איך תקליטורים נשמעים (ספקולציות ומציאות). תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

איך נשמעים דיסקים (ספקולציות ומציאות). אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / שֶׁמַע

הפורמט הדיגיטלי להקלטת תקליטורי אודיו (CDs) Audio CD ביסס את עצמו היטב בשוק ציוד האודיו לצרכן. בספרות חובבים ומקצועית פופולרית, סופרים שונים התבטאו שוב ושוב על היתרונות והחסרונות של פורמט זה. במאמר זה, בהתבסס על הניסיון שלי, אנסה להפיג כמה תפיסות מוטעות.

ב-[1] מצביע המחבר על חוסר כדאיות של העתקת קלטות קומפקטיות מתקליטורים, בהתייחס לעובדה שניתן להשוות את איכות הסאונד של תקליטור, לדעתו, לאיכות הצליל של ציוד לשחזור קול אנלוגי מהמחלקה השלישית. . במאמר זה (שהוא מאוד מעניין), המחבר פקפק במשפט שאנון (או, כפי שהוא מכונה בספרות הרוסית, משפט קוטלניקוב).

הבה נניח שהכניסה של הממיר האנלוגי לדיגיטלי (ADC) מקבל אות עם ספקטרום מפוזר אחיד בפס התדרים מ-0 עד 20 קילו-הרץ (איור 1א). אם מתבצעת המרה אנלוגית-דיגיטלית עם תדר דגימה fg = 44,1 קילו-הרץ (גבוהה מעט מאשר לפי משפט שאנון), ואז מתבצעת המרה הפוך דיגיטלית-אנלוגית באותו fg, אזי פסים מזויפים עם תדרים מרכזיים שהם כפולות של fg (איור 1b). באופן פשטני, תופעה זו יכולה להיקרא הפיכת אותות סינוסואידים אלמנטריים לאותות בעלי צורה מורכבת (לדוגמה, המקרה המתואר ב-[1] של המרת אות סינוסואידי בודד של 20 קילו-הרץ לפיתול בעל אותו תדר).

איך תקליטורים נשמעים (ספקולציות ומציאות)
איור 1

כדי להבין יותר את המהות של המתרחש, הבה נפנה להמרה של אותות מחזוריים הרמוניים מתחום הזמן לתחום התדר. איור 2 מציג באופן גרפי את התהליך הזה. במישור הזמן UOt, משרטט גרף של אות מחזורי. אם נפרק פונקציה גרפית באמצעות טרנספורמציה פורייה דיסקרטית (DFT), טרנספורמציה של הארטלי מהירה (FHT), או טרנספורמציה של קוסינוס בדיד (DCT) להרמוניות ונשרטט את המשרעת שלהן עם הזזה לאורך ציר התדר Of, נוכל לראות שה האות המקורי בספקטרום שלו מכיל שתי הרמוניות עם משרעות U1 ו-U2. בפועל, תלות הזמן של המשרעת נצפית באמצעות אוסילוסקופים, ותלות התדר נצפית באמצעות מנתחי ספקטרום.

איך תקליטורים נשמעים (ספקולציות ומציאות)
איור 2

אם תבצע DCT של אותות סינוסואידים ומרובעים בתדר של 20 קילו-הרץ ב-fg = 40 קילו-הרץ, תקבל את התוצאה המוצגת באיור 3 a ו-b, בהתאמה. כפי שאתה יכול לראות, בספקטרום של אות מלבני, בנוסף לתדר היסודי, יש הרבה הרמוניות עם תדרים שהם כפולות של היסוד ואמפליטודות הפוחתות עם הגדלת המספר ההרמוני. באמצעות מסנן מעבר נמוך (כלומר חיתוך של כל ההרמוניות ה"נוספות"), אתה יכול לקבל אות סינוסואידי מאותה מלבני. ניתן להשיג תהליך זה בשיטות אנלוגיות ודיגיטליות כאחד.

