إعادة التشكيل II. مقارنة بين تشغيل المرشحات الرقمية والتناظرية عالية الترتيب في مسار الصوت والإجابات على الأسئلة
انتباه - هذا المنشور هو توضيح الجزء الأول من المقال والإجابة على أسئلة التعليقات عليه. لفهم كل شيء ، تحتاج إلى التعرف على السابق إذا لم تكن قد فعلت ذلك بالفعل .
من بين التعليقات العديدة على مقالتي الأخيرة كان هناك سؤالان مميزان للغاية - من مجموعة من الأشخاص الذين يمكنني تصنيفهم بشكل مشروط على أنهم "ممارسين" ، ومن شخص ربما لا يريد ، أعرب عن موقف قريب من العديد من محبي الموسيقى.أصبح من الواضح لي أنه لا يفهم الجميع التفسيرات القائمة على نظرية التحلل الطيفي للإشارة والمزيد من التلاعب في التوافقيات. لقد قمت أدناه بمحاولة توضيح قضايا معينة من المقالة السابقة بشكل أكثر وضوحًا.لذا ، تحت القطة ، نعتبر موضوعين:
لماذا لا تكون المرشحات الرقمية في مسارات معالجة الصوت شريرة دائمًالماذا يصعب تنفيذ المرشحات التناظرية عالية الترتيب في الأجهزة التسلسلية، سأحاول الكشف عن كلا هذين الموضوعين بأكثر لغة ممكنة.لماذا الفلاتر الرقمية في مسارات معالجة الصوت ليست شريرة دائمًا
السؤال الأول من FreeMind2000 :? ;)
:
1) -> (16, 44.1 ) -> CD
2) CD -> 16 -> -> (16, 44.1 ) ->
:
2) CD -> 16 -> + ( 16 18, 44.1 44.1*4) -> (18, 44.1*4 ) ->
.. :
1. ( )
2. () CD — - .
?
, , :
1. , , ( ) , ()? , 44.1 — , .
2. ( , :) ? .. , 8 4…
3. ?
20 , 44.1 — ?.. 2 — , , , - ? ;)
نعم ، نظرية Nyquist صحيحة ، ولكن حتى إذا كان يمكن استخدام ترددين لاستعادة تردد الإشارة الدورية ، وهو أمر مهم جدًا ، فهذا لا يعني أن هذا يمكن أن يصنع DAC بنجاح ، خاصة بدون استخدام المرشحات! علاوة على ذلك ، يتعلق هذا بإشارة معقدة ، وهي تراكب لعدد كبير من التوافقيات ، وأحيانًا تظهر بشكل حاد وتختفي أو تغير النغمة.من أجل الوصول إلى جوهر المشكلة ، من الضروري فهم ما يلي - بعد إجراء عملية الرقمنة ، قمنا بتشويه الإشارة بشكل لا رجعة فيه. حتى إذا كنت تستخدم الميكروفون ومكبر الصوت المثالي والمحول التناظري الرقمي.للتوضيح ، دعنا ننتقل من النظرية إلى الممارسة ونصور شكل الإشارة الأصلية على خلفية إشارة قادمة من DAC مثالية.
أذكر أن DAC أوفي اللغة الروسية ، تقوم DAC ، على فترات منتظمة ، باستخراج القيمة الرقمية وترقيمها عند إخراجها. نتيجة لذلك ، نحصل على إشارة خطوة. في الشكل الخاص بنا ، الحد الأدنى من الخطوات الرأسية والأفقية يساوي خلية واحدة. يتوافق عرض الخطوات مع تردد الرقمنة ، ويتم تحديد الدقة الرأسية من خلال دقة ADC. يمكن رؤية كيف تعتمد جودة الإشارات المرقمنة عليها في مثال رقمنة البت الثاني. تقع القيمة الحقيقية تقريبًا في المنتصف بين قيمتين صحيحتين صالحتين ، يمكن تعيينهما لعينة ADC. لقد اختار القاع ، ووقعنا خطأ كبير. آمل أن يفهم الجميع الآن لماذا حتى في ADC المثالي ، لا يمكن اعتبار الترتيب المنخفض مهمًا.
دعونا نرى ما يجعل دائرتنا الدقيقة من SONY. زادت من تكرار أخذ العينات 4 مرات. ليس ذلك فحسب ، فقد أضافت أيضًا قرارات بشكل رأسي نظرًا لأنها زادت سعة الإشارة من 16 إلى 18 بت. علاوة على ذلك ، باستخدام المرشح ، يتم تقريب الإشارة وإدخال ثلاث نقاط وسيطة ، وتكون دقة تركيبها أعلى أفقيًا وعموديًا بمقدار 4 مرات عما كانت عليه قبل التحولات. ترتيب أنيق لهذه النقاط هو المرشح. كلما ارتفع ترتيبه ، كان ينتج تقريبًا أفضل.ومع ذلك ، بعد إجراء هذه العمليات ، لا يزال لدينا هيكل خطوة لا يظهر في الشكل - بدلاً من ذلك ، قمت بتصوير نقاط جريئة على العينات الثلاثة الأولى. وهنا أبسط مرشح منخفض التردد من الدرجة الثانية أو الثالثة ، والذي يعمل على تسهيل هذه الخطوات ، يدخل بالفعل العمل. والنتيجة مبينة أدناه:
هنا ، منحنى القلم هو الإشارة الأصلية.المنحنى الأحمر هو الإشارة عند خرج DAC 16 بت.الجزء الأخضر من المنحنى هو ما حصلنا عليه بعد عملية إعادة التشكيل والتطبيق اللاحق لأبسط مرشح.آمل أن يوافق FreeMind2000 وأنصاره على أن "صوت الخطوة غير المشوه النقي من إخراج DAC" يبدو أقل من الأصل من التشوهات الرقمية المشوهة؟ألاحظ أن التذبذب الأول على اليسار له التوافقي الرئيسي في مكان ما في المنطقة 44/7 = 6 كيلوهرتز ، في حين أن المظهر مشوه للغاية عند التحويل الرقمي بتردد 44 كيلوهرتز. هل يمكنك أن تتخيل كيف ستبدو الإشارة بتردد 17 كيلو هرتز مثل الأصل؟من المهم أن نلاحظ هنا أن المرشحات الرقمية ، إذا رغبت في ذلك ، قد لا تلمس النقاط المرجعية المتلقاة من DAC 16 بت - ضع فقط النقاط الإضافية بينها ، لتنعيم المنحنى كما تريد.لعدد من الأسباب ، لا يمكن القيام بذلك باستخدام مرشحات تناظرية عالية الترتيب بدلاً من الأرقام. هنا ، بالمناسبة ، حان الوقت للانتقال إلى السؤال ، أو بالأحرى البيان الذي أدلى به AntonSor والمدعوم بحرارة من dernussلماذا يصعب تنفيذ مرشحات تناظرية عالية الترتيب في الأجهزة التسلسلية
نص
التعليق لـ AntonSor :من أجل قطع كل ما يقع خارج حدود النطاق الصوتي (20 كيلو هرتز) والحصول على التوهين عند 40 ديسيبل عند 44 كيلو هرتز ، ومع استجابة طورية متساوية ، مطلوب مرشح 7 ترتيب (مع واحد حتى مرشح بتروورث) ، هذه ثلاثة مضخمات تشغيلية و 10 5٪ مقاومات ومكثفات لكل قناة. نعم ، ضخم ، لكن ليس مستحيلاً. مضخما تشغيل رباعيين من نوع TL074. في جهاز استقبال للهواة ، هناك تحويل مباشر أكثر (في شيفتر المرحلة).
من أجل عدم الانخراط في جميع العطلات باستخدام برنامج تعليمي ، أذكر فقط في تمرير أنه لا يمكن بناء المرشحات عالية الجودة عالية الجودة على مضخمات تشغيل للأغراض العامة ، والتي تشمل TI TL074.من المهم جدًا أن تولد مرشحات التمرير المنخفضة التناظرية عالية الترتيب تشوهًا طوريًا خطيرًا ، خاصة في منطقة تردد القطع. لإثبات هذه الحقيقة المعروفة من خلال سلسلة من الصيغ الطويلة لرفاقنا الموقرين ، لن أعطي أيضًا صورة من مقالتي الأخيرة ، والتي توضح كيفية معالجة تشوهات المرحلة الصعبة مع شكل الموجة.
وفي الختام بناء على طلب العمالسوف أسهب في الحديث عن السبب في أنه بدون القيم الاسمية المحددة للأجزاء ، لن تنتج المرشحات عالية الترتيب خصائص محسوبة مثالية جميلة ، كما هو الحال في الاعتماد المعياري للتردد على توهين الإشارة على ترتيب مرشح Butterfort في الإحداثيات اللوغاريتمية.
من أجل بناء مرشح يقترب في هذه المعلمة إلى عامل رقمي ، موصوف في مقال سابق ، هناك حاجة إلى ترتيب من الثامن إلى العاشر.يتم عرض وظيفة التحويل لمرشح التمرير المنخفض المثالي ومرشحات Butterfort من الطلبات المختلفة أدناه.
كيف يتم بناء هذه المرشحات عادة؟ بسيط جدًا - خذ مرشح تمرير منخفض من الدرجة الثانية تم بناؤه ، على سبيل المثال ، وفقًا للمخطط أدناه ...
رائع ، دعنا نلقي نظرة على رسم بياني يوضح كيف تتغير معلمات مرشح Butterworth للترتيب الثاني ؛ لاحظ أن المقياس الخطي يتم رسمه أفقيًا من تشتت القيم الاسمية للمكونات في دائرة التغذية المرتدة.
تخيل الآن تراكبًا لخصائص النقل للعديد من هذه الروابط بترددات قطع مختلفة ، بسبب انتشار المكونات.
من السهل تخمين أننا لن نحصل على تأثير زيادة انحدار الفلتر اعتمادًا على الترتيب. بالإضافة إلى ذلك ، سننشئ حدبًا زائدًا على الخاصية التي ستسبب تشوهًا في التشكيل البيني.في الواقع ، الوضع أسوأ لأن الانتشار لا يؤثر فقط على تردد القطع ، ولكن أيضًا على المعلمات الأخرى لكل ارتباط. قد يكون الصوت الذي تمت تصفيته الناتج عن السرطان والبجعة والرصاص مناسبًا لجودة السماعة عند خرج جهاز الاستقبال المتجدد ، ولكن محاولة استخدامه في DAC عالية الجودة لن تسبب ضحكًا غير صحي بين المشترين المحتملين.بدلا من كلمة ختامية
بدلاً من كلمة ختامية ، أنشر صورتين من المستخدم zerg59 ، الذي لم يكن كسولًا جدًا لمحاكاةفي Labview مسار صوتي مع مولد إشارة ، ADC ، DAC و resampler
0.45 . « »
,
P.S.
Refridgerator Source: https://habr.com/ru/post/ar400527/
All Articles