从数字模拟声音之间的差异






我们常常听到诸如“数字”和“数字化”的信号,它是如何从“模拟”有什么不同?

的差异的实质是,在模拟信号是在时间(蓝线)的连续,而数字信号被从一组坐标(红点)的有限组成。如果减少一切向的坐标,所述模拟信号的任何部分包括坐标的无限数量。

在横轴上的数字信号的Y坐标在以规则间隔设置按照采样频率。常见格式音频CD每秒44,100点。位置的垂直精度对应比特数字信号的8位的高度为256级为16比特= 65536 24位= 16777216的水平。较高比特深度(层数),越接近初始波的垂直坐标。 I>

模拟源乙烯和录音带。数字来源是:CD音频,DVD音频,SA-CD(DSD)和WAVE文件和DSD格式(包括衍生品APE,FLAC,MP3,OGG,等)

优势与模拟信号
的优缺点 模拟信号的优点在于,它是在我们察觉声音用耳朵模拟形式。虽然我们的听觉系统转换感知音频流,以数字形式,通过这种形式在大脑中,科学和技术还没有达到这种形式的可能性,连接播放器和其它音源直。类似的研究正在积极进行中,为残疾人士,我们非常享受模拟声音。

模拟信号的缺点是可能的存储,传输和复制信号。当在磁带上或乙烯基上记录时,信号的质量将取决于磁带或乙烯基的属性。随着时间的推移,磁带被消磁,记录信号的质量劣化。每个逐渐读取毁坏介质,和配音引入了额外的失真,这增加了额外的偏转下一个媒体(磁带或乙烯基),读取器,记录和传输。

做一个模拟信号的副本,它会像复制的照片再次拍摄它。

优势和数字信号
的优缺点 数字信号的优点复制和发送音频流,其中,原来是没有从复制不同时涉及的精度。

的主要缺点是,以数字形式的信号是一个中间级和所述模拟信号的最终精度将取决于如何详细,准确的坐标中的声波进行说明。这是合乎逻辑的多点和更精确的坐标将是,更准确的将是一波。但是到目前为止还没有达成一致意见,若干坐标和数据的准确度足以为该地说,该信号的数字表示足以准确地重建的模拟信号,它是从原始由我们的耳朵难以区分。

如果数据的句柄卷,传统的模拟磁带盒700-1的容量仅为约1 MB的,而普通的CD保持700 MB。这给出了大容量的车辆的必要性的想法。它创建了一个单独的战争妥协上的点的数量和描述坐标的精度不同的要求。

今天,它被认为是与44的采样率,1千赫和16比特的声波的相当足够的代表性。当取样频率44千赫,可以为22千赫的频率重构信号。作为心理声学研究,进一步增加采样速率几乎没有明显的,但增加放电给出了主观改善。

如何建立一个DAC波
DAC - 数字 - 模拟转换器,携带数字音频到模拟的元件。我们将着眼于表面的基本原则。如果您的评论将在更详细可见兴趣点的数量会发出一个单独的文章。

多位DAC
很经常的波是在台阶的形式,由于第一代的多位DAC的R-2R的结构,操作类似于中继的开关。




将DAC的在垂直方向和在其每个周期的其切换电流电平(电压)到合适的水平,直到下一个变化的另一个位置的值的输入端。

虽然可以相信,人耳听到的不超过20千赫和奈奎斯特理论能够恢复信号至22千赫,问题仍然恢复后的信号的质量。在生成的表单高频下的“一步”浪通常是从原来的远。最简单的出路 - 是提高记录的采样速率,但是它会导致在文件大小显着的和不希望的增加。




另一种选择 - 在DAC播放时,人为地增加采样率,加入中间值。即我们提出连续波(灰色虚线)的道路,连接顺畅的原始坐标(红点),并上线添加中间点(暗紫色)。

通过增加采样率通常需要增加和容量到坐标更接近近似波。




由于该中间座标,可以减少“步骤”和建立更接近原始波。

当看到频率的增加从44.1至192千赫,在播放器或外部DAC的功能,它是将所述中间座标,而不是恢复或创建声音在20 kHz以上的区域的功能。

最初,它是达到个人SRC芯片的DAC,然后直接转移到DAC芯片本身。今天,你可以找到解决办法,这是添加到当前DAC这种芯片,这是为了提供一种替代内置的算法来DAC和经常得到更好的声音(例如做的是在的Hidizs AP100 )。

从多位DAC行业的主要故障是由于在目前的生产技术是不可能的质量指标进一步的技术开发和更高的价值反对“冲动”的DAC具有可比性的特点。然而,在的Hi-End产品,优先​​考虑常常是旧的多位DAC时,而不是新的解决方案与技术​​性能良好。