איך תקליטורים נשמעים (ספקולציות ומציאות)
איור 3

אם עכשיו, בידיעה שביציאה של ה-DAC, האות מהסינוסואיד הופך למלבני, כלומר. פסים מזויפים מופיעים בספקטרום (איור 16), השתמשו במסנן נמוך עם תדר חיתוך fcp = 20 kHz, ניתן להסיר את כל הפסים המזויפים שהם כפולות fg מהאות המתקבל. מסננים פעילים במעבר נמוך מהסדר ה-n נמצאים בדרך כלל בכל נגני התקליטורים, אם לא ישירות במעגל, אז כחלק מ-DAC משולבים.

הרמוניות טפיליות באות מופיעות עקב חוסר השלמות של תגובת התדר של מסנן המעבר הנמוך הכלול בכניסה וביציאה של ה-ADC וה-DAC (איור 4). כתוצאה מכך מתרחשת סופרפוזיציה של ספקטרום האותות שנוצרו על ידי ה-DAC, ורמת הרכיבים הטפילים היא ככל שתגובת התדרים של מסנן המעבר הנמוך היא נמוכה יותר, "תלולה" יותר וההנחתה בפס העצירה שלו גדולה יותר.

איך תקליטורים נשמעים (ספקולציות ומציאות)
איור 4

הגדלת fg בפקטור של 4 או 8 ביחס לתדר Nyquist (התדר העליון של האות) מאפשרת לדחוף מעט את רכיבי ספקטרום האותות ביציאת ה-DAC, אולם הדבר מגדיל באופן בלתי סביר את זרם הנתונים הדיגיטלי, שאינו יכול להיות מופחת באמצעות תקן AudioCD.

רק על ידי שיפור המאפיינים של מסנן המעבר הנמוך לפני ה-ADC ואחרי ה-DAC, ניתן להתמודד עם העלייה בהפרעות שנוצרות על ידי פסים טפיליים צדדיים. PCDs מודרניים עם מסנן נמוך של לפחות 6 הזמנות מתמודדים בהצלחה יחסית עם המשימה של סינון האות לאחר ה-DAC, ומספקים הנחתה של רעש מזויף של לפחות 90 dB. רוחב הפס של ערוצי הקול במקרה זה הוא 20 ... 21600 הרץ עם אי אחידות של 5 * 10^-3 db. פרמטרים אלה עדיפים במידה ניכרת על פרמטרים דומים של ציוד לשחזור קול אנלוגי מכל המעמדות.

מהאמור לעיל, אנו יכולים להסיק כי בעת דגימת אות עם fg = 2fB, יש צורך להדק את הדרישות עבור מסנן המעבר הנמוך במוצא של DAC PKD.

ב-[1], המחבר מדווח גם על דחיסת אות לפני הקלטה בתקליטור, וכן על היווצרות קיצוץ תדר בהקלטות שנעשו מתקליטורים אלו באזור של 20...200 הרץ. ליתר דיוק, החסימה מגיעה לתדר של 1 קילו-הרץ, הנחשב לייחוס לטכנולוגיית תדרי שמע.

כפועל יוצא מתיאוריית חסינות הרעש, כאשר מעבירים אותות (כולל אודיו), אותות עם טווח דינמי ופס תדרים גדול, רצוי לדחוס לפני השידור, אשר הוכנס בהצלחה הלכה למעשה על ידי החוקר האמריקאי דולבי. הרחבת האות מתבצעת ב-VPC לבקשת המשתמש. ראוי לציין שברוב כונני התקליטורים שמנגנים תקליטורים, המרחיב למעשה נעדר. את תפקידו מחליף פילטר Low-Pass, הזמין ברוב המוחלט של כרטיסי הקול וברמקולים פעילים ("כפתור Bass"), שמעלה את רמת הבס, אך אינו יכול להיות אנלוגי שלם של מרחיב.

