Цифровая запись

редактировать
Отображение уровней звука на цифровом аудиомагнитофоне (Zoom H4n )

В цифровой записи, аудио или видеосигнал оцифрован, преобразуясь в поток дискретных чисел, представляющих изменения во времени давления воздуха для звука или значения цветности и яркости для видео. Этот числовой поток сохраняется на запоминающем устройстве. Для воспроизведения цифровой записи числа извлекаются и конвертируются обратно. в их исходные аналоговые аудио- или видеоформы, чтобы их можно было слышать или видеть. Сами потоки оцифрованных номеров никогда не слышны и не видны, поскольку они скрыты процессом.

согласованной пары аналого-цифрового преобразователя (ADC) и цифро-аналогового преобразователя (DAC), имеется один и только один аналоговый выход, который по определению должен точно соответствовать аналоговый вход. Поскольку сигнал хранится в цифровом виде, качество записи не ухудшается при копировании, не ухудшается при хранении (при условии надлежащего обнаружения и исправления ошибок ) и не ухудшается из-за помех.

Содержание

  • 1 Временная шкала
  • 2 Процесс
  • 3 Запись битов
    • 3.1 Методы записи на коммерческий носитель
  • 4 Параметры цифровой аудиозаписи
    • 4.1 Размер слова
    • 4.2 Частота дискретизации
    • 4.3 Исправление ошибок
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки

Временная шкала

Процесс

Запись

  1. Аналоговый сигнал передается с устройства ввода на аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
  2. АЦП преобразует этот сигнал, многократно измеряя мгновенный уровень аналоговой (звуковой) волны, а затем присваивая двоичное число с заданным количеством бит (длина слова) для каждой точки измерения.
  3. Частота, на которой АЦП измеряет уровень аналоговой волны, называется частотой дискретизации или частотой дискретизации.
  4. Цифровой аудиосэмпл с заданной длиной слова представляет уровень звука в один момент.
  5. Чем больше длина слова, тем более точное представление исходного уровня звуковой волны.
  6. Чем выше дискретизация тем выше будет верхняя звуковая частота оцифрованного звукового сигнала.
  7. АЦП выводит последовательность цифровых звуковых отсчетов, которые составляют непрерывный поток из нулей и единиц.
  8. Th Эти двоичные числа хранятся на носителе записи, таком как жесткий диск, оптический привод или в твердотельной памяти.

Воспроизведение

  1. Последовательность чисел передается из сохранение в цифро-аналоговый преобразователь (DAC), который преобразует числа обратно в аналоговый сигнал, склеивая информацию об уровне, хранящуюся в каждой цифровой выборке, таким образом восстанавливая исходную аналоговую форму волны.
  2. Этот сигнал усиливается и передается на динамики или видеоэкран.

Запись битов

Даже после преобразования сигнала в биты запись по-прежнему затруднена. ; Самое сложное - найти схему, которая может записывать биты достаточно быстро, чтобы не отставать от сигнала. Например, для записи двух каналов звука с частотой дискретизации 44,1 кГц с размером слова 16 бит, программное обеспечение записи должно обрабатывать 1 411 200 бит в секунду.

Методы записи на коммерческие носители

Для цифровых кассет головка чтения / записи движется так же, как и лента, чтобы поддерживать достаточно высокую скорость для сохранения бит в управляемом размере.

Для технологий записи оптических дисков, таких как CD или DVD, лазер используется для прожигания микроскопических отверстий в красящий слой среды. Для считывания этих сигналов используется более слабый лазер. Это работает, потому что металлическая подложка диска является отражающей, а несгоревший краситель предотвращает отражение, в то время как отверстия в красителе допускают его, позволяя представлять цифровые данные.

Параметры цифровой аудиозаписи

Размер слова

Число бит, используемых для представления дискретизированной звуковой волны ( размер слова ) напрямую влияет на результирующий шум в записи после преднамеренного добавления дизеринга или на искажение неискаженного сигнала.

Количество возможных уровней напряжения на выходе - это просто количество уровней, которые могут быть представлены максимально возможным цифровым числом (число 2 в степени количества бит в каждой выборке). «Промежуточные» значения не допускаются. Если в каждой выборке больше битов, форма сигнала отслеживается более точно, потому что каждый дополнительный бит удваивает количество возможных значений. Искажение - это примерно процент, который младший значащий бит представляет из среднего значения. Искажения (в процентах) в цифровых системах возрастают по мере уменьшения уровня сигнала, что является противоположностью поведению аналоговых систем.

Частота дискретизации

Если частота дискретизации слишком низкий, исходный аудиосигнал не может быть восстановлен из дискретизированного сигнала.

Как указано в теореме выборки Найквиста – Шеннона, чтобы предотвратить наложение, аудиосигнал должен быть дискретизирован с частотой, по крайней мере, в два раза превышающей скорость самой высокой частотной составляющей. в сигнале. Для записи звука музыкального качества наиболее распространены следующие частоты дискретизации PCM: 44,1, 48, 88,2, 96, 176,4 и 192 кГц, каждая с верхним пределом частоты, равным половине частоты дискретизации.

При записи опытные инженеры по аудиозаписи и мастерингу часто выполняют основную запись с более высокой частотой дискретизации (например, 88,2, 96, 176,4 или 192 кГц), а затем выполняют любое редактирование или микширование с такой же более высокой частотой. частота, чтобы избежать ошибок сглаживания. Записи PCM высокого разрешения были выпущены на DVD-Audio (также известном как DVD-A), DAD (Digital Audio Disc, который использует стереофонические аудиодорожки PCM обычного DVD), DualDisc (с использованием слоя DVD-Audio) или High Fidelity Pure Audio на Blu-ray. Кроме того, можно выпустить запись с высоким разрешением в виде несжатого файла WAV или файла со сжатием без потерь FLAC (обычно 24 бита) без преобразования с понижением.. Остается спорным, действительно ли более высокая частота дискретизации дает какие-либо проверяемые преимущества в потребительском продукте при использовании современных фильтров сглаживания.

Когда компакт-диск (CD Red Book стандарт - 44,1 кГц 16 бит) должна быть сделана из записи с высоким разрешением, запись должна быть преобразована с понижением до 44,1 кГц или изначально записана с этой скоростью. Это делается как часть процесса освоения.

Начиная с 1980-х годов музыка, которая записывалась, микшировалась и / или мастерилась в цифровом виде, часто помечалась с использованием кода SPARS для описания того, какие процессы были аналоговыми, а какие - цифровыми. Поскольку цифровая запись стала почти повсеместной, коды SPARS теперь используются редко.

Исправление ошибок

Одним из преимуществ цифровой записи перед аналоговой записью является ее устойчивость к ошибкам. Когда сигнал находится в цифровом формате, он не будет ухудшаться (добавлять шум или искажения) из-за копирования или хранения.

См. Также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-17 05:59:36
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте