Хөгжмийн бүтээл. Мастер - 2-р хэсэг

Хөгжмийн бүтээлийг эзэмших нь хөгжмийн санаанаас түүнийг хүлээн авагчид хүргэх хүртэлх сүүлчийн алхам гэдгийг би өмнөх дугаартаа бичсэн. Бид мөн тоон хэлбэрээр бичигдсэн аудиог сайтар судалж үзсэн боловч хувьсах гүйдлийн хүчдэл хувиргагч болгон хувиргасан энэ аудиог хоёртын хэлбэрт хэрхэн хөрвүүлдэг талаар би хараахан ярилцаагүй байна.

1. Нарийн төвөгтэй дуу бүр, тэр ч байтугай маш өндөр түвшний нарийн төвөгтэй авиа нь үнэндээ олон энгийн синусоид авианаас бүрддэг.

Олон дуу авианы хэсгүүдийг тоглож байгаа олон хөгжмийн зэмсгийн тухай ярьж байсан ч ийм долгионт долгионд (1) бүх хөгжмийн агуулгыг хэрхэн кодлодог вэ гэсэн асуултаар өмнөх нийтлэлээ дуусгалаа. Хариулт нь энд байна: энэ нь аливаа нарийн төвөгтэй дуу чимээ, бүр маш нарийн төвөгтэй ч гэсэн үнэхээр байдагтай холбоотой юм Энэ нь олон энгийн синусоид дуу авианаас бүрддэг.

Эдгээр энгийн долгионы хэлбэрийн синусоид шинж чанар нь цаг хугацаа, далайцын аль алинд нь харилцан адилгүй байдаг бөгөөд эдгээр долгионы хэлбэрүүд нь бие биенээ давхцаж, нэмэх, хасах, модуляцлах ба ингэснээр эхлээд бие даасан багажийн дууг үүсгэж, дараа нь бүрэн холилдож, бичлэг хийдэг.

2-р зурагт бидний харж байгаа зүйл бол бидний дуу авианы бодисыг бүрдүүлдэг тодорхой атом, молекулууд боловч аналог дохионы хувьд ийм атомууд байдаггүй - дараачийн уншилтыг тэмдэглэсэн цэггүй нэг тэгш шугам байдаг (ялгааг дараах хэсгээс харж болно. дүрсийг алхам хэлбэрээр дүрсэлсэн бөгөөд тэдгээр нь тохирох харааны эффектийг авахын тулд графикаар ойролцоолсон болно).

Гэсэн хэдий ч, аналог эсвэл дижитал эх сурвалжаас бичигдсэн хөгжмийг тоглуулахдаа чанга яригч эсвэл чихэвч хувиргагч зэрэг механик цахилгаан соронзон хувиргагч ашиглан хийх ёстой тул цэвэр аналог аудио болон дижитал боловсруулсан аудио хоёрын дийлэнх ялгаа нь бүдгэрч байна. Эцсийн шатанд, i.e. сонсох үед хөгжим нь хувиргагч дахь диафрагмын хөдөлгөөнөөс үүссэн агаарын хэсгүүдийн чичиргээтэй ижил аргаар бидэнд хүрдэг.

2. Бидний дуу авиаг бүрдүүлдэг молекулууд

аналог цифр

Цэвэр аналог аудио (жишээ нь, аналог дуу хураагч дээр бичигдсэн аналог, аналог консол дээр хольсон, аналог диск дээр шахагдсан, аналог тоглуулагч дээр тоглуулж, өсгөсөн аналог өсгөгч) болон хөрвүүлсэн дижитал аудио хооронд ямар нэгэн сонсогдохуйц ялгаа бий юу? аналогийг дижитал болгон хувиргаж, дижитал хэлбэрээр боловсруулж, хольж, дараа нь аналог хэлбэрт шилжүүлэх нь өсгөгчийн яг урд байна уу эсвэл чанга яригч өөрөө уу?

Ихэнх тохиолдолд тийм биш, гэхдээ хэрэв бид ижил хөгжмийн материалыг хоёр аргаар бичээд дараа нь дахин тоглуулбал ялгаа нь мэдээжийн хэрэг сонсогдох болно. Гэсэн хэдий ч энэ нь аналог эсвэл дижитал технологийг ашиглах бодит баримтаас илүүтэй эдгээр үйл явцад ашигласан багаж хэрэгслийн шинж чанар, шинж чанар, шинж чанар, ихэвчлэн хязгаарлалттай холбоотой байх болно.