לחלק הדיגיטלי של ה-PCD יש יכולת גם לתקן וגם להסוות שגיאות, וניתן לתקן את שתי השגיאות הנובעות מאיכות ירודה של ההקלטה בתקליטור עצמו ופגמים בשטח שלו. עם זאת, לא ניתן להפריז בפונקציה הזו של ה-PKD, שכן הקודים המשמשים בו לאימות מתקנים מספר סופי של שגיאות, ומספרן במהלך פעולת ה-PKD (נזק מכני), למרבה הצער, גדל. לפיכך, בעת הפעלת תקליטורים באיכות נמוכה, במיוחד כאלו שעברו שימוש אינטנסיבי, איכות הסאונד של תקליטורים יורדת בחדות.

הרשו לי לתת לכם את העובדה הזו כדוגמה. קוד תיקון של שלושה סיביות של מילה של ארבע סיביות (עם תיקון Hamming) לא מתקן יותר משגיאה אחת. לכן, יש צורך ברשומה כזו שהשגיאה מתרחשת לא יותר מפעם אחת לכל 1 סיביות מידע. כמובן, ב-VPC נעשה שימוש בקודי תיקון חזקים יותר, אך עדיין יש הגבלה מסוימת למספר השגיאות. תפקיד חשוב הוא גם באיכות הציוד שעליו מוקלט התקליטור; איכות המטריצה שממנה משוכפלים תקליטורים במהלך הייצור ההמוני שלהם; כמו גם תנאי ההפעלה של התקליטור.

ישנה דעה שאותה יצירה מוזיקלית, המוקלטת בתקליטור בציוד שונה, נשמעת אחרת. זה נכון מכיוון שה-VCD מנסה לתקן (להסוות) שגיאות המתרחשות בעת הפעלת תקליטורים שהוקלטו באמצעות ציוד באיכות ירודה.

באופן סכמטי, תהליך התרחשות ומיסוך של שגיאות מוצג באיור 5. תן ברגעים t1-t2 ו-t3-t4 האות מושפע מרעש דחף (איור 5a). המכשיר המתקן עוקב אחריו ומחליף אותו בקריאות "לא מושפעות" סמוכות (איור 56), כלומר. אינטרפולציה של האות. עם זאת, אם תחיל DCT על האות המתקבל ותנתח את הספקטרום שלו, תוכל לראות בו פסים מזויפים. אם המסנן בתדר נמוך ביציאת ה-DAC "נלחם" בהצלחה עם רכיבי התדר הגבוה, אז הפרעות בתדר נמוך מונחת על האות המתקבל, ויוצרים עיוותים ספציפיים, הבולטים במיוחד במהלך הפרעות ארוכות טווח.

איך תקליטורים נשמעים (ספקולציות ומציאות)
איור 5

יש אינדיקציה בספרות שלמה שנקרא "Single-bit DACs" יש פרמטרים גרועים יותר מאלה מרובי סיביות. בפרט, ערך גדול יותר של ריצוד פאזה ("ריצוד") נצפה ב-DAC של סיביות בודדות.

איור 6 מציג תרשים פונקציונלי של DAC CS4328 של סיביות בודדות מ-Crystal Sem. נתונים סדרתיים (ניתן להציג ב-4 פורמטים) מוזנים לממיר הקלט (IP), הממיר אותם לזרמים מקבילים של 18 סיביות של שני ערוצים. אותות דרך אינטרפולטורים דיגיטליים (DI) מוזנים למאפני דלתא דיגיטליים (DM), היוצרים זרמי נתונים של סיביות אחת עם "דגימת יתר" פי 64. יתרה מכך, האותות מוזנים ל-DACs של סיביות בודדות, מסנן מסדר נמוך מסדרה שישית, ודרך מגברי חיץ מוזנים למוצא המעגל.

איך תקליטורים נשמעים (ספקולציות ומציאות)
איור 6

מכיוון שהמיקרו-מעגל משתמש ב-DACs פשוטים וזולים יותר, עלות המכשיר יורדת עם הידרדרות קלה בפרמטרים שלו. מחולל השעון (TG) המניע את ה-DAC ננעל על ידי ה-PLL לשעון CLK הנכנס, מה שמפחית ריצוד. מסנן הקבלים המתחלפים מאפשר שימוש במעגל בכל תדר שעון (כלומר, אין צורך להגדיר מחדש את מסנן המעבר הנמוך). הטווח הדינמי של השבב מגיע ל-93 dB.

ללא ספק, בזמן שחרור ה-VRMs הראשונים, למכשירים מהמעמד הזה היו מאפיינים דומים או עולים על אלה של ציוד לשחזור קול אנלוגי מתקדם. פתרונות המעגלים של יצרנים שונים היו שונים במגוון, מה שגרם לקידום של דגמים באיכות גבוהה ונמוכה לשוק.

בא להחליף את התקליטור DVD-ROM רב פרופילים (גרסת אודיו) מאפשר לך לפתור את הבעיה של סינון הרמוניות טפיליות בספקטרום אות המוצא בשיטות דיגיטליות, כמו גם על ידי הגדלת קצב הדגימה. מכיוון שטכנולוגיית DVD משתמשת בדחיסת MPEG-2 Audio, כלומר. ייצוג תדר-משרעת של האות על ידי DCT עם הפחתת יתירות לאחר מכן, זה הופך להיות אפשרי לסנן דיגיטלי ביעילות באמצעות מעבדי אותות דיגיטליים.

הקיבולת של DVD שכבה אחת היא 4,7 GB לעומת 680 MB CD, מה שמאפשר לכתוב כמויות גדולות של נתונים ל-DVD. עם זאת, מכיוון שאותם מכשירים אלקטרוניים (ADC, DAC וכו') ישמשו בפתרונות מעגלים, בעיות בהפחתת ריצוד וכו' יהיו גם חריפות. חברות המייצרות רכיבים אלקטרוניים יפתרו אותן על ידי תכנון מכשירים מודרניים ואיכותיים יותר.

יחד עם זאת, ה-PKD הוא התחליף השלם ביותר לציוד לשחזור קול אנלוגי מיושן.

ספרות

1. Skulkin I. על איכות הסאונד בתקליטורים. - חובב רדיו, 1998, N1.C.19
2. Zolotukhin I. וחב' מקלטי שמע דיגיטליים. - ט.רדיו ותקשורת, 1990.

מחבר: V. Fedorov, Lipetsk; פרסום: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

ראה מאמרים אחרים סעיף שֶׁמַע.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

שיטה חדשה ליצירת סוללות חזקות 08.05.2024

עם התפתחות הטכנולוגיה והשימוש המתרחב באלקטרוניקה, נושא יצירת מקורות אנרגיה יעילים ובטוחים הופך להיות דחוף יותר ויותר. חוקרים מאוניברסיטת קווינסלנד חשפו גישה חדשה ליצירת סוללות מבוססות אבץ בעלות הספק גבוה שיכולות לשנות את הנוף של תעשיית האנרגיה. אחת הבעיות העיקריות של סוללות נטענות מסורתיות על בסיס מים הייתה המתח הנמוך שלהן, שהגביל את השימוש בהן במכשירים מודרניים. אבל הודות לשיטה חדשה שפותחה על ידי מדענים, החיסרון הזה התגבר בהצלחה. כחלק מהמחקר שלהם פנו מדענים לתרכובת אורגנית מיוחדת - קטכול. התברר שזהו רכיב חשוב שיכול לשפר את יציבות הסוללה ולהגביר את יעילותה. גישה זו הובילה לעלייה משמעותית במתח של סוללות אבץ-יון, מה שהופך אותן לתחרותיות יותר. לדברי מדענים, לסוללות כאלה יש מספר יתרונות. יש להם ב ... >>

תכולת אלכוהול של בירה חמה 07.05.2024

לבירה, כאחד המשקאות האלכוהוליים הנפוצים ביותר, יש טעם ייחודי משלה, שיכול להשתנות בהתאם לטמפרטורת הצריכה. מחקר חדש של צוות מדענים בינלאומי מצא כי לטמפרטורת הבירה יש השפעה משמעותית על תפיסת הטעם האלכוהולי. המחקר, בראשות מדען החומרים ליי ג'יאנג, מצא כי בטמפרטורות שונות, מולקולות אתנול ומים יוצרות סוגים שונים של אשכולות, מה שמשפיע על תפיסת הטעם האלכוהולי. בטמפרטורות נמוכות נוצרים יותר אשכולות דמויי פירמידה, מה שמפחית את החריפות של טעם ה"אתנול" וגורם למשקה להיות פחות אלכוהולי. להיפך, ככל שהטמפרטורה עולה, האשכולות הופכים דמויי שרשרת יותר, וכתוצאה מכך טעם אלכוהולי בולט יותר. זה מסביר מדוע הטעם של כמה משקאות אלכוהוליים, כגון באייג'יו, יכול להשתנות בהתאם לטמפרטורה. הנתונים שהתקבלו פותחים סיכויים חדשים ליצרני משקאות, ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

סודה מרגיעה 17.09.2020

התאגיד האמריקאי PepsiCo הולך להתחיל למכור משקה ממותג חדש בשם Driftwell ברבעון הראשון של השנה הבאה.

סודה ממותגת חדשה מבית PepsiCo Corporation עם שם מוזר למדי Driftwell תצא למכירה בארה"ב ברבעון הראשון של 2021. משקה לא אלכוהולי מרענן, מבטיחים היזמים, בנוסף להרוות הצמא, יש לו גם אפקט הרגעה, עוזר להירדם ואף להילחם בחרדה. זה מושג על ידי חומצת האמינו L-theanine המופיעה באופן טבעי של Driftwell.

חומר זה מסייע להרפיית הגוף ומגביר את ההתנגדות למתח. עד כה, לסודה מרגיעה Driftwell יש רק טעם אחד - פטל שחור-לבנדר. פיתוח המשקה החל הרבה לפני מגיפת הקורונה, וכעת, לפי פפסיקו, הוא יהפוך לרלוונטי במיוחד על רקע עלייה משמעותית במתח ובנדודי שינה בקרב אוכלוסיית ארה"ב. שוק המשקאות הקלים בארה"ב עמד על 2,97 מיליארד דולר בשנה שעברה.

לפי אנליסטים, המכירות אמורות לצמוח ב-5% לפחות השנה. משקאות מרגיעים הם עדיין חדשים בארה"ב, אם כי ביפן, למשל, הם כבר מזמן פופולריים. חוקרים מבריטניה ניתחו לאחרונה את הרכישות של כמעט 9000 משפחות בריטיות ששותות באופן קבוע אלכוהול, מיץ או משקאות קלים אחרים.

התוצאות מצביעות על כך שלשתיי סודה ומיצים נוטים להיות בעלי עודף משקל או השמנת יתר. כמו כן, נמצא כי לאנשים אלו יש סיכוי גבוה יותר למעמד סוציואקונומי נמוך יותר. משפחות שקונות בעיקר יין או משקאות חלב נוטות להעדיף מזונות בריאים ופחות סובלים מעודף משקל.

עוד חדשות מעניינות:

▪ קול הקרונות מייצר אנרגיה

▪ מגנט וסופר-wire

▪ נהיה קר פתאום

▪ Transcend 2,5 אינץ' SSD570

▪ הגנה על רשתות החשמל מפני התקפות סייבר

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ סעיף של האתר הוראות סטנדרטיות להגנת העבודה (TOI). מבחר מאמרים

▪ מאמר נפגשנו איפשהו! ביטוי פופולרי

▪ מאמר מה הופך יהלומים לאבני חן? תשובה מפורטת

▪ מאמר בזיליקום מצוי. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר דבק עץ נוזלי. מתכונים וטיפים פשוטים

▪ מאמר רובוטריקים בפועל תיקון. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר