디지털 및 아날로그 신호. 아날로그와 디지털 신호의 차이점

텔레비전이나 라디오 방송을 다룰 때뿐만 아니라 현대적인 유형커뮤니케이션에서 우리는 다음과 같은 용어를 자주 접하게 됩니다. « 아날로그 신호» 그리고 "디지털 신호". 전문가들에게는 이 단어에 미스터리가 없지만, 무지한 사람들에게는 "디지털"과 "아날로그"의 차이가 전혀 알려지지 않을 수도 있습니다. 한편, 매우 중요한 차이가 있습니다.

신호에 관해 이야기할 때 일반적으로 EMF를 유도하고 수신기 안테나에서 전류 변동을 일으키는 전자기 진동을 의미합니다. 이러한 진동을 기반으로 수신 장치(TV, 라디오, 워키토키 또는 휴대폰)는 화면에 표시할 이미지(비디오 신호가 있는 경우)와 이 비디오 신호에 수반되는 사운드에 대한 "아이디어"를 형성합니다. .


어떤 경우든 라디오 방송국이나 휴대폰 기지국의 신호는 디지털과 아날로그 형태로 나타날 수 있습니다. 예를 들어 소리 자체는 결국 아날로그 신호입니다. 라디오 방송국에서는 마이크를 통해 수신된 소리가 앞서 언급한 전자기파로 변환됩니다. 소리 주파수가 높을수록 출력 진동 주파수가 높아지고, 스피커가 말하는 소리가 커질수록 진폭도 커집니다.

결과적인 전자기 진동 또는 파동은 송신 안테나를 사용하여 우주로 전파됩니다. 전파가 저주파 간섭으로 막히지 않고 서로 다른 라디오 방송국이 서로 간섭하지 않고 병렬로 작동할 수 있도록 소리의 영향으로 인한 진동이 합산됩니다. 즉 "중첩"됩니다. 일정한 주파수를 갖는 다른 진동에 대해. 마지막 주파수는 일반적으로 "반송파"라고 불리며 라디오 방송국의 아날로그 신호를 "잡기" 위해 라디오 수신기를 조정하는 것을 인식하는 것입니다.

수신기에서는 반대 과정이 발생합니다. 반송파 주파수가 분리되고 안테나에서 수신된 전자기 진동이 소리 진동으로 변환되고 아나운서의 친숙한 음성이 스피커에서 들립니다.

이전 과정에서 소리 신호라디오 방송국에서 수신기까지 어떤 일이든 일어날 수 있습니다. 제3자 간섭이 발생할 수 있고, 주파수와 진폭이 변경될 수 있으며, 이는 물론 라디오에서 생성되는 사운드에 영향을 미칩니다. 마지막으로, 송신기와 수신기 모두 신호 변환 중에 약간의 오류가 발생합니다. 따라서 아날로그 라디오에서 재생되는 사운드에는 항상 약간의 왜곡이 있습니다. 변경에도 불구하고 음성이 완전히 재생될 수 있지만 간섭으로 인해 배경에서 쉭쉭거리는 소리가 들리거나 심지어 약간의 쌕쌕거림이 들릴 수도 있습니다. 수신 신뢰성이 낮을수록 이러한 외부 소음 효과는 더 크고 뚜렷해집니다.

또한, 지상파 아날로그 신호는 무단 접근에 대한 보호 수준이 매우 약합니다. 물론 공영 라디오 방송국의 경우 이는 아무런 차이가 없습니다. 하지만 첫 번째를 사용하는 동안 휴대폰거의 모든 타사 라디오 수신기가 원하는 파장으로 쉽게 조정되어 전화 대화를 도청할 수 있다는 사실과 관련된 불쾌한 순간이 있었습니다.

아날로그에는 이러한 단점이 있습니다. 방송. 예를 들어, 그들 때문에 텔레비전은 상대적으로 짧은 시간 내에 완전히 디지털화될 것을 약속합니다.

디지털 통신과 방송은 간섭과 전파로부터 더 안전한 것으로 간주됩니다. 외부 영향. 문제는 "디지털"을 사용할 때 전송 스테이션의 마이크에서 나오는 아날로그 신호가 디지털 코드로 암호화된다는 것입니다. 아니요, 물론 숫자와 숫자의 흐름이 주변 공간으로 퍼지지는 않습니다. 간단히 말해서, 특정 주파수와 음량의 소리에 무선 펄스 코드가 할당됩니다. 펄스의 지속 시간과 주파수는 미리 결정됩니다. 이는 송신기와 수신기 모두 동일합니다. 충동의 존재는 1에 해당하고 부재는 0에 해당합니다. 따라서 이러한 커뮤니케이션을 '디지털'이라고 합니다.

아날로그 신호를 디지털 코드로 변환하는 장치를 '코드'라고 합니다. 아날로그-디지털 변환기(ADC). 수신기에 장착되어 스피커에서 친구의 목소리에 해당하는 코드를 아날로그 신호로 변환하는 장치 휴대폰 GSM 표준을 "디지털-아날로그 변환기"(DAC)라고 합니다.

디지털 신호 전송 중에 오류와 왜곡이 사실상 제거됩니다. 충동이 조금 더 강해지거나 길어지거나 그 반대가 되어도 시스템에서는 여전히 하나의 단위로 인식됩니다. 그리고 임의의 이벤트가 그 자리에 나타나더라도 0은 0으로 유지됩니다. 약한 신호. ADC와 DAC의 경우 0.2나 0.9 같은 다른 값은 없고 0과 1만 있습니다. 따라서 간섭은 디지털 통신 및 방송에 거의 영향을 미치지 않습니다.

또한, "디지털"은 무단 액세스로부터 더욱 안전하게 보호됩니다. 결국, 장치의 DAC가 신호를 해독하려면 해독 코드를 "알고" 있어야 합니다. ADC는 신호와 함께 수신기로 선택된 장치의 디지털 주소를 전송할 수도 있습니다. 따라서 무선 신호를 가로채더라도 코드의 일부라도 없으면 이를 인식할 수 없습니다. 이는 특히 모바일 셀룰러 통신에 해당됩니다.

그럼 여기요 디지털 신호와 아날로그 신호의 차이점:

1) 아날로그 신호는 간섭으로 인해 왜곡될 수 있고, 디지털 신호는 간섭으로 인해 완전히 막히거나 왜곡 없이 도달할 수 있습니다. 디지털 신호는 확실히 존재하거나 전혀 존재하지 않습니다(0 또는 1).

2) 아날로그 신호는 송신기와 동일한 원리로 작동하는 모든 장치에 액세스할 수 있습니다. 디지털 신호는 코드로 안전하게 보호되며 사용자에게 적합하지 않은 경우 가로채기가 어렵습니다.

아날로그 신호는 각 대표 매개변수가 시간 함수와 가능한 값의 연속적인 집합으로 설명되는 데이터 신호입니다.

신호에는 두 개의 공간이 있습니다. 공간 L(연속 신호)과 공간 l(L 소형) - 시퀀스 공간입니다. 공간 l(L small)은 푸리에 계수(정의 영역의 유한 간격에서 연속 함수를 정의하는 셀 수 있는 숫자 집합)의 공간이고, 공간 L은 영역에 걸쳐 연속(아날로그) 신호의 공간입니다. 정의의. 특정 조건에서 공간 L은 공간 l에 고유하게 매핑됩니다(예: 처음 두 Kotelnikov 이산화 정리).

아날로그 신호는 시간의 연속 함수로 설명되므로 아날로그 신호를 연속 신호라고도 합니다. 아날로그 신호는 이산(양자화, 디지털) 신호와 대조됩니다. 연속 공간과 해당 물리량의 예:

    직접: 전기 전압

    원: 로터, 휠, 기어, 아날로그 시계 바늘의 위치 또는 반송파 신호의 위상

    세그먼트: 피스톤의 위치, 제어 레버, 액체 온도계 또는 진폭이 제한된 전기 신호 다양한 다차원 공간: 색상, 직교 변조 신호.

아날로그 신호의 특성은 양자화된 신호나 디지털 신호의 특성과 대체로 반대입니다.

명확하게 구별되는 개별 신호 레벨이 없기 때문에 정보를 설명하기 위해 디지털 기술에서 이해되는 형태로 정보 개념을 적용하는 것이 불가능합니다. 한 번의 판독에 포함된 "정보의 양"은 측정 장비의 동적 범위에 의해서만 제한됩니다.

중복이 없습니다. 값 공간의 연속성으로 인해 신호에 유입된 모든 노이즈는 신호 자체와 구별할 수 없으므로 원래 진폭을 복원할 수 없습니다. 실제로 이 신호의 속성(특히 주파수 대역)에 대한 추가 정보가 알려진 경우 주파수 방법 등을 통해 필터링이 가능합니다.

애플리케이션:

아날로그 신호는 지속적으로 변화하는 물리량을 나타내는 데 자주 사용됩니다. 예를 들어, 열전대에서 가져온 아날로그 전기 신호는 온도 변화에 대한 정보를 전달하고, 마이크의 신호는 음파의 급격한 압력 변화에 대한 정보를 전달합니다.

2.2 디지털 신호

디지털 신호는 각각의 대표 매개변수가 이산 시간 함수와 유한한 가능한 값 세트로 설명되는 데이터 신호입니다.

신호는 개별 전기 또는 광 펄스입니다. 이 방법을 사용하면 통신 채널의 전체 용량을 사용하여 하나의 신호를 전송합니다. 디지털 신호는 전체 케이블 대역폭을 사용합니다. 대역폭은 케이블을 통해 전송할 수 있는 최대 주파수와 최소 주파수의 차이입니다. 이러한 네트워크의 각 장치는 양방향으로 데이터를 전송하며 일부는 동시에 수신하고 전송할 수 있습니다. 협대역 시스템(기저대역)은 단일 주파수의 디지털 신호 형태로 데이터를 전송합니다.

개별 디지털 신호는 아날로그 신호보다 장거리 전송이 더 어렵기 때문에 송신기 측에서는 사전 변조되고 정보 수신기 측에서는 복조됩니다. 디지털 시스템에서 디지털 정보를 확인하고 복원하는 알고리즘을 사용하면 정보 전송의 신뢰성을 크게 높일 수 있습니다.

논평. 실제 디지털 신호는 물리적 특성상 아날로그라는 점을 명심해야 합니다. 잡음과 전송선 매개변수의 변화로 인해 진폭, 위상/주파수(지터) 및 편파가 변동됩니다. 그러나 이 아날로그 신호(펄스 및 이산 신호)에는 숫자의 속성이 부여됩니다. 결과적으로 수치적 방법(컴퓨터 처리)을 사용하여 처리하는 것이 가능해집니다.

아날로그 신호는 각 대표 매개변수가 시간 함수와 가능한 값의 연속적인 집합으로 설명되는 데이터 신호입니다.

신호에는 두 개의 공간이 있습니다. 공간 L(연속 신호)과 공간 l(L 소형) - 시퀀스 공간입니다. 공간 l(L small)은 푸리에 계수(정의 영역의 유한 간격에서 연속 함수를 정의하는 셀 수 있는 숫자 집합)의 공간이고, 공간 L은 영역에 걸쳐 연속(아날로그) 신호의 공간입니다. 정의의. 특정 조건에서 공간 L은 공간 l에 고유하게 매핑됩니다(예: 처음 두 Kotelnikov 이산화 정리).

아날로그 신호는 시간의 연속 함수로 설명되므로 아날로그 신호를 연속 신호라고도 합니다. 아날로그 신호는 이산(양자화, 디지털) 신호와 대조됩니다. 연속 공간과 해당 물리량의 예:

    직접: 전기 전압

    원: 로터, 휠, 기어, 아날로그 시계 바늘의 위치 또는 반송파 신호의 위상

    세그먼트: 피스톤의 위치, 제어 레버, 액체 온도계 또는 진폭이 제한된 전기 신호 다양한 다차원 공간: 색상, 직교 변조 신호.

아날로그 신호의 특성은 양자화된 신호나 디지털 신호의 특성과 대체로 반대입니다.

명확하게 구별되는 개별 신호 레벨이 없기 때문에 정보를 설명하기 위해 디지털 기술에서 이해되는 형태로 정보 개념을 적용하는 것이 불가능합니다. 한 번의 판독에 포함된 "정보의 양"은 측정 장비의 동적 범위에 의해서만 제한됩니다.

