الإشارات الرقمية والتناظرية. الفرق بين الإشارة التناظرية والرقمية

عند التعامل مع البث التلفزيوني والإذاعي وكذلك مناظر حديثةالاتصالات ، غالبًا ما يصادف المرء مصطلحات مثل « الإشارات التناظرية» و "الإشارات الرقمية". بالنسبة للمتخصصين ، لا يوجد لغز في هذه الكلمات ، ولكن بالنسبة للجهلاء ، قد يكون الفرق بين "رقمي" و "تناظري" غير معروف تمامًا. ومع ذلك ، هناك فرق كبير للغاية.

عندما نتحدث عن إشارة ، فإننا نعني عادةً التذبذبات الكهرومغناطيسية التي تحفز EMF وتسبب تقلبات حالية في هوائي المستقبل. بناءً على هذه الاهتزازات ، يشكل جهاز الاستقبال - تلفزيون أو راديو أو جهاز اتصال لاسلكي أو هاتف محمول - "فكرة" حول الصورة التي سيتم عرضها على الشاشة (إذا كانت هناك إشارة فيديو) والأصوات المصاحبة لهذا الفيديو الإشارة.

على أي حال ، يمكن أن تظهر إشارة محطة راديو أو برج اتصالات متنقل في شكل رقمي وتناظري. بعد كل شيء ، على سبيل المثال ، الصوت نفسه هو إشارة تمثيلية. في محطة الراديو ، يتم تحويل الصوت الذي يلاحظه الميكروفون إلى التذبذبات الكهرومغناطيسية التي سبق ذكرها. كلما زاد تردد الصوت ، زاد تردد التذبذب عند الخرج ، وكلما زاد صوت السماعة ، زادت السعة.

تنتشر التذبذبات أو الموجات الكهرومغناطيسية الناتجة في الفضاء بمساعدة هوائي الإرسال. حتى لا يتم انسداد الهواء بسبب التداخل منخفض التردد ، ولإتاحة الفرصة لمحطات الراديو المختلفة للعمل بشكل متوازٍ دون التداخل مع بعضها البعض ، يتم تلخيص الاهتزازات الناتجة عن تأثير الصوت ، أي أنها " متراكب "على اهتزازات أخرى لها تردد ثابت. عادةً ما يُطلق على التردد الأخير اسم "الناقل" ، وبناءً على تصورها ، نقوم بضبط مستقبل الراديو الخاص بنا من أجل "التقاط" الإشارة التناظرية لمحطة الراديو.

في المستقبل ، تحدث العملية العكسية: يتم فصل تردد الموجة الحاملة ، ويتم تحويل التذبذبات الكهرومغناطيسية التي يستقبلها الهوائي إلى اهتزازات صوتية ، ويتم سماع الصوت المألوف للمذيع من السماعة.

في طور التحويل إشارة صوتيةيمكن أن يحدث أي شيء من الراديو إلى جهاز الاستقبال. قد يحدث تداخل من طرف ثالث ، وقد يتغير التردد والسعة ، والتي ستنعكس بالطبع في الأصوات الصادرة عن الراديو. أخيرًا ، يتسبب كل من المرسل والمستقبل نفسيهما في حدوث بعض الأخطاء أثناء تحويل الإشارة. لذلك ، فإن الصوت الذي يتم إنتاجه بواسطة الراديو التناظري يكون له دائمًا بعض التشويه. قد يتم إعادة إنتاج الصوت تمامًا ، على الرغم من التغييرات ، لكن الخلفية ستكون هسهسة أو حتى نوعًا من الأزيز الناجم عن التداخل. كلما كان الاستقبال أقل ثقة ، كلما كانت تأثيرات الضوضاء الخارجية أعلى صوتًا وأكثر تميزًا.

بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع الإشارة التناظرية الأرضية بدرجة حماية ضعيفة جدًا من الوصول غير المصرح به. بالنسبة لمحطات الإذاعة العامة ، هذا بالطبع لا يهم. ولكن أثناء استخدام الأول الهواتف المحمولةكانت هناك لحظة غير سارة مرتبطة بحقيقة أن أي راديو خارجي تقريبًا يمكن ضبطه بسهولة على الموجة الصحيحة للتنصت على محادثتك الهاتفية.

