ასევე შესაძლებელია, რომ კომპიუტერზე დაინსტალირებული Windows OS არ იყოს სრულად კონფიგურირებული კირილიცაზე. ამ შემთხვევაში, თქვენ უნდა გააკეთოთ შესაბამისი ჩანაწერები რეესტრში.
