Cruthú Ceoil. Máistreacht - cuid 2

Scríobh mé faoin bhfíric gurb é máistreacht sa phróiseas táirgthe ceoil an chéim dheireanach ar an mbealach ó smaoineamh an cheoil go dtí é a sheachadadh chuig an bhfaighteoir san eagrán roimhe seo. Táimid tar éis breathnú go grinn freisin ar fhuaim taifeadta go digiteach, ach níor phléigh mé fós conas a dhéantar an fhuaim seo, a thiontú go tiontairí voltas AC, a thiontú go foirm dhénártha.

1. Is éard atá i ngach fuaim casta, fiú leibhéal an-ard castachta, go leor fuaimeanna sinusoidal simplí.

Chríochnaigh mé an t-alt roimhe seo leis an gceist, conas is féidir i tonn droimneach den sórt sin (1) go bhfuil gach ábhar ceoil ionchódaithe, fiú má tá muid ag caint faoi go leor uirlisí ag imirt páirteanna polyphonic? Seo an freagra: tá sé seo mar gheall ar an bhfíric go bhfuil aon fhuaim casta, fiú an-chasta, i ndáiríre tá sé comhdhéanta de go leor fuaimeanna sinusoidal simplí.

Athraíonn nádúr sinusoidal na dtonnfhoirmeacha simplí seo de réir ama agus aimplitiúid, tá na tonnfhoirmeacha seo ag forluí, ag suimiú, ag dealú, ag modhnú a chéile, agus mar sin cruthaítear fuaimeanna ionstraimí aonair ar dtús, agus ansin meascáin iomlána agus taifeadtaí.

Is é an rud a fheicimid i bhfíor 2 ná adaimh áirithe, móilíní a dhéanann suas ár n-ábhar fuaime, ach i gcás comhartha analógach níl adaimh den sórt sin ann - tá líne chothrom amháin ann, gan poncanna ag marcáil léamha ina dhiaidh sin (is féidir an difríocht a fheiceáil i an figiúr isteach mar chéimeanna, a dhéantar a chomhfhogasú go grafach chun an éifeacht amhairc chomhfhreagrach a fháil).

Mar sin féin, ós rud é go gcaithfear ceol taifeadta a athsheinm ó fhoinsí analógacha nó digiteacha ag baint úsáide as trasduchtóir leictreamaighnéadach meicniúil ar nós callaire nó trasduchtóir cluasáin, is mór an difríocht idir fuaim analógach íon agus blurs fuaime próiseáilte go digiteach i bhformhór na gcásanna. Ag an gcéim dheiridh, i.e. nuair a bhíonn sé ag éisteacht, sroicheann an ceol dúinn ar an mbealach céanna le vibrations na gcáithníní aeir de bharr gluaiseacht an scairt sa trasducer.

2. Móilíní a dhéanann suas ár n-ábhar fuaime

digit analógach

An bhfuil aon difríochtaí inchloiste idir fuaim analógach íon (i.e. analóg taifeadta ar téipthaifeadán analógach, measctha ar chonsól analógach, comhbhrúite ar dhiosca analógach, seinnte siar ar sheinnteoir analógach agus aimplitheoir analógach aimplithe) agus fuaime digiteach - tiontaithe ó analóg go digiteach, próiseáilte agus measctha go digiteach agus ansin próiseáilte ar ais go foirm analógach, an bhfuil sé sin díreach os comhair an amp nó go praiticiúil sa chainteoir féin?

I bhformhór mór na gcásanna, in áit nach ea, cé gur thaifead muid an t-ábhar ceoil céanna ar an dá bhealach agus go n-athsheinnimis é ansin, is cinnte go mbeadh na difríochtaí le cloisteáil. Is mar gheall ar nádúr na n-uirlisí a úsáidtear sna próisis seo, áfach, a dtréithe, a n-airíonna, agus go minic teorainneacha a bheidh sé seo, seachas an teicneolaíocht analógach nó digiteach a úsáid.