脉冲DAC
在70年代末,成为独立实体根据“脉冲”架构的广泛的替代实施方案的DAC - “Σ-Δ”。技术脉冲数模转换器成为可能外观超快键和允许使用高载波频率。




的信号的振幅是脉冲的幅度的平均值(以相等的幅度和白色最终声波的绿色脉冲示出)。

例如,八个槽在序列五个脉冲将平均幅度(1 + 1 + 1 + 0 + 1 + 0 + 1 + 0)/ 8 = 0和625的载波频率越高的脉冲下降平滑下,将获得更准确的值越大幅度。它被允许在一个位的动态范围的形式呈现的音频流。

平均化可以做常规的模拟滤波器,并且如果这样的一组脉冲直接施加到扬声器,输出得到的声音和超高频率不会由于散热器的大惯量上播放。根据这个原理工作的PWM放大器的D类,其中通过它们的数量和每个脉冲的持续时间不产生的脉冲的能量密度(这是更容易实现,但不能用简单的二进制代码来描述)。

多位DAC可以被表示为能够进行彩色pantonovymi颜色的打印机。 Δ-Σ - 是一个喷墨打印机的一组颜色的限制,但以施加一个非常小的点(与鹿角打印机相比)的可能性,通过改变每单位面积象素的密度给你更多的色调。



在图像中,我们一般不看眼睛的分辨率较低,并且只有中间色调的各个像素。同样,耳不闻脉冲分别。



最后,当电流技术在脉冲波DAC可以得到接近这在理论上应该在中间的近似坐标。

应当指出的是,后Δ-ΣDAC紧迫性的外观褪色漆“数字化浪潮”的步骤,因为因此步骤波现代化的DAC不建。正确的数字信号连接点,以建立一个流畅的线条。

是理想的脉冲DAC? B>

然而,在实践中并非所有红润,并且有许多问题和制约因素。

因为存储在多比特信号记录广大,然后转移到一个脉冲信号上的“逐位”要求不必要的高载波频率,其不支持的电流DAC。

现代多位DAC的脉冲的主要功能是一个一比特信号具有相对较低的载波频率抽选的数据的转换。基本上,这些算法和确定声脉冲DAC的最终质量。

为了减少高载波频率的问题,音频流被分成多个单比特流,其中每个流负责一组数字,这是相当于载波频率的倍数增加的流的数目。这些DAC被称为多位Delta-Sigma。

如今,脉冲DAC的拿到了第二个风在高速通用芯片NAD和和弦的产品通过实现灵活的程序变换算法。

DSD格式
经过广泛的Δ-ΣDAC的逻辑外观录制格式的二进制代码直接Σ-Δ编码。这种格式被称为DSD(直接数字流)。

未收到有几个原因普遍的格式。这种格式的文件编辑证明太有限:你不能混用流,调节音量和应用均衡。这意味着,没有任何质量损失只能备份模拟记录和生产记录dvuhmikrofonnoy现场表演没有进一步处理。总之 - 没有真正赚到钱

在打击盗版的驱动器是不支持的计算机,不允许拷贝SA-CD格式(不支持到现在为止)。无份 - 没有更广泛的受众。播放DSD音频内容可以是只有一个SA-CD播放器,具有坚定的车程。如果有一个标准的PCM格式SPDIF从源到一个单独的DAC,为DSD格式标准的SA-CD碟片没有第一个盗版数字化了的模拟输出SA-CD播放器(虽然情况看来愚蠢的数字数据,但实际上一些记录了只SA-CD或音频CD上的同一账户是专为促进不佳SA-CD)制成。

转折点出现与游戏机SONY,其中SA-CD光盘自动播放复制到硬盘驱动器控制台的释放。我们趁着球迷大小DSD。海盗记录出现刺激了市场发出播放DSD流独立的DAC。大多数外部DAC支持DSD今天使用支持SPDIF通过一个单独的数字信号编码USB数据格式原则声明。

载波频率为DSD比较小,2.8和5.6兆赫,但音频流不要求任何更改的数据的抽取和相当能够竞争的高清晰度格式,如DVD音频。

其中,对问题比较好,DSP和PCM没有唯一的答案。一切都依赖于特定的DAC和人才录音师实施的质量,同时录制的目标文件。

总的结论
模拟的声音 - 这是我们听到的,并通过双方的目光看待世界。数字声音,一组描述声波坐标和的,我们不能直接听到无需转换到模拟信号。

该模拟信号被直接记录在磁带上或乙烯基不可能没有质量损失来覆盖,而在数字表示的波可以由位复制比特。

数字记录格式的精度的量之间的恒定折衷坐标对任何数字信号的文件的大小和仅是一个近似值与原始的模拟信号。然而,在不同级别的技术,记录和重放数字信号,并存储介质为模拟信号的给数字信号表示的更多的优点,类似的数字照相机与胶片相机。我的声源
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资料来源:<一href="http://geektimes.ru/company/soundpal/blog/249814/">geektimes.ru/company/soundpal/blog/249814/

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