التناظرية لها مثل هذه العيوب. البث. بسببها ، على سبيل المثال ، يعد التلفزيون بأن يصبح رقميًا بالكامل في وقت قصير نسبيًا.

تعتبر الاتصالات والبث الرقمي أكثر مناعة ضد التداخل و تأثيرات خارجية. الشيء هو أنه عند استخدام "الأرقام" ، يتم تشفير الإشارة التناظرية من الميكروفون في محطة الإرسال إلى رمز رقمي. لا ، بالطبع ، لا ينتشر تدفق الأرقام والأرقام في الفضاء المحيط. إنه فقط صوت تردد معين وحجم معين يتم تعيين رمز من نبضات الراديو. يتم تحديد مدة وتواتر النبضات مسبقًا - وهي نفسها لكل من المرسل والمستقبل. يتوافق وجود النبضة مع واحد ، والغياب يتوافق مع الصفر. لذلك ، يسمى هذا الاتصال "رقمي".

يسمى الجهاز الذي يحول الإشارة التناظرية إلى رمز رقمي المحول التناظري إلى الرقمي (ADC). وجهاز مثبت في جهاز الاستقبال يقوم بتحويل الرمز إلى إشارة تناظرية تتوافق مع صوت صديقك في السماعة الهاتف الخلوييُطلق على معيار GSM اسم "المحول الرقمي إلى التناظري" (DAC).

أثناء إرسال إشارة رقمية ، يتم استبعاد الأخطاء والتشوهات عمليًا. إذا أصبح الدافع أقوى قليلاً ، أو أطول ، أو العكس ، فسيظل يتعرف عليه النظام كوحدة. والصفر سيبقى صفرًا ، حتى لو كان بعضها عشوائيًا اشارة ضعيفة. بالنسبة إلى ADC و DAC ، لا توجد قيم أخرى غير 0.2 أو 0.9 - فقط صفر وواحد. لذلك ، فإن التداخل في الاتصالات الرقمية والبث ليس له أي تأثير تقريبًا.

علاوة على ذلك ، فإن "الرقم" محمي بشكل أكبر من الوصول غير المصرح به. في الواقع ، لكي تتمكن DAC للجهاز من فك تشفير الإشارة ، من الضروري أن "يعرف" كود فك التشفير. يمكن أيضًا لـ ADC ، جنبًا إلى جنب مع الإشارة ، نقل العنوان الرقمي للجهاز المحدد كجهاز استقبال. وبالتالي ، حتى إذا تم اعتراض إشارة الراديو ، فلا يمكن التعرف عليها بسبب عدم وجود جزء على الأقل من الكود. هذا ينطبق بشكل خاص على الاتصالات الخلوية المتنقلة.

لذا ، هنا الاختلافات بين الإشارات الرقمية والتناظرية:

1) يمكن أن تتشوه الإشارة التناظرية عن طريق التداخل ، ويمكن أن تتشابك الإشارة الرقمية تمامًا مع التداخل ، أو تأتي بدون تشويه. الإشارة الرقمية إما أن تكون موجودة بالضبط ، أو غائبة تمامًا (إما صفر أو واحد).

2) الإشارة التناظرية متاحة للإدراك من قبل جميع الأجهزة التي تعمل على نفس مبدأ جهاز الإرسال. يتم ترميز الإشارة الرقمية بشكل آمن ويصعب اعتراضها إذا لم تكن مخصصة لك.

الإشارة التناظرية هي إشارة بيانات يتم فيها وصف كل معلمة من المعلمات الممثلة بدالة زمنية ومجموعة مستمرة من القيم الممكنة.

هناك فضاءان للإشارات - الفضاء L (إشارات مستمرة) ، والفضاء l (L صغير) - فضاء التسلسلات. الفضاء l (L صغير) هو مساحة معاملات فورييه (مجموعة معدودة من الأرقام تحدد وظيفة مستمرة على فاصل محدود من مجال التعريف) ، الفضاء L هو مساحة الإشارات المستمرة (التناظرية) في المجال من التعريف. في ظل ظروف معينة ، يتم تعيين المساحة L بشكل فريد إلى الفضاء l (على سبيل المثال ، أول نظريتين لتقدير Kotelnikov).

