 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Процессоры цифровой обработки сигналов
Во многих звуковых платах используются процессоры цифровой обработки сигналов (Digital Signal Processor — DSP). Благодаря им платы стали более "интеллектуальными" и освободили центральный процессор компьютера от выполнения таких трудоемких задач, как очистка сигналов от шума и сжатие данных в реальном времени, преобразование текста в речь и синтез так называемого трехмерного звучания. Оцифровывание (оцифровка) Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровую форму в звуковой карте осуществляет АЦП и называется оцифровыванием. Он состоит из двух этапов. Дискретизация. Дискретизацией (рис.4) называется процесс превращения исходного звукового сигнала в мгновенные значения звукового сигнала в определенные моменты времени, называемые выборками.
Рис.4 Сигнал, непрерывно изменяющийся во времени, заменяют рядом отсчетов этого сигнала. Обычно отсчеты сигнала берутся через одинаковые промежутки времени. Интуитивно ясно, что если отсчеты отстоят друг от друга на слишком большие интервалы, то при дискретизации может произойти потеря информации: важные изменения сигнала могут быть “пропущены” преобразователем, особенно если они произойдут не в те моменты, когда были взяты отсчеты. Получается, что отсчеты следует брать с максимальной частотой. Естественным пределом служит быстродействие АЦП. Кроме того, чем больше отсчетов приходится на единицу времени, тем больший размер памяти, необходим для хранения информации. Проблема отыскания разумного компромисса между частотой взятия отсчетов сигнала и расходованием ресурсов трактов преобразования и передачи информации возникла задолго до того, как на свет появились первые звуковые карты. В результате исследований было сформулировано правило, которое в отечественной научно-технической литературе принято называть теоремой Котельникова. Если поставить перед собой задачу обойтись без формул, то суть теоремы Котельникова можно объяснить следующим образом. Сигнал, представленный последовательностью дискретных отсчетов, можно вновь преобразовать в исходный (непрерывный) вид без потери информации только в том случае, если интервал межу соседними отсчетами не превышает половины периода самого высокочастотного колебания, содержащегося в спектре сигнала. Из сказанного следует, что восстановить без искажений можно только сигнал, спектр которого ограничен некоторой частотой Fmax. Теоретически все реальные сигналы имеют бесконечные спектры. Для того чтобы при дискретизации избежать искажений, вызванных этим обстоятельством, сигнал вначале пропускают через фильтр, подавляющий в нем все частоты, которые превышают заданное значение Fmax, и лишь затем производят дискретизацию. Согласно теореме Котельникова частота, с которой следует брать отсчеты, составляет Fд= 2Fmax. Теорема получена для идеализированных условий. Если учесть некоторые реальные свойства сигналов и устройств преобразования, то частоту дискретизации следует выбирать с некоторым запасом по сравнению со значением, полученным из предыдущего выражения. В стандарте CD частота дискретизации равна 44,1 кГц. Звуковые карты, как правило, способны работать в широком диапазоне частот дискретизации. Важно, чтобы максимальное значение частоты дискретизации было не менее 44,1 кГц, в противном случае качества звучания CD достичь не удастся. Так, например, диск CD-Audio , несущий данные с частотой дискретизации 44,1 кгц. способен хранить информацию о диапазоне частот 0….22050 гц. Следует различать частоту дискретизации в АЦП/ЦАП, предназначенных для оцифровки внешних сигналов, и частоту дискретизации в ЦАП WT-синтезатора звуковой карты. Значение последней может не совпадать с указанными стандартными значениями. например, искретизаци44, 1кгц, которая гласит Квантование по уровню В процессе работы АЦП происходит не только дискретизация непрерывного аналогового сигнала во времени, но и квантование его по уровню, то есть представление значений выборок в цифровом двоичном коде. При квантовании весь возможный диапазон изменения сигнала на входе АЦП от хмакс до хмин разбивается на N разрешенных уровней и представляется двоичным N-разрядным кодом (рис.5).
Рис.5 Это означает, что число возможных различных значений сигнала (уровней квантования) равно 2N и, следовательно, значения, лежащие в пределах величины Dx = (xмакс - xмин)2N , неразличимы. Величина Dx называется шагом квантованияи равна разности между двумя соседними разрешенными для передачи уровнями.
Таким образом, непрерывный (аналоговый) сигнал преобразуется в цифровой с некоторой погрешностью. Эта погрешность тем больше, чем меньше уровней квантования сигнала. Квантование предусматривает представление значений выборок в цифровом двоичном коде. Число уровней квантования в свою очередь зависит от разрядности АЦП/ЦАП. Первым стандартом мультимедийного ПК предусматривался "8-разрядный" звук. Разрядность звука характеризует количество бит, используемых для цифрового представления каждой выборки. При восьми разрядах количество дискретных уровней звукового сигнала составляет 256, а если использовать 16 бит, то их количество достигает 65 536. Современные высококачественные звуковые карты поддерживают 24-битовую дискретизацию, причем количество дискретных уровней звукового сигнала составляет более чем 16,8 млн. Чем больше уровней квантований те выше точность цифрового представления выборок. Погрешности, возникающие в результате замены аналогового сигнала рядом квантованных по уровню отсчетов, можно рассматривать как его искажения, вызванные воздействием помехи. Эту помеху принято образно называть шумом квантования. Шум квантования (рис. 6, в) представляет собой разность соответствующих значений реального и квантованного по уровню (рис. 6, б) сигналов:
Рис. 6. Квантование сигнала по уровню Относительная величина максимальной погрешности квантования равна 1/N, где N — число уровней квантования. Этой же величиной, представленной в логарифмических единица (децибелах), оценивается уровень шумов квантования АЦП звуковой карты. Уровень шумов квантования определяется по формуле: D = 20lg(1/N). Для трехразрядного АЦП N=8, и D =–18 дБ; для восьмиразрядного — N=256, D= –48 дБ; для шестнадцатиразрядного — N=65536, D=–96 дБ; для восемнадцатиразрядного АЦП N=262144, D=–108 дБ; для двадцатиразрядного АЦП N=1648576, D=–120 дБ. Эти цифры наглядно демонстрируют, что с ростом разрядности АЦП шум квантования уменьшается. Приемлемым считается 16-разрядное представление сигнала, являющееся в настоящее время стандартным для воспроизведения звука, записанного в цифровой форме. Увеличение разрядности АЦП обусловлено еще одним фактором — стремлением расширить его динамический диапазон. Мы уже говорили о динамическом диапазоне звука. Динамический диапазон некоторого устройства обработки может быть определен выражением D=20lg(Smax/Smin), где Smax и Smin — максимальное и минимальное значения сигнала, который может быть преобразован в цифровую форму без искажения и потери информации. Очевидно, минимальный сигнал не может быть меньше, чем напряжение, соответствующее одному разряду, а максимальный — не должен превышать величины напряжения, соответствующего N разрядам. Поэтому выражение для динамического диапазона АЦП звуковой карты примет вид: D=20lg(N). Так, динамический диапазон для 16-разрядного АЦП составляет 96 дБ, для 18-разрядного — 108 дБ, для 20-разрядного — 120 дБ. Иными словами, для записи звучания некоторого источника звука, динамический диапазон которого составляет 120 дБ, требуется двадцатиразрядный АЦП. Если такого нет, а имеется только шестнадцатиразрядный, то динамический диапазон звука должен быть сжат на 24 дБ: со 120 дБ до 96 дБ. |
Ш КВ(t) = UАИМ(t) - UКВ(t)