Үүний зэрэгцээ бид дууг дижитал хэлбэрт оруулах, өөрөөр хэлбэл. тодорхой атомжуулсан байх нь бичлэг хийх, боловсруулах үйл явцад төдийлөн нөлөөлдөггүй, ялангуяа эдгээр дээжүүд нь бидний сонсож чадах давтамжийн дээд хязгаараас хол давсан давтамжтайгаар явагддаг тул дууны өвөрмөц тогтоц дижитал хэлбэрт шилжсэн нь бидэнд үл үзэгдэх юм. Гэсэн хэдий ч дууны материалыг эзэмших үүднээс энэ нь маш чухал бөгөөд бид энэ талаар дараа ярих болно.

Одоо аналог дохиог дижитал хэлбэрт, тухайлбал тэг нэг, өөрөөр хэлбэл хэрхэн хувиргаж байгааг олж мэдье. хүчдэл нь зөвхөн хоёр түвшинтэй байж болно: дижитал нэг түвшин, энэ нь хүчдэл гэсэн үг, дижитал тэг түвшин, өөрөөр хэлбэл. энэ хурцадмал байдал бараг байхгүй. Дижитал ертөнцөд бүх зүйл нэг эсвэл тэг, завсрын үнэ цэнэ гэж байдаггүй. Мэдээжийн хэрэг, "асаах" эсвэл "унтраах" төлөвүүдийн хооронд завсрын төлөв байсаар байгаа бүдэг логик гэж нэрлэгддэг, гэхдээ энэ нь дижитал аудио системд хамаарахгүй.

3. Дууны эх үүсвэрээс үүссэн агаарын хэсгүүдийн чичиргээ нь мембраны маш хөнгөн бүтцийг хөдөлгөдөг.

Өөрчлөлтүүд Нэгдүгээр хэсэг

Дуу, акустик гитар, бөмбөр гэх мэт аливаа акустик дохиог компьютерт дижитал хэлбэрээр илгээдэг. үүнийг эхлээд ээлжлэн цахилгаан дохио болгон хувиргах ёстой. Үүнийг ихэвчлэн дууны эх үүсвэрээс үүссэн агаарын хэсгүүдийн чичиргээ нь маш хөнгөн диафрагмын бүтцийг хөдөлгөдөг микрофоноор хийгддэг (3). Энэ нь конденсаторын капсулд багтсан диафрагм, туузан микрофон дахь металл тугалган тууз эсвэл динамик микрофонд ороомогтой диафрагм байж болно.

Эдгээр тохиолдол бүрт микрофоны гаралт дээр маш сул, хэлбэлзэлтэй цахилгаан дохио гарч ирдэгЭнэ нь хэлбэлздэг агаарын хэсгүүдийн ижил параметрт тохирсон давтамж ба түвшний харьцааг их бага хэмжээгээр хадгалдаг. Тиймээс энэ нь цахилгааны нэг төрлийн аналог бөгөөд үүнийг ээлжит цахилгаан дохиог боловсруулдаг төхөөрөмжид цаашид боловсруулж болно.

Эхнээс нь микрофоны дохиог нэмэгдүүлэх шаардлагатайУчир нь энэ нь ямар нэгэн байдлаар ашиглахад хэтэрхий сул байдаг. Микрофоны гаралтын ердийн хүчдэл нь милливольтоор илэрхийлэгддэг вольтын мянганы дарааллаар, ихэвчлэн микровольт эсвэл сая дахь вольтоор илэрхийлэгддэг. Харьцуулахын тулд ердийн хурууны төрлийн батерей нь 1,5 В хүчдэл үүсгэдэг бөгөөд энэ нь модуляцад хамаарахгүй тогтмол хүчдэл бөгөөд энэ нь ямар ч дууны мэдээлэл дамжуулдаггүй гэсэн үг юм.

Гэсэн хэдий ч эрчим хүчний эх үүсвэр болохын тулд аливаа электрон системд тогтмол хүчдэл шаардлагатай бөгөөд энэ нь хувьсах гүйдлийн дохиог өөрчлөх болно. Энэ эрчим хүч хэдий чинээ цэвэр, үр ашигтай байх тусам одоогийн ачаалал, эвдрэлд бага өртөх тусам электрон эд ангиудын боловсруулсан хувьсах гүйдлийн дохио илүү цэвэр байх болно. Ийм учраас эрчим хүчний хангамж, тухайлбал цахилгаан хангамж нь аливаа аналог аудио системд маш чухал юм.

4. Урьдчилан өсгөгч эсвэл урьдчилан өсгөгч гэж нэрлэгддэг микрофон өсгөгч

Урьдчилан өсгөгч буюу урьдчилсан өсгөгч гэж нэрлэгддэг микрофон өсгөгч нь микрофоноос ирэх дохиог өсгөх зориулалттай (4). Тэдний даалгавар бол дохиог ихэвчлэн хэдэн арван децибелээр нэмэгдүүлэх явдал бөгөөд энэ нь тэдний түвшинг хэдэн зуу ба түүнээс дээш хэмжээгээр нэмэгдүүлэх гэсэн үг юм. Тиймээс, урьдчилсан өсгөгчийн гаралтын үед бид оролтын хүчдэлтэй шууд пропорциональ хувьсах хүчдэлийг авдаг, гэхдээ үүнээс хэдэн зуу дахин их байдаг, өөрөөр хэлбэл. фракцаас нэгж вольт хүртэлх түвшинд. Энэ дохионы түвшинг тодорхойлно шугамын түвшин бөгөөд энэ нь аудио төхөөрөмжүүдийн стандарт үйлдлийн түвшин юм.

Өөрчлөлтийн хоёрдугаар хэсэг

Энэ түвшний аналог дохиог аль хэдийн дамжуулж болно дижиталжуулах үйл явц. Үүнийг аналог-тоон хувиргагч эсвэл хувиргагч (5) гэж нэрлэдэг багаж хэрэгслийг ашиглан хийдэг. Сонгодог PCM горимд хөрвүүлэх үйл явц, i.e. Одоогийн байдлаар хамгийн алдартай боловсруулах горим болох импульсийн өргөн модуляц нь хоёр параметрээр тодорхойлогддог. дээж авах хурд ба битийн гүн. Таны зөв таамаглаж байгаагаар эдгээр параметрүүд өндөр байх тусам хөрвүүлэлт илүү сайн болж, дохио нь дижитал хэлбэрээр компьютерт илүү нарийвчлалтай байх болно.

5. Хөрвүүлэгч эсвэл аналог-тоон хувиргагч.

Энэ төрлийн хөрвүүлэлтийн ерөнхий дүрэм дээж авах, өөрөөр хэлбэл аналог материалаас дээж авч, түүний дижитал дүрслэлийг бий болгох. Энд аналог дохион дахь хүчдэлийн агшин зуурын утгыг тайлбарлаж, түүний түвшинг хоёртын системээр тоон хэлбэрээр дүрсэлсэн болно (6).

Гэхдээ энд ямар ч тоон утгыг дүрсэлж болох математикийн үндсийг товч дурдах хэрэгтэй. дурын тооны систем. Хүн төрөлхтний түүхийн туршид янз бүрийн тооны системийг ашиглаж ирсэн бөгөөд одоо ч ашигласаар байна. Жишээлбэл, арав (12 ширхэг) эсвэл пенни (12 арван, 144 ширхэг) гэх мэт ойлголтууд нь арван хоёртын систем дээр суурилдаг.

6. Аналог дохио дахь хүчдэлийн утга ба түүний түвшинг хоёртын систем дэх тоон хэлбэрээр дүрслэх

Цагийн хувьд бид холимог системүүдийг ашигладаг - секунд, минут, цаг, арван хоёр аравтын дериватив өдөр, өдөр, долоо дахь систем, долоо хоногийн өдрүүд, дөрвөлсөн систем (мөн арван хоёр болон хүйсийн системтэй холбоотой) сард долоо хоног, арван хоёр арван систем. жилийн саруудыг зааж, дараа нь бид аравтын бутархайн систем рүү шилжиж, хэдэн арван жил, зуун, мянган жилүүд гарч ирдэг. Цаг хугацаа өнгөрөхийг янз бүрийн системээр илэрхийлэх жишээ нь тооны системийн мөн чанарыг маш сайн харуулж, хөрвүүлэхтэй холбоотой асуудлыг илүү үр дүнтэй удирдах боломжийг олгоно гэж би бодож байна.

Аналогийг дижитал болгон хувиргах тохиолдолд бид хамгийн түгээмэл байх болно аравтын бутархай утгыг хоёртын тоонд хөрвүүлэх. Дээж бүрийн хэмжилтийг ихэвчлэн микровольт, милливольт, вольтоор илэрхийлдэг тул аравтын тоо. Дараа нь энэ утгыг хоёртын системд илэрхийлэх болно, өөрөөр хэлбэл. Үүнд ажилладаг хоёр бит - 0 ба 1 гэсэн хоёр төлөвийг илэрхийлдэг: хүчдэл байхгүй эсвэл түүний байгаа эсэх, унтарсан эсвэл асаалттай, гүйдэл байгаа эсэх гэх мэт. Тиймээс бид гажуудал үүсэхээс зайлсхийж, бүх үйлдлийг хэрэгжүүлэхэд илүү хялбар болно. Жишээ нь холбогч эсвэл бусад дижитал процессортой холбоотой бидний ажиллаж буй алгоритмуудын өөрчлөлт гэж нэрлэгддэг.

Та тэг байна; эсвэл нэг

Тэг ба нэг гэсэн хоёр цифрээр та илэрхийлж болно тоон утга бүрхэмжээнээс үл хамааран. Жишээ болгон 10-ын тоог авч үзье. Аравтын бутархай руу хөрвүүлэлтийг ойлгох гол зүйл бол аравтын бутархайт 1-ийн тоо нь аравтын бутархайн тоон дээрх байрлалаас хамаардагт оршино.

Хэрэв 1 нь хоёртын эгнээний төгсгөлд байвал 1, төгсгөлөөс хоёр дахь нь - 2, гурав дахь байрлалд - 4, дөрөв дэх байрлалд - 8 - бүгд аравтын бутархайгаар байна. Аравтын бутархайн системд төгсгөлд нь ижил 1 нь 10, эцсийн өмнөх 100, гурав дахь 1000, дөрөв дэх XNUMX нь аналогийг ойлгох жишээ юм.

Тэгэхээр, хэрэв бид 10-ыг хоёртын тоогоор илэрхийлэхийг хүсвэл 1 ба 1-ыг төлөөлөх шаардлагатай тул миний хэлсэнчлэн дөрөвдүгээрт 1010, хоёрдугаарт XNUMX байх болно, энэ нь XNUMX болно.

Хэрэв бид 1-ээс 10 вольт хүртэлх хүчдэлийг бутархай утгагүйгээр хөрвүүлэх шаардлагатай бол, i.e. Зөвхөн бүхэл тоонуудын тусламжтайгаар 4 битийн дарааллыг хоёртын тоогоор илэрхийлж чадах хөрвүүлэгч хангалттай. 4-бит, учир нь энэ хоёртын тоог хөрвүүлэхэд XNUMX хүртэлх оронтой тоо шаардлагатай болно. Практикт энэ нь дараах байдлаар харагдах болно.

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

1-ээс 7 хүртэлх тоонуудын тэргүүлэгч тэгүүд нь мөрийг бүтэн дөрвөн бит хүртэл оруулснаар хоёртын тоо бүр ижил синтакстай бөгөөд ижил хэмжээний зай эзэлнэ. График хэлбэрээр бүхэл тоог аравтын системээс хоёртын систем рүү хөрвүүлэхийг Зураг 7-д үзүүлэв.

7. Аравтын систем дэх бүхэл тоог хоёртын систем рүү хөрвүүлэх

Дээд ба доод долгионы хэлбэрүүд хоёулаа ижил утгыг илэрхийлдэг боловч эхнийх нь жишээлбэл шугаман хүчдэлийн түвшний хэмжигч зэрэг аналог төхөөрөмжүүдийн хувьд, хоёр дахь нь тоон төхөөрөмж, түүний дотор ийм хэлээр өгөгдөл боловсруулдаг компьютерт ойлгомжтой байдаг. Энэ доод долгионы хэлбэр нь хувьсагч дүүргэгч дөрвөлжин долгион шиг харагддаг, i.e. цаг хугацааны явцад хамгийн их утгуудын хамгийн бага утгын өөр өөр харьцаа. Энэхүү хувьсах агуулга нь хөрвүүлэх дохионы хоёртын утгыг кодлодог тул "импульсийн кодын модуляц" - PCM гэж нэрлэнэ.

Одоо жинхэнэ аналог дохиог хувиргах руу буцна уу. Үүнийг жигд өөрчлөгдөж буй түвшинг дүрсэлсэн шугамаар дүрсэлж болно гэдгийг бид аль хэдийн мэдэж байгаа бөгөөд эдгээр түвшний үсрэлттэй дүрслэл гэж байдаггүй. Гэсэн хэдий ч аналогийг дижитал болгон хувиргах хэрэгцээнд зориулж бид аналог дохионы түвшинг үе үе хэмжиж, ийм хэмжсэн дээж бүрийг дижитал хэлбэрээр илэрхийлэх боломжтой байх ийм процессыг нэвтрүүлэх ёстой.

Эдгээр хэмжилтийг хийх давтамж нь хүний ​​сонсож чадах хамгийн дээд давтамжаас дор хаяж хоёр дахин их байх ёстой гэж үзсэн бөгөөд энэ нь ойролцоогоор 20 кГц байдаг тул хамгийн их давтамжтай байдаг. 44,1кГц нь түгээмэл түүврийн давтамж хэвээр байна. Түүвэрлэлтийн хурдыг тооцоолох нь нэлээд төвөгтэй математик үйлдлүүдтэй холбоотой бөгөөд хөрвүүлэх аргын талаарх бидний мэдлэгийн энэ үе шатанд утгагүй юм.

Илүү сайн уу?

Дээр дурдсан бүх зүйл нь дээж авах давтамж өндөр байх тусам, өөрөөр хэлбэл. аналог дохионы түвшинг тогтмол давтамжтайгаар хэмжих нь хөрвүүлэлтийн чанар өндөр байх болно, учир нь энэ нь наад зах нь зөн совингийн хувьд илүү нарийвчлалтай байдаг. Энэ үнэхээр үнэн үү? Энэ талаар бид нэг сарын дараа мэдэх болно.