يتم وصف الإشارات التناظرية من خلال وظائف مستمرة للوقت ، وهذا هو سبب الإشارة إلى الإشارة التناظرية أحيانًا على أنها إشارة مستمرة. تتعارض الإشارات التناظرية مع الإشارات المنفصلة (الكمية والرقمية). أمثلة للمسافات المستمرة والكميات الفيزيائية المقابلة:

مباشر: الجهد الكهربائي

المحيط: موضع الدوار ، أو العجلة ، أو الترس ، أو عقارب الساعة التناظرية ، أو طور إشارة الناقل

المقطع: موضع مكبس ، أو ذراع تحكم ، أو مقياس حرارة سائل أو إشارة كهربائية محدودة السعة في فضاءات متعددة الأبعاد مختلفة: اللون ، إشارة معدلة التربيع.

خصائص الإشارات التناظرية هي إلى حد كبير عكس تلك الخاصة بالإشارات الكمية أو الرقمية.

إن عدم وجود مستويات إشارة منفصلة يمكن تمييزها بوضوح عن بعضها البعض يجعل من المستحيل تطبيق مفهوم المعلومات على وصفها بالشكل الذي يتم فهمه به في التقنيات الرقمية. "كمية المعلومات" الواردة في قراءة واحدة ستكون محدودة فقط من خلال النطاق الديناميكي لأداة القياس.

لا فائض. من استمرارية مساحة القيمة ، يترتب على ذلك أن أي تداخل يتم إدخاله في الإشارة لا يمكن تمييزه عن الإشارة نفسها ، وبالتالي لا يمكن استعادة السعة الأصلية. في الواقع ، الترشيح ممكن ، على سبيل المثال ، عن طريق طرق التردد ، إذا كانت أي معلومات إضافية حول خصائص هذه الإشارة معروفة (على وجه الخصوص ، نطاق التردد).

طلب:

غالبًا ما تُستخدم الإشارات التناظرية لتمثيل الكميات الفيزيائية المتغيرة باستمرار. على سبيل المثال ، تحمل الإشارة الكهربائية التناظرية المأخوذة من ازدواج حراري معلومات حول تغير في درجة الحرارة ، وإشارة من ميكروفون حول التغيرات السريعة في الضغط في موجة صوتية ، وما إلى ذلك.

2.2 الإشارة الرقمية

الإشارة الرقمية هي إشارة بيانات يتم فيها وصف كل معلمة من المعلمات الممثلة بدالة زمنية منفصلة ومجموعة محدودة من القيم الممكنة.

الإشارات هي نبضات كهربائية أو ضوئية منفصلة. بهذه الطريقة ، تُستخدم السعة الكاملة لقناة الاتصال لإرسال إشارة واحدة. تستخدم الإشارة الرقمية النطاق الترددي الكامل للكابل. النطاق الترددي هو الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى للتردد الذي يمكن إرساله عبر كبل. يرسل كل جهاز في مثل هذه الشبكات البيانات في كلا الاتجاهين ، ويمكن للبعض الآخر استقبال وإرسال البيانات في نفس الوقت. ترسل أنظمة النطاق الضيق (النطاق الأساسي) البيانات في شكل إشارة رقمية أحادية التردد.

يصعب نقل الإشارة الرقمية المنفصلة عبر مسافات طويلة أكثر من الإشارة التناظرية ، لذلك يتم تشكيلها مسبقًا على جانب المرسل وإزالة تشكيلها على جانب مستقبل المعلومات. يمكن أن يؤدي استخدام الخوارزميات لفحص واستعادة المعلومات الرقمية في الأنظمة الرقمية إلى زيادة موثوقية نقل المعلومات بشكل كبير.

تعليق. يجب ألا يغيب عن البال أن الإشارة الرقمية الحقيقية هي ، بطبيعتها المادية ، تناظرية. بسبب الضوضاء والتغيرات في معلمات خطوط النقل ، فإن لها تقلبات في السعة والطور / التردد (الارتعاش) والاستقطاب. لكن هذه الإشارة التناظرية (النبضة والمنفصلة) تتمتع بخصائص الرقم. نتيجة لذلك ، يصبح من الممكن استخدام الطرق العددية لمعالجتها (معالجة الكمبيوتر).

