.

Общие сведения о цифровой записи звука

Основные преимущества цифровой записи:

  • возможность получения сколь угодно большого динамического диапазона и сколь угодно малых искажений;
  • отсутствие детонации звука;
  • возможность многократного копирования фонограмм без ухудшения качества;
  • отсутствие модуляционных шумов;
  • отсутствие искажений АЧХ при любых уровнях сигнала в пределах динамического и частотного диапазонов.

Цифровая система звукозаписи требует представления входного аналогового сигнала в цифровом виде, а выходного цифрового сигнала - в аналоговом. Для преобразований используют аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП) преобразователи. Обобщенная структурная схема системы цифровой звукопередачи Аналоговый сигнал источника подается на фильтр, ограничивающий его частотную полосу. Затем из аналогового сигнала с помощью схемы выборки-хранения выделяются отсчеты, т.е. производится квантование сигнала во времени. Далее сигнал поступает на АЦП, который преобразует амплитуду каждого отсчета в закодированные числа. Они и представляют собой цифровые сигналы, дискретные во времени и по величине. Для защиты от возможных ошибок, а также для согласования с параметрами канала передачи цифровой сигнал, как правило, перекодируется путем введения контрольных символов. На приемной стороне с помощью ЦАП вырабатывается сигнал, амплитуда которого в каждый момент времени соответствует амплитуде отсчета на стороне передачи. Наконец сигнал подается на фильтр НЧ, который позволяет восстановить непрерывный во времени (аналоговый) сигнал.

Для того чтобы осуществить дискретизацию аналогового сигнала, его частотная полоса должна быть ограничена фильтром НЧ. Необходимо также, чтобы фронты характеристики пропускания фильтра были по возможности более крутыми. Лишь при этом условии сигнал может удовлетворить требованиям теоремы отсчетов, которая гласит: сигнал, спектр частот которого занимает область от -В0 до +В0 (низкочастотный сигнал), может быть полностью представлен своими дискретными отсчетами с интервалом ТА, если ТА>=1/В0. Другими словами, частота дискретизации fA=1/ТА должна быть как минимум вдвое больше максимальной частоты аналогового сигнала fmax, т.е. fA>=2fmax. Если это условие не выполняется, то спектры дискретизации взаимно перекрываются и адекватно восстановить исходный аналоговый сигнал невозможно.

Дискретизацией непрерывного во времени сигнала xA(t) называется процесс взятия отсчетов во временных точках t=nT. Результатом дискретизации является дискретный во времени выходной сигнал xD(t)=xA(nT), представляющий собой последовательность отсчетов x(n). Демодуляция дискретизованного сигнала позволяет полностью восстановить информацию, содержащуюся в исходном сигнале. Взятие отсчетов реализуется с помощью схемы выборки-хранения, в которой за период выборки ТА происходит заряд конденсатора напряжением входного сигнала. При этом потенциал заряда соответствует мгновенному значению напряжения сигнала. Напряжения на конденсаторе сохраняется неизменным в течение некоторого отрезка времени, называемого временем хранения..