Ag an am céanna, glacaimid leis go dtabharfar an fhuaim go foirm dhigiteach, i.e. a atomized go sainráite, ní dhéanann sé difear suntasach ar an bpróiseas taifeadta agus próiseála féin, go háirithe ós rud é go dtarlaíonn na samplaí seo ag minicíocht atá - go teoiriciúil ar a laghad - i bhfad níos faide ná teorainneacha uachtaracha na minicíochtaí a chloiseann muid, agus dá bhrí sin an graininess sonrach seo den fhuaim a chomhshó. go foirm dhigiteach, dofheicthe dúinn. Mar sin féin, ó thaobh máistreacht a dhéanamh ar an ábhar fuaime, tá sé an-tábhachtach, agus déanfaimid labhairt faoi níos déanaí.

Anois déanaimis amach conas a thiontaítear an comhartha analógach go foirm dhigiteach, eadhon nialas a haon, i.e. ceann amháin nach féidir ach dhá leibhéal a bheith ag an voltas: an leibhéal digiteach amháin, a chiallaíonn voltas, agus an leibhéal nialasach digiteach, i.e. is beag nach bhfuil an teannas seo ann. Tá gach rud sa domhan digiteach ceachtar amháin nó náid, níl aon luachanna idirmheánacha. Ar ndóigh, tá an loighic doiléir mar a thugtar air freisin, áit a bhfuil stáit idirmheánacha fós idir na stáit “ar” nó “as”, ach níl sé infheidhme maidir le córais fuaime digiteacha.

3. Creathadh cáithníní aeir de bharr foinse fuaime atá leagtha síos ag gluaiseacht struchtúr an-éadrom ar an scannán.

Claochluithe Cuid a hAon

Seoltar aon chomhartha fuaimiúil, bíodh sé gutha, giotár fuaimiúil nó drumaí, chuig an ríomhaire i bhfoirm dhigiteach, ní mór é a thiontú ina chomhartha leictreach malartach ar dtús. De ghnáth déantar é seo le micreafóin ina dtiomáineann creathadh cáithníní aeir de bharr na foinse fuaime struchtúr scairt an-éadrom (3). D'fhéadfadh gurb é seo an scairt atá san áireamh i capsule comhdhlúthadán, banna scragall miotail i micreafón ribín, nó scairt le coil ceangailte leis i micreafón dinimiciúil.

I ngach ceann de na cásanna seo tá comhartha leictreach an-lag, ascalach le feiceáil ag aschur an mhicreafóina chaomhnaíonn go pointe níos mó nó níos lú na comhréireanna minicíochta agus leibhéil a fhreagraíonn do na paraiméadair chéanna de cháithníní ascalacha aeir. Mar sin, is cineál analóg leictreach é seo, ar féidir é a phróiseáil tuilleadh i bhfeistí a phróiseálann comhartha leictreach malartach.

Ar dtús ní mór comhartha micreafón a aimpliúóir tá sé ró-lag le húsáid ar aon chuma. Tá voltas aschuir tipiciúil micreafón san ord na mílteú volta, arna shloinneadh i millivolts, agus go minic i micrivolta nó i milliúnú volta. Mar chomparáid, cuirimis leis go dtáirgeann ceallraí traidisiúnta de chineál finger voltas 1,5 V, agus is voltas leanúnach é seo nach bhfuil faoi réir modhnú, rud a chiallaíonn nach dtarchuireann sé aon fhaisnéis fuaime.

Mar sin féin, tá gá le voltas DC in aon chóras leictreonach le bheith ina fhoinse fuinnimh, rud a mhodhnóidh an comhartha AC ansin. Is é an níos glaine agus níos éifeachtaí an fuinneamh seo, is lú go bhfuil sé faoi réir ualaí agus suaitheadh ​​​​srutha, is glaine an comhartha AC a phróiseáilfidh na comhpháirteanna leictreonacha. Sin é an fáth go bhfuil an soláthar cumhachta, is é sin an soláthar cumhachta, chomh tábhachtach in aon chóras fuaime analógach.

4. Aimplitheoir micreafón, ar a dtugtar preamplifier nó preamplifier freisin

Tá aimplitheoirí micreafón, ar a dtugtar réamhaimplitheoirí nó réamhaimplitheoirí, deartha chun an comhartha ó mhicreafóin a aimpliú (4). Is é an tasc atá acu ná an comhartha a mhéadú, go minic fiú roinnt de na deich ndeicibeilí, rud a chiallaíonn go n-ardóidh na céadta nó níos mó a leibhéal. Mar sin, ag aschur an réamhaimplitheoir, faigheann muid voltas ailtéarnach atá comhréireach go díreach leis an voltas ionchuir, ach a sháraíonn sé na céadta uair, i.e. ag leibhéal ó chodáin go haonaid volta. Socraítear an leibhéal comhartha seo leibhéal líne agus is é seo an leibhéal oibriúcháin caighdeánach i bhfeistí fuaime.

Claochlú cuid a dó

Is féidir comhartha analógach den leibhéal seo a rith cheana féin próiseas digitithe. Déantar é seo trí úsáid a bhaint as uirlisí ar a dtugtar tiontairí nó trasduchtóirí analóg-go-digiteach (5). An próiseas comhshó i mód PCM clasaiceach, i.e. Tá modhnú Leithead Pulse, an modh próiseála is coitianta faoi láthair, sainmhínithe ag dhá pharaiméadar: ráta samplála agus doimhneacht giotán. Mar a cheapann tú go ceart, dá airde na paraiméadair seo, is amhlaidh is fearr an tiontú agus is amhlaidh is cruinne an comhartha a thabhairt don ríomhaire i bhfoirm dhigiteach.

5. Tiontaire nó tiontaire analógach go digiteach.

Riail ghinearálta don chineál seo tiontaithe sampláil, is é sin, samplaí d'ábhar analógach a thógáil agus léiriú digiteach de a chruthú. Anseo, déantar luach meandarach an voltais sa chomhartha analógach a léirmhíniú agus déantar a leibhéal a léiriú go digiteach sa chóras dénártha (6).

Anseo, áfach, is gá bunghnéithe na matamaitice a thabhairt chun cuimhne go hachomair, ar dá réir is féidir aon luach uimhriúil a léiriú i aon chóras uimhreacha. Le linn stair an chine daonna, baineadh úsáid as córais uimhriúcháin éagsúla agus tá siad fós in úsáid. Mar shampla, tá coincheapa ar nós dosaen (12 phíosa) nó pingin (12 dosaen, 144 píosa) bunaithe ar an gcóras duodecimal.

6. Luachanna voltais i comhartha analógach agus léiriú ar a leibhéal i bhfoirm dhigiteach i gcóras dénártha

Le himeacht ama, bainimid úsáid as córais mheasctha - sexagesimal ar feadh soicind, nóiméad agus uaireanta, díorthach duodecimal ar feadh laethanta agus laethanta, córas seachtú le haghaidh laethanta na seachtaine, córas quad (a bhaineann leis an gcóras duodecimal agus sexagesimal freisin) ar feadh seachtaine i mí, córas duodecimal. chun míonna na bliana a chur in iúl, agus ansin aistrímid go dtí an córas deachúil, áit a bhfuil fiche nó tríocha bliain le feiceáil, na céadta bliain agus na mílte bliain. Sílim go léiríonn an sampla de chórais éagsúla a úsáid chun imeacht ama a chur in iúl go han-mhaith nádúr na gcóras uimhreach agus go ligfidh sé duit saincheisteanna a bhaineann le tiontú a réiteach ar bhealach níos éifeachtaí.

I gcás comhshó analógach go digiteach, beimid ar an gceann is coitianta luachanna deachúla a thiontú go luachanna dénártha. Deachúil toisc go gcuirtear an tomhas do gach sampla in iúl de ghnáth i micrivolta, i millivolta agus i volta. Ansin cuirfear an luach seo in iúl sa chóras dénártha, i.e. ag baint úsáide as dhá ghiotán ag feidhmiú ann - 0 agus 1, a léiríonn dhá stát: gan aon voltas nó a láithreacht, as nó ar, reatha nó nach bhfuil, etc. an t-athrú halgartaim mar a thugtar air lena bhfuilimid ag déileáil, mar shampla, maidir le nascóirí nó próiseálaithe digiteacha eile.

Tá tú nialas; nó ceann

Leis an dá dhigit, nialais agus cinn, is féidir leat a chur in iúl gach luach uimhriúilbeag beann ar a mhéid. Mar shampla, smaoinigh ar an uimhir 10. Is í an eochair chun tiontú deachúlach-go-dénártha a thuiscint ná go mbraitheann an uimhir 1 sa dhénártha, díreach mar atá sa deachúil, ar a suíomh sa téad uimhir.

Má tá 1 ag deireadh an téad dhénártha, ansin 1, más rud é sa dara ceann ón deireadh - ansin 2, sa tríú háit - 4, agus sa cheathrú suíomh - 8 - go léir i deachúil. Sa chóras deachúil, is é an 1 céanna ag an deireadh ná 10, is é an leathdhéanach 100, an tríú 1000, an ceathrú XNUMX sampla chun an analaí a thuiscint.

Mar sin, más mian linn 10 a léiriú i bhfoirm dhénártha, beidh orainn 1 agus 1 a léiriú, mar sin mar a dúirt mé, bheadh ​​sé 1010 sa cheathrú háit agus XNUMX sa dara háit, is é sin XNUMX.

Dá mba ghá dúinn voltais a thiontú ó 1 go 10 volta gan luachanna codánacha, i.e. ag baint úsáide as slánuimhreacha amháin, is leor tiontaire atá in ann seichimh 4-ghiotán a léiriú i ndénártha. 4-ghiotán toisc go mbeidh suas le ceithre dhigit ag teastáil don chomhshó uimhir dhénártha seo. Go praiticiúil beidh sé cuma mar seo:

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

Ní dhéanann na príomh-nialas sin do na huimhreacha 1 go 7 ach an sreang a phingeáil go dtí na ceithre ghiotán iomlána ionas go mbeidh an chomhréir chéanna ag gach uimhir dhénártha agus go dtógann sí an méid céanna spáis. I bhfoirm ghrafach, taispeántar a leithéid d’aistriúchán ar shlánuimhreacha ón gcóras deachúil go dtí an dénártha i bhFíor 7.

7. Uimhreacha Slánuimhir sa Chóras Deachúil a thiontú go Córas Dénártha

Léiríonn na tonnfhoirmeacha uachtaracha agus íochtaracha na luachanna céanna, ach amháin go bhfuil an chéad cheann intuigthe, mar shampla, le haghaidh feistí analógacha, amhail méadair leibhéal voltais líneach, agus an dara ceann le haghaidh feistí digiteacha, lena n-áirítear ríomhairí a phróiseálann sonraí ar theanga den sórt sin. Breathnaíonn an tonnchruth bun seo cosúil le tonn cearnach inathraithe-líonta, i.e. cóimheas difriúil idir uasluachanna agus íosluachanna le himeacht ama. Ionchódaíonn an t-ábhar athróg seo luach dénártha an chomhartha atá le comhshó, agus mar sin an t-ainm "modhnú cód cuisle" - PCM.

Anois ar ais chuig fíor-chomhartha analógach a thiontú. Tá a fhios againn cheana féin gur féidir cur síos a dhéanamh air le líne a thaispeánann leibhéil atá ag athrú go réidh, agus níl a leithéid de rud ann agus léiriú léimneach ar na leibhéil sin. Mar sin féin, le haghaidh riachtanais chomhshó analógach go digiteach, ní mór dúinn próiseas den sórt sin a thabhairt isteach chun a bheith in ann leibhéal an chomhartha analógach a thomhas ó am go chéile agus gach sampla tomhaiste den sórt sin a léiriú i bhfoirm dhigiteach.

Glacadh leis gur cheart go mbeadh an mhinicíocht ag a ndéanfaí na tomhais seo dhá uair ar a laghad na minicíochta is airde is féidir le duine a chloisteáil, agus ós rud é go bhfuil sé timpeall 20 kHz, mar sin, is í an mhinicíocht is airde. Tá 44,1kHz fós ina ráta samplach coitianta. Tá ríomh an ráta samplála bainteach le hoibríochtaí matamaiticiúla sách casta, nach bhfuil ciall ag baint leo ag an gcéim seo dár n-eolas ar na modhanna comhshó.

Más rud é go bhfuil sé níos fearr?

D’fhéadfadh go léireodh gach rud a luaigh mé thuas dá airde an mhinicíocht samplála, i.e. leibhéal comhartha analógach a thomhas go rialta, dá airde cáilíocht an chomhshó, toisc go bhfuil sé - ar a laghad sa chiall iomasach - níos cruinne. An bhfuil sé fíor i ndáiríre? Beidh a fhios againn faoi seo i gceann míosa.