مباشر: الجهد الكهربائي

المحيط: موضع الدوار ، أو العجلة ، أو الترس ، أو عقارب الساعة التناظرية ، أو طور إشارة الناقل

خصائص الإشارات التناظرية هي إلى حد كبير عكس تلك الخاصة بالإشارات الكمية أو الرقمية.

طلب:

2.2 الإشارة الرقمية

ليس من الضروري على الإطلاق أن يعرف المستهلك البسيط طبيعة الإشارات. لكن في بعض الأحيان تحتاج إلى معرفة الفرق بين التناظرية و التنسيقات الرقميةمن أجل الاقتراب من اختيار خيار أو آخر بعيون مفتوحة ، لأنه يشاع اليوم أن وقت التقنيات التناظرية قد مضى ، ويتم استبدالها بأخرى رقمية. يجب أن تفهم الفرق لتعرف ماذا نغادر وماذا نتوقع.

إشارة تناظرية- هذه إشارة مستمرة ، لها عدد لا حصر له من البيانات القريبة من حيث القيمة ضمن الحد الأقصى ، وجميع معلماتها موصوفة بواسطة متغير يعتمد على الوقت.

الإشارات الرقمية- هذه إشارة منفصلة ، موصوفة بوظيفة زمنية منفصلة ، على التوالي ، في كل لحظة زمنية ، يكون لمقدار اتساع الإشارة قيمة محددة بدقة.

أظهرت الممارسة أنه مع الإشارات التناظرية ، يمكن التداخل ، والذي يتم التخلص منه بإشارة رقمية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للرقمية استعادة البيانات الأصلية. مع الإشارة التناظرية المستمرة ، يمر الكثير من المعلومات ، وغالبًا ما تكون زائدة عن الحاجة. بدلاً من تناظري واحد ، يمكن نقل العديد من تلك الرقمية.

اليوم ، يهتم المستهلك بمسألة التلفزيون ، لأنه في هذا السياق يتم في الغالب نطق عبارة "الانتقال إلى إشارة رقمية". في هذه الحالة ، يمكن اعتبار التناظرية من بقايا الماضي ، ولكن هذا هو بالضبط ما تقبله التكنولوجيا الحالية ، وهناك حاجة إلى تقنية خاصة لتلقي الرقمية. بالطبع ، فيما يتعلق بظهور وتوسع استخدام "الأرقام" ، فإنهم يفقدون شعبيتهم السابقة.

مزايا وعيوب أنواع الإشارات

يلعب الأمن دورًا مهمًا في تقييم معلمات إشارة معينة. طبيعة مختلفة للتأثير ، والتدخلات الخارجية تجعل الإشارة التناظرية أعزل. مع الرقمية ، يتم استبعاد هذا لأنه مشفر من نبضات الراديو. بالنسبة للمسافات الطويلة ، يكون إرسال الإشارات الرقمية معقدًا ، فمن الضروري استخدام مخططات التشكيل وإزالة التشكيل.

تلخيص ، يمكننا أن نقول ذلك الفرق بين الإشارة التناظرية والرقميةيتألف من:

في استمرارية التناظرية والتحفظ الرقمي ؛
أكثر عرضة للتدخل في الإرسال التناظري ؛
في تكرار الإشارة التناظرية ؛
في قدرة الرقمية على تصفية التداخل واستعادة المعلومات الأصلية ؛
في إرسال إشارة رقمية بشكل مشفر. يتم استبدال إشارة تناظرية واحدة بعدة إشارات رقمية.

كثيرًا ما نسمع تعريفات مثل الإشارات "الرقمية" أو "المنفصلة" ، فما الفرق بينها وبين "التناظرية"؟

يتمثل جوهر الاختلاف في أن الإشارة التناظرية مستمرة في الوقت المناسب (الخط الأزرق) ، بينما تتكون الإشارة الرقمية من مجموعة محدودة من الإحداثيات (النقاط الحمراء). إذا تم تقليل كل شيء إلى إحداثيات ، فإن أي جزء من الإشارة التناظرية يتكون من عدد لا حصر له من الإحداثيات.

بالنسبة للإشارة الرقمية ، توجد الإحداثيات على طول المحور الأفقي على فترات منتظمة ، وفقًا لتردد أخذ العينات. في تنسيق Audio-CD الشائع ، يكون هذا 44100 نقطة في الثانية. عموديًا ، تتوافق دقة ارتفاع الإحداثيات مع عمق البت للإشارة الرقمية ، بالنسبة إلى 8 بتات تكون 256 مستوى ، و 16 بت = 65536 و 24 بت = 16777216 مستوى. كلما زاد عمق البت (عدد المستويات) ، كلما اقتربت الإحداثيات العمودية من الموجة الأصلية.

المصادر التناظرية هي: أشرطة الفينيل والصوت. المصادر الرقمية هي: CD-Audio و DVD-Audio و SA-CD (DSD) والملفات بتنسيقات WAVE و DSD (بما في ذلك مشتقات APE و Flac و Mp3 و Ogg وما إلى ذلك).

مزايا وعيوب الإشارة التناظرية

تتمثل ميزة الإشارة التناظرية في أنها في شكل تناظري ندرك الصوت بأذاننا. وعلى الرغم من أن نظامنا السمعي يحول تيار الصوت المدرك إلى شكل رقمي وينقله إلى الدماغ بهذا الشكل ، إلا أن العلم والتكنولوجيا لم يصل بعد إلى إمكانية ربط المشغلات ومصادر الصوت الأخرى مباشرة بهذا الشكل. يتم الآن إجراء بحث مماثل بشكل نشط للأشخاص ذوي الإعاقة ، ونحن نتمتع بصوت تناظري حصريًا.

عيب الإشارة التناظرية هو القدرة على تخزين الإشارة ونقلها وتكرارها. عند التسجيل على شريط أو فينيل ، ستعتمد جودة الإشارة على خصائص الشريط أو الفينيل. بمرور الوقت ، يتم إزالة المغناطيسية من الشريط وتتدهور جودة الإشارة المسجلة. كل قراءة تدمر الوسيط تدريجيًا ، والكتابة تؤدي إلى تشويه إضافي ، حيث تتم إضافة انحرافات إضافية بواسطة الوسيط التالي (شريط أو فينيل) ، أجهزة القراءة والتسجيل ونقل الإشارات.

يشبه عمل نسخة من إشارة تناظرية التقاط صورة فوتوغرافية لنسخها مرة أخرى.

مزايا وعيوب الإشارة الرقمية

تشمل مزايا الإشارة الرقمية الدقة في نسخ دفق الصوت ونقله ، حيث لا يختلف الأصل عن النسخة.

يمكن اعتبار العيب الرئيسي أن الإشارة في الشكل الرقمي هي مرحلة وسيطة وستعتمد دقة الإشارة التناظرية النهائية على مدى دقة وصف الموجة الصوتية بواسطة الإحداثيات. من المنطقي تمامًا أنه كلما زاد عدد النقاط وكلما زادت دقة الإحداثيات ، زادت دقة الموجة. ولكن لا يوجد حتى الآن إجماع على عدد الإحداثيات ودقة البيانات الكافية للقول إن التمثيل الرقمي للإشارة كافٍ لاستعادة الإشارة التناظرية بدقة ، والتي لا يمكن تمييزها عن الأصل من خلال آذاننا.

من حيث أحجام البيانات ، تبلغ سعة شريط الصوت التناظري التقليدي حوالي 700-1.1 ميجابايت فقط ، بينما يحتوي القرص المضغوط التقليدي على 700 ميجابايت. هذا يعطي فكرة عن الحاجة إلى شركات النقل سعة كبيرة. وهذا يؤدي إلى حرب تنازلات منفصلة بمتطلبات مختلفة لعدد نقاط الوصف ودقة الإحداثيات.

حتى الآن ، يعتبر تمثيل موجة صوتية بتردد أخذ عينات يبلغ kHz 44،1 وعمق بت 16 بتة كافيًا حتى الآن. مع معدل أخذ العينات البالغ 44.1 كيلو هرتز ، يمكن استعادة إشارة تصل إلى 22 كيلو هرتز. كما تظهر الدراسات النفسية الصوتية ، فإن الزيادة الإضافية في معدل أخذ العينات بالكاد ملحوظة ، ولكن الزيادة في عمق البت تعطي تحسنًا شخصيًا.

كيف تبني DACs موجة

DAC هو محول رقمي إلى تمثيلي ، وهو عنصر يحول الصوت الرقمي إلى تناظري. سنلقي نظرة سطحية على المبادئ الأساسية. إذا أظهرت التعليقات اهتمامًا بالنظر في عدد من النقاط بمزيد من التفصيل ، فسيتم إصدار مادة منفصلة.

Multibit DACs

في كثير من الأحيان ، يتم تمثيل الموجة كخطوات ، ويرجع ذلك إلى بنية الجيل الأول من DACs R-2R متعددة البتات ، والتي تعمل بشكل مشابه لمحول من مرحل.

يتلقى إدخال DAC قيمة الإحداثي الرأسي التالي وفي كل دورة يقوم بتبديل مستوى التيار (الجهد) إلى المستوى المقابل حتى التغيير التالي.

على الرغم من أنه يُعتقد أن الأذن البشرية لا تسمع أعلى من 20 كيلو هرتز ، ووفقًا لنظرية نيكويست من الممكن استعادة إشارة تصل إلى 22 كيلو هرتز ، يبقى السؤال حول جودة هذه الإشارة بعد الاستعادة. في منطقة التردد العالي ، عادة ما يكون شكل الموجة "المتدرجة" الناتجة بعيدة عن الشكل الأصلي. أسهل طريقة للخروج من الموقف هي زيادة معدل أخذ العينات عند التسجيل ، ولكن هذا يؤدي إلى زيادة كبيرة وغير مرغوب فيها في حجم الملف.

خيار بديل هو زيادة معدل أخذ العينات بشكل مصطنع عند اللعب في DAC عن طريق إضافة قيم وسيطة. أولئك. نتخيل مسار موجة مستمر (خط منقط رمادي) يربط بسلاسة الإحداثيات الأصلية (النقاط الحمراء) ويضيف نقاطًا وسيطة على هذا الخط (أرجواني داكن).

مع زيادة تردد أخذ العينات ، من الضروري عادةً زيادة عمق البت أيضًا ، بحيث تكون الإحداثيات أقرب إلى الموجة التقريبية.

بفضل الإحداثيات الوسيطة ، من الممكن تقليل "الخطوات" وبناء موجة أقرب إلى الأصل.

عندما ترى وظيفة التعزيز من 44.1 إلى 192 كيلو هرتز في مشغل أو DAC خارجي ، فهي وظيفة لإضافة إحداثيات وسيطة ، وليس استعادة أو إنشاء صوت أعلى من 20 كيلو هرتز.

في البداية ، كانت هذه دوائر صغيرة منفصلة SRC قبل DAC ، والتي انتقلت بعد ذلك مباشرة إلى الدوائر الصغيرة DAC نفسها. يمكنك اليوم إيجاد حلول حيث تتم إضافة مثل هذه الدائرة الدقيقة إلى DACs الحديثة ، ويتم ذلك من أجل توفير بديل للخوارزميات المضمنة في DAC وأحيانًا الحصول على المزيد أفضل صوت(على سبيل المثال يتم ذلك في Hidizs AP100).

حدث رفض الصناعة الرئيسي لـ DACs متعددة البتات بسبب استحالة التطوير التكنولوجي الإضافي لمؤشرات الجودة مع تقنيات الإنتاج الحالية والتكلفة المرتفعة مقابل "تبديل" DACs ذات الخصائص المماثلة. ومع ذلك ، في منتجات Hi-End غالبًا ما يتم إعطاء الأفضلية إلى DACs القديمة متعددة البتات ، بدلاً من الحلول الجديدة ذات الخصائص الأفضل تقنيًا.

تبديل DACs

في أواخر السبعينيات ، انتشرت على نطاق واسع نسخة بديلة من DAC على أساس بنية "النبض" - "delta-sigma". مكنت تقنية DAC النبضية من ظهور محولات فائقة السرعة وسمحت باستخدام تردد ناقل عالٍ.

اتساع الإشارة هو متوسط قيمة اتساع النبضات (يشير اللون الأخضر إلى نبضات متساوية الاتساع ، ويشير الأبيض إلى الموجة الصوتية النهائية).

على سبيل المثال ، ستعطي سلسلة من ثماني دورات من خمس نبضات متوسط سعة (1 + 1 + 1 + 0 + 0 + 1 + 1 + 0) /8=0.625. كلما زاد تردد الموجة الحاملة ، زاد عدد النبضات التي تقع تحت التنعيم ويتم الحصول على قيمة اتساع أكثر دقة. هذا جعل من الممكن تقديم دفق الصوت في شكل بت واحد مع نطاق ديناميكي واسع.

يمكن إجراء حساب المتوسط باستخدام مرشح تناظري تقليدي ، وإذا تم تطبيق مجموعة النبضات هذه مباشرة على السماعة ، فسنحصل على صوت عند الخرج ، ولن يتم إعادة إنتاج الترددات العالية جدًا بسبب القصور الذاتي الكبير للباعث. تعمل مضخمات PWM في الفئة D وفقًا لهذا المبدأ ، حيث لا يتم إنشاء كثافة طاقة النبضات من خلال عددها ، ولكن من خلال مدة كل نبضة (وهي أسهل في التنفيذ ، ولكن لا يمكن وصفها برمز ثنائي بسيط).

يمكن اعتبار DAC متعدد البتات كطابعة قادرة على تطبيق ألوان Pantone. Delta-Sigma هي طابعة نافثة للحبر ذات نطاق محدود من الألوان ، ولكن نظرًا لقدرتها على تطبيق نقاط صغيرة جدًا (مقارنة بطابعة قرن الوعل) ، نظرًا لاختلاف كثافة النقاط لكل وحدة سطح ، فإنها تنتج المزيد من الظلال.

في الصورة ، لا نرى عادةً نقاطًا فردية بسبب الدقة المنخفضة للعين ، ولكن فقط الدرجة المتوسطة. وبالمثل ، لا تسمع الأذن النبضات بشكل منفصل.

في النهاية ، مع التقنيات الحالية في DACs النبضية ، يمكنك الحصول على موجة قريبة من الموجة التي يجب الحصول عليها نظريًا عن طريق تقريب الإحداثيات الوسيطة.

وتجدر الإشارة إلى أنه بعد ظهور delta-sigma DAC ، اختفت أهمية رسم "الموجة الرقمية" بالخطوات ، لأن. لذا فإن DACs الحديثة لا تبني موجة بخطوات. يتم إنشاء إشارة منفصلة بشكل صحيح بنقاط متصلة بخط سلس.

هل تبديل DACs مثالي؟

لكن في الممارسة العملية ، ليس كل شيء وردية ، وهناك عدد من المشاكل والقيود.

لان نظرًا لأن الغالبية العظمى من السجلات يتم تخزينها في إشارة متعددة البتات ، فإن التحويل إلى إشارة نبضية على أساس من بت إلى بت يتطلب تردد ناقل عالٍ غير ضروري ، وهو ما لا تدعمه DACs الحديثة.

الوظيفة الأساسيةالنبضة الحديثة DAC هي ترجمة إشارة متعددة البتات إلى إشارة أحادية بت مع تردد ناقل منخفض نسبيًا مع هلاك البيانات. في الأساس ، هذه الخوارزميات هي التي تحدد جودة الصوت النهائية لـ DACs النبضية.

لتقليل مشكلة تردد الموجة الحاملة العالية ، يتم تقسيم التدفق الصوتي إلى عدة تدفقات أحادية البت ، حيث يكون كل قطار مسؤولاً عن مجموعة البتات الخاصة به ، والتي تعادل مضاعف تردد الموجة الحاملة من عدد التدفقات. تسمى هذه DACs دلتا سيغما متعددة بت.

اليوم ، اكتسب تبديل DAC فرصة جديدة للحياة في الدوائر المتكاملة عالية السرعة للأغراض العامة من NAD و Chord بسبب القدرة على برمجة خوارزميات التحويل بمرونة.