중복이 없습니다. 값 공간의 연속성으로 인해 신호에 유입된 모든 노이즈는 신호 자체와 구별할 수 없으므로 원래 진폭을 복원할 수 없습니다. 실제로 이 신호의 속성(특히 주파수 대역)에 대한 추가 정보가 알려진 경우 주파수 방법 등을 통해 필터링이 가능합니다.

애플리케이션:

아날로그 신호는 지속적으로 변화하는 물리량을 나타내는 데 자주 사용됩니다. 예를 들어, 열전대에서 가져온 아날로그 전기 신호는 온도 변화에 대한 정보를 전달하고, 마이크의 신호는 음파의 급격한 압력 변화에 대한 정보를 전달합니다.

2.2 디지털 신호

디지털 신호는 각각의 대표 매개변수가 이산 시간 함수와 유한한 가능한 값 세트로 설명되는 데이터 신호입니다.

신호는 개별 전기 또는 광 펄스입니다. 이 방법을 사용하면 통신 채널의 전체 용량을 사용하여 하나의 신호를 전송합니다. 디지털 신호는 전체 케이블 대역폭을 사용합니다. 대역폭은 케이블을 통해 전송할 수 있는 최대 주파수와 최소 주파수의 차이입니다. 이러한 네트워크의 각 장치는 양방향으로 데이터를 전송하며 일부는 동시에 수신하고 전송할 수 있습니다. 협대역 시스템(기저대역)은 단일 주파수의 디지털 신호 형태로 데이터를 전송합니다.

개별 디지털 신호는 아날로그 신호보다 장거리 전송이 더 어렵기 때문에 송신기 측에서는 사전 변조되고 정보 수신기 측에서는 복조됩니다. 디지털 시스템에서 디지털 정보를 확인하고 복원하는 알고리즘을 사용하면 정보 전송의 신뢰성을 크게 높일 수 있습니다.

논평. 실제 디지털 신호는 물리적 특성상 아날로그라는 점을 명심해야 합니다. 잡음과 전송선 매개변수의 변화로 인해 진폭, 위상/주파수(지터) 및 편파가 변동됩니다. 그러나 이 아날로그 신호(펄스 및 이산 신호)에는 숫자의 속성이 부여됩니다. 결과적으로 수치적 방법(컴퓨터 처리)을 사용하여 처리하는 것이 가능해집니다.

단순한 소비자는 신호의 성격이 무엇인지 알 필요가 없습니다. 하지만 때로는 아날로그와 아날로그의 차이점을 알아야 할 때도 있습니다. 디지털 형식, 열린 눈으로 하나 또는 다른 옵션의 선택에 접근하기 위해 오늘날 아날로그 기술의 시대가 지났고 디지털 기술로 대체되고 있다고 들었습니다. 무엇을 남기고 무엇을 기대하는지 알 수 있도록 차이점을 이해해야 합니다.

신호 아날로그- 이는 최대값 내에서 값이 가까운 무한한 수의 데이터를 갖는 연속 신호이며 모든 매개변수는 시간 종속 변수로 설명됩니다.

디지털 신호- 이는 별도의 시간 함수로 설명되는 별도의 신호이므로 각 순간에 신호의 진폭은 엄격하게 정의된 값을 갖습니다.

실제로 아날로그 신호를 사용하면 간섭이 발생할 수 있으며 디지털 신호를 사용하면 간섭을 제거할 수 있는 것으로 나타났습니다. 또한 디지털은 원본 데이터를 복원할 수 있다. 연속적인 아날로그 신호를 사용하면 불필요한 정보가 많이 전달되는 경우가 많습니다. 하나의 아날로그가 아닌 여러 개의 디지털을 전송할 수 있습니다.

오늘날 소비자는 텔레비전 문제에 관심이 있습니다. 이러한 맥락에서 "디지털 신호로 전환"이라는 문구가 자주 사용되기 때문입니다. 이 경우 아날로그는 과거의 유물이라고 할 수 있지만 기존 기술이 이를 받아들이고, 디지털을 수신하려면 특별한 것이 필요하다. 물론, '디지털'의 등장과 확산으로 인해 예전의 인기를 잃어가고 있습니다.

신호 유형의 장점과 단점

안전은 특정 신호의 매개변수를 평가하는 데 중요한 역할을 합니다. 다양한 유형의 영향, 외부 침입으로 인해 아날로그 신호가 무방비 상태가 됩니다. 디지털의 경우 이는 무선 펄스에서 인코딩되므로 제외됩니다. 장거리의 경우 디지털 신호의 전송이 복잡하므로 변조-복조 방식을 사용해야 합니다.

요약하자면 이렇게 말할 수 있다 아날로그 신호와 디지털 신호의 차이점이루어져 있다:

  • 아날로그의 연속성과 디지털의 이산성 속에서
  • 아날로그 전송 중에는 간섭이 발생할 가능성이 더 높습니다.
  • 아날로그 신호 중복성에서;
  • 디지털이 노이즈를 필터링하고 원래 정보를 복원하는 능력;
  • 인코딩된 형태의 디지털 신호 전송. 하나의 아날로그 신호가 여러 개의 디지털 신호로 대체됩니다.

우리는 "디지털" 또는 "이산형" 신호와 같은 정의를 자주 듣습니다. "아날로그"와의 차이점은 무엇입니까?

차이점의 본질은 아날로그 신호가 시간에 따라 연속적인(파란색 선) 반면, 디지털 신호는 제한된 좌표 세트(빨간색 점)로 구성된다는 것입니다. 모든 것을 좌표로 축소하면 아날로그 신호의 모든 세그먼트는 무한한 수의 좌표로 구성됩니다.

디지털 신호의 경우 가로축 좌표는 샘플링 주파수에 따라 일정한 간격으로 위치합니다. 일반적인 오디오-CD 형식에서 이는 초당 44100포인트입니다. 좌표 높이의 수직 정확도는 디지털 신호의 비트 깊이에 해당합니다. 8비트의 경우 256레벨, 16비트의 경우 = 65536, 24비트의 경우 = 16777216 레벨입니다. 비트 깊이(레벨 수)가 높을수록 수직 좌표가 원래 웨이브에 더 가까워집니다.

아날로그 소스는 비닐 및 오디오 카세트입니다. 디지털 소스는 CD-Audio, DVD-Audio, SA-CD(DSD) 및 WAVE 및 DSD 형식의 파일(APE, Flac, Mp3, Ogg 등의 파생물 포함)입니다.

아날로그 신호의 장점과 단점

아날로그 신호의 장점은 우리가 귀로 소리를 인식하는 것이 아날로그 형식이라는 것입니다. 그리고 우리의 청각 시스템이 인지된 사운드 스트림을 디지털 형식으로 변환하여 이 형식으로 뇌에 전송하지만 과학과 기술은 아직 플레이어와 기타 음원을 이 형식으로 직접 연결하는 지점에 도달하지 못했습니다. 현재 장애인을 위한 유사한 연구가 활발히 진행되고 있으며 우리는 오로지 아날로그 사운드만을 즐깁니다.

아날로그 신호의 단점은 신호를 저장, 전송 및 복제할 수 있다는 것입니다. 자기 테이프나 비닐에 녹음할 때 신호 품질은 테이프나 비닐의 특성에 따라 달라집니다. 시간이 지남에 따라 테이프의 자기가 사라지고 녹음된 신호의 품질이 저하됩니다. 각 읽기는 점차적으로 미디어를 파괴하고, 다시 쓰면 추가 왜곡이 발생하며, 다음 미디어(테이프 또는 비닐), 읽기, 쓰기 및 신호 전송 장치에 의해 추가 편차가 추가됩니다.

아날로그 신호를 복사하는 것은 사진을 다시 찍어 사진을 복사하는 것과 같습니다.

디지털 신호의 장점과 단점

디지털 신호의 장점에는 원본이 복사본과 다르지 않은 오디오 스트림을 복사하고 전송할 때의 정확성이 포함됩니다.

가장 큰 단점은 디지털 신호가 중간 단계이고 최종 아날로그 신호의 정확도는 음파가 좌표로 얼마나 상세하고 정확하게 설명되는지에 따라 달라진다는 것입니다. 지점이 많을수록, 좌표가 정확할수록 파동이 정확해진다는 것은 상당히 논리적입니다. 그러나 신호의 디지털 표현이 우리 귀로 원본과 구별할 수 없는 아날로그 신호를 정확하게 복원하는 데 충분하다고 말할 수 있을 만큼 좌표 수와 데이터 정확도가 어느 정도인지에 대해서는 여전히 합의가 이루어지지 않았습니다.

데이터 볼륨 측면에서 일반 아날로그 오디오 카세트의 용량은 약 700-1.1MB에 불과한 반면 일반 CD의 용량은 700MB입니다. 이는 캐리어의 필요성에 대한 아이디어를 제공합니다. 대용량. 그리고 이로 인해 설명 지점 수와 좌표 정확도에 대한 요구 사항이 다르기 때문에 별도의 타협 전쟁이 발생합니다.

오늘날에는 샘플링 주파수가 44.1kHz이고 비트 심도가 16비트인 음파를 표현하는 데 매우 충분한 것으로 간주됩니다. 44.1kHz의 샘플링 속도에서는 최대 22kHz의 신호를 재구성할 수 있습니다. 심리 음향학 연구에서 알 수 있듯이 샘플링 주파수가 더 증가하면 눈에 띄지 않지만 비트 심도가 증가하면 주관적인 개선이 이루어집니다.

DAC가 웨이브를 구축하는 방법

DAC는 디지털-아날로그 변환기(Digital-to-Analog Converter)로 디지털 사운드를 아날로그로 변환하는 부품이다. 우리는 기본 원리를 표면적으로 살펴보겠습니다. 의견이 여러 사항을 더 자세히 고려하는 데 관심이 있음을 나타내는 경우 별도의 자료가 공개됩니다.

멀티비트 DAC

파동은 계단으로 표현되는 경우가 많습니다. 이는 릴레이 스위치와 유사하게 작동하는 1세대 멀티 비트 R-2R DAC의 아키텍처 때문입니다.


DAC 입력은 다음 수직 좌표의 값을 수신하고 각 클록 사이클에서 다음 변경이 있을 때까지 전류(전압) 레벨을 적절한 레벨로 전환합니다.

인간의 귀는 20kHz 이하만 들을 수 있다고 믿고 있으며 Nyquist 이론에 따르면 신호를 22kHz로 복원하는 것이 가능하지만 복원 후 이 신호의 품질은 여전히 ​​문제로 남아 있습니다. 고주파수 영역에서 결과적인 "계단형" 파형은 일반적으로 원래 파형과 거리가 멀습니다. 이 상황을 해결하는 가장 쉬운 방법은 녹음 시 샘플링 속도를 높이는 것이지만 이로 인해 파일 크기가 심각하고 바람직하지 않게 증가합니다.


대안은 중간 값을 추가하여 DAC 재생 샘플링 속도를 인위적으로 높이는 것입니다. 저것들. 원래 좌표(빨간 점)를 부드럽게 연결하는 연속 파동 경로(회색 점선)를 상상하고 이 선(짙은 보라색)에 중간 지점을 추가합니다.

샘플링 주파수를 높일 때 일반적으로 좌표가 근사파에 가까워지도록 비트 심도를 높여야 합니다.


중간 좌표 덕분에 "단계"를 줄이고 원본에 더 가까운 파도를 만드는 것이 가능합니다.

플레이어나 외장 DAC에서 44.1~192kHz까지 부스트 기능을 보면 중간좌표를 추가하는 기능이지 20kHz 이상의 영역에서는 소리를 복원하거나 생성하는 것이 아니다.

처음에는 DAC 이전에 별도의 SRC 칩이었는데, 이후 DAC 칩 자체로 직접 마이그레이션되었습니다. 오늘날 이러한 칩이 최신 DAC에 추가되는 솔루션을 찾을 수 있습니다. 이는 DAC에 내장된 알고리즘에 대한 대안을 제공하고 때로는 더 많은 것을 얻기 위해 수행됩니다. 최고의 사운드(예를 들어 Hidizs AP100에서 수행됩니다).

업계에서 멀티비트 DAC를 거부하는 가장 큰 이유는 현재 생산 기술로는 품질 지표에 대한 추가 기술 개발이 불가능하고 비슷한 특성을 가진 "펄스" DAC에 비해 비용이 더 높기 때문입니다. 하지만 하이엔드 제품에서는 기술적으로 더 나은 특성을 갖춘 새로운 솔루션보다는 기존 멀티비트 DAC를 선호하는 경우가 많습니다.

DAC 전환

70년대 말에는 "펄스" 아키텍처를 기반으로 하는 DAC의 대체 버전인 "델타-시그마"가 널리 보급되었습니다. 펄스 DAC 기술은 초고속 스위치의 출현을 가능하게 했고 높은 반송파 주파수를 사용할 수 있게 해주었습니다.


신호 진폭은 펄스 진폭의 평균값입니다(동일한 진폭의 펄스는 녹색으로 표시되고 결과 음파는 흰색으로 표시됨).

예를 들어, 5개 펄스의 8개 사이클 시퀀스는 평균 진폭(1+1+1+0+0+1+1+0)/8=0.625를 제공합니다. 반송파 주파수가 높을수록 더 많은 펄스가 평활화되고 더 정확한 진폭 값이 얻어집니다. 이를 통해 넓은 동적 범위를 갖춘 1비트 형식으로 오디오 스트림을 제공할 수 있게 되었습니다.

평균화는 일반 아날로그 필터를 사용하여 수행할 수 있으며 이러한 펄스 세트가 스피커에 직접 적용되면 출력에서 ​​소리가 나고 이미 터의 높은 관성으로 인해 초고주파가 재생되지 않습니다. PWM 증폭기는 펄스의 에너지 밀도가 펄스 개수가 아니라 각 펄스의 지속 시간에 따라 생성되는 클래스 D에서 이 원리에 따라 작동합니다(구현하기는 더 쉽지만 간단한 이진 코드로는 설명할 수 없음).

멀티비트 DAC는 팬톤 잉크를 사용해 컬러를 적용할 수 있는 프린터라고 생각하면 된다. Delta-Sigma는 색상 범위가 제한된 잉크젯 프린터이지만 매우 작은 도트를 적용할 수 있는 능력(녹용 프린터에 비해)으로 인해 단위 표면당 도트 밀도가 다르기 때문에 더 많은 음영을 생성합니다.


이미지에서는 일반적으로 눈의 해상도가 낮기 때문에 개별 점은 표시되지 않고 평균 톤만 표시됩니다. 마찬가지로 귀는 자극을 개별적으로 듣지 않습니다.


궁극적으로 펄스형 DAC의 현재 기술을 사용하면 중간 좌표를 근사할 때 이론적으로 얻어지는 것과 가까운 파동을 얻는 것이 가능합니다.

델타-시그마 DAC의 출현 이후 단계적으로 "디지털 물결"을 그리는 관련성이 사라졌다는 점에 유의해야 합니다. 이것이 현대 DAC가 단계적으로 웨이브를 구축하지 않는 방식입니다. 부드러운 선으로 연결된 점들로 이산 신호를 구성하는 것이 옳습니다.

스위칭 DAC가 이상적입니까?

그러나 실제로 모든 것이 장밋빛인 것은 아니며 많은 문제와 한계가 있습니다.

왜냐하면 압도적인 수의 레코드가 멀티 비트 신호에 저장되기 때문에 "비트 대 비트" 원리를 사용하여 펄스 신호로 변환하려면 현대 DAC가 지원하지 않는 불필요하게 높은 반송파 주파수가 필요합니다.

주요 기능최신 펄스 DAC에는 데이터 데시메이션을 통해 멀티 비트 신호를 상대적으로 낮은 캐리어 주파수를 사용하는 단일 비트 신호로 변환하는 작업이 포함됩니다. 기본적으로 펄스 DAC의 최종 음질을 결정하는 것은 이러한 알고리즘입니다.

높은 반송파 주파수 문제를 줄이기 위해 오디오 스트림은 여러 개의 1비트 스트림으로 나누어지며, 여기서 각 스트림은 스트림 수의 반송파 주파수의 배수에 해당하는 비트 그룹을 담당합니다. 이러한 DAC를 멀티비트 델타-시그마라고 합니다.

오늘날 펄스형 DAC는 변환 알고리즘을 유연하게 프로그래밍할 수 있는 기능으로 인해 NAD 및 Chord 제품의 고속 범용 칩에 두 번째 바람을 불러일으켰습니다.

DSD 형식

델타-시그마 DAC가 널리 사용된 후, 바이너리 코드를 델타-시그마 인코딩에 직접 기록하는 형식이 등장한 것은 매우 논리적이었습니다. 이 형식을 DSD(Direct Stream Digital)라고 합니다.

이 형식은 여러 가지 이유로 널리 사용되지 않았습니다. 이 형식의 파일 편집은 불필요하게 제한되는 것으로 나타났습니다. 스트림을 혼합하거나 볼륨을 조정하거나 이퀄라이제이션을 적용할 수 없습니다. 즉, 품질 저하 없이 아날로그 녹음만 보관할 수 있으며 추가 처리 없이 라이브 공연의 2개 마이크 녹음을 생성할 수 있습니다. 한마디로 돈을 못 벌어요.

불법 복제와의 싸움에서 SA-CD 형식 디스크는 컴퓨터에서 지원되지 않았으며 지금도 지원되지 않으므로 복사본을 만드는 것이 불가능합니다. 사본 없음 – 광범위한 청중이 없습니다. 독점 디스크의 별도 SA-CD 플레이어에서만 DSD 오디오 콘텐츠를 재생할 수 있었습니다. PCM 형식의 경우 소스에서 별도의 DAC로의 디지털 데이터 전송을 위한 SPDIF 표준이 있는 경우 DSD 형식의 경우 표준이 없으며 SA-CD 디스크의 첫 번째 불법 복제 사본은 SA-의 아날로그 출력에서 ​​디지털화되었습니다. CD 플레이어(상황이 어리석은 것처럼 보이지만 실제로는 일부 녹음이 SA-CD로만 출시되었거나 오디오 CD의 동일한 녹음이 SA-CD를 홍보하기 위해 의도적으로 품질이 좋지 않음).

전환점은 SA-CD 디스크가 재생 전에 콘솔의 하드 드라이브에 자동으로 복사되는 SONY 게임 콘솔의 출시와 함께 발생했습니다. DSD 형식의 팬은 이를 활용했습니다. 불법 복제 녹음의 출현으로 인해 시장은 DSD 스트림 재생을 위한 별도의 DAC를 출시하게 되었습니다. 오늘날 DSD를 지원하는 대부분의 외부 DAC는 SPDIF를 통한 디지털 신호의 별도 인코딩으로 DoP 형식을 사용하여 USB 데이터 전송을 지원합니다.

DSD의 반송파 주파수는 2.8MHz와 5.6MHz로 상대적으로 작지만 이 오디오 스트림은 데이터 씬닝을 통한 변환이 필요하지 않으며 형식과 상당히 경쟁적입니다. 고해상도, DVD-오디오 등.

DSP와 PCM 중 어느 것이 더 나은지에 대한 명확한 대답은 없습니다. 그것은 모두 특정 DAC의 구현 품질과 최종 파일을 녹음할 때 사운드 엔지니어의 재능에 달려 있습니다.

일반적인 결론

아날로그 사운드는 우리가 눈으로 듣고 주변 세계를 인식하는 것입니다. 디지털 사운드는 음파를 설명하는 좌표 집합으로, 아날로그 신호로 변환하지 않으면 직접 들을 수 없습니다.

오디오 카세트나 비닐에 직접 녹음된 아날로그 신호는 품질 저하 없이 다시 녹음할 수 없는 반면, 디지털 표현의 웨이브는 비트 단위로 복사될 수 있습니다.

디지털 기록 형식은 좌표 정확도와 파일 크기 사이에서 끊임없는 균형을 이루며, 모든 디지털 신호는 원래 아날로그 신호의 근사치일 뿐입니다. 그러나 디지털 신호를 기록 및 재생하고 아날로그 신호를 미디어에 저장하는 다양한 수준의 기술은 디지털 카메라와 필름 카메라와 유사하게 신호의 디지털 표현에 더 많은 이점을 제공합니다.