تنسيق DSD

بعد الاستخدام الواسع النطاق لـ delta-sigma DACs ، كان من المنطقي تمامًا أن يظهر تنسيق الشفرة الثنائية مباشرةً في تشفير دلتا سيغما. يسمى هذا التنسيق DSD (البث المباشر الرقمي).

لم يتم استخدام التنسيق على نطاق واسع لعدة أسباب. تبين أن تحرير الملفات بهذا التنسيق محدود بشكل غير ضروري: لا يمكنك مزج التدفقات وضبط مستوى الصوت وتطبيق التعادل. هذا يعني أنه بدون فقدان الجودة ، يمكنك فقط أرشفة التسجيلات التناظرية وإنتاج تسجيل بميكروفونين للعروض الحية دون مزيد من المعالجة. باختصار ، لا يمكنك كسب المال حقًا.

في مكافحة القرصنة ، لم تكن الأقراص المضغوطة SA (ولا تزال غير مدعومة) بواسطة أجهزة الكمبيوتر ، مما يجعل من المستحيل عمل نسخ منها. لا توجد نسخ - لا يوجد جمهور واسع. كان من الممكن تشغيل محتوى صوت DSD فقط من مشغل SA-CD منفصل من قرص خاص. إذا كان هناك معيار SPDIF لتنسيق PCM لنقل البيانات الرقمية من مصدر إلى DAC منفصل ، فلا يوجد معيار لتنسيق DSD وتم ترقيم النسخ المقرصنة الأولى من أقراص SA-CD من المخرجات التناظرية لـ SA- مشغلات الأقراص المضغوطة (على الرغم من أن الموقف يبدو سخيفًا ، ولكن في الواقع تم إصدار بعض التسجيلات فقط على SA-CD ، أو تم إجراء نفس التسجيل على قرص الصوت المضغوط عمداً بجودة رديئة للترويج لـ SA-CD).

جاءت نقطة التحول مع إصدار وحدات تحكم ألعاب SONY ، حيث تم نسخ قرص SA-CD تلقائيًا إلى محرك الأقراص الثابتة بوحدة التحكم قبل التشغيل. استفاد معجبو تنسيق DSD من ذلك. حفز ظهور التسجيلات المقرصنة السوق على إصدار DACs منفصلة لتشغيل تدفقات DSD. تدعم معظم DACs الخارجية التي تدعم DSD اليوم نقل بيانات USB باستخدام تنسيق DoP كتشفير إشارة رقمية منفصل عبر SPDIF.

ترددات الموجة الحاملة لـ DSD صغيرة نسبيًا ، 2.8 و 5.6 ميجاهرتز ، لكن دفق الصوت هذا لا يتطلب أي تحويل لإهلاك البيانات وهو منافس تمامًا للتنسيقات عالية الدقة مثل DVD-Audio.

لا توجد إجابة واضحة على سؤال أيهما أفضل ، DSP أم PCM. كل شيء يعتمد على جودة تنفيذ DAC معين وموهبة مهندس الصوت عند تسجيل الملف النهائي.

خلاصة عامة

الصوت التناظري هو ما نسمعه وننظر إليه على أنه العالم من حولنا بأعيننا. الصوت الرقمي عبارة عن مجموعة من الإحداثيات التي تصف الموجة الصوتية ، والتي لا يمكننا سماعها مباشرة دون التحويل إلى إشارة تمثيلية.

لا يمكن دبلجة الإشارة التناظرية المسجلة مباشرة على شريط صوتي أو فينيل دون فقدان الجودة ، بينما يمكن نسخ الموجة في التمثيل الرقمي شيئًا فشيئًا.

تنسيقات التسجيل الرقمي هي مقايضة ثابتة بين مقدار دقة الإحداثيات مقابل حجم الملف ، وأي إشارة رقمية ليست سوى تقريب للإشارة التناظرية الأصلية. ومع ذلك ، فإن المستويات المختلفة للتكنولوجيا لتسجيل وإعادة إنتاج إشارة رقمية وتخزينها على وسائط للإشارة التناظرية تعطي مزايا أكثر للتمثيل الرقمي للإشارة ، على غرار الكاميرا الرقمية مقابل كاميرا الفيلم.