🏂🏾 🧔🏾 🍀 रीसेंपलिंग। साजिश सिद्धांत के खिलाफ डिजिटल ईंट की दीवार। स्पष्ट ध्वनि के प्रेमियों के लिए क्रिसमस की कहानी 🖊️ 🦔 🥒

ध्वनि के पुनरुत्पादन के लिए हाय-फाई और हाय-एंड उपकरणों के क्षेत्र में कोई मिथक नहीं है ।
उनमें से एक पर क्रिसमस की कहानी मारो!

जब पुराना साल पहले से ही व्यतीत हो गया था, तो नए साल का स्वागत पहले एक संकीर्ण पारिवारिक दायरे में किया गया था, और फिर अधिक दूर के रिश्तेदारों के साथ, जब नए साल का सलाद समाप्त हो गया या बेकार हो गया और एक हैंगओवर जारी करना शुरू कर दिया ...

जो लोग नहीं चाहते थे या सुदूर विदेश में नए साल का जश्न शुरू ~~नहीं कर सकते हैं~~ पर्सनल कंप्यूटर की कॉल महसूस करें।

यह उनके लिए है कि मेरी क्रिसमस की कहानी पुनरुत्थान की मूल बातों के बारे में है - एक तकनीक जिसने सहस्राब्दी की शुरुआत में ऑडियो सीडी की प्लेबैक गुणवत्ता में काफी सुधार किया है। यह तब था कि 16 बिट रिकॉर्डिंग को चलाने के लिए 18 और यहां तक कि 20 बिट डिजिटल-से-एनालॉग कन्वर्टर्स का उपयोग किया जाने लगा। पहली नज़र में, यह निर्माताओं के एक विपणन चाल की तरह लग रहा था, जिसका उद्देश्य भोली-भाली ऑडीओफिल्स के बटुए से पैसे का एक अतिरिक्त हिस्सा निकालने का था, लेकिन इस बार साजिश के सिद्धांत समर्थक एक तरफ धूम्रपान कर सकते हैं। वास्तव में, यह प्रजनन की गुणवत्ता में सुधार और महंगे पेशेवर उपकरणों की कीमत को कम करने का एक सफल प्रयास था। कहानी पुरानी है, लेकिन शिक्षाप्रद है, जो इस दिन के लिए प्रासंगिक है।

डिजिटल करने वाली एनालॉग कनवर्टर डिजिटल करने वाली एनालॉग डीएसी एक स्रोत सीडी के रूप में उपयोग कर किसी भी audiovoproizvodyaschey प्रणाली का दिल है। इसे 16-बिट नंबरों के अनुक्रम को डिकोड करने और मानव कान द्वारा कथित प्रारूप में परिवर्तित करने के जटिल और नाजुक कार्य के साथ सौंपा गया है।

1983 में वापस, पहला प्रतिष्ठित मैग्नेवॉक्स पंथ सीडी प्लेयर एक दोहरी 14-बिट कनवर्टर के साथ दिखाई दिया, लेकिन शताब्दी की शुरुआत तक, कई उच्च-गुणवत्ता वाले सीडी प्लेबैक सिस्टम में 18 या 20 बिट कन्वर्टर्स थे। क्यों?

सिद्धांत का एक सा, लगभग सूत्र के बिना

डिजिटल-से-एनालॉग रूपांतरणों की अवधारणा दो स्तंभों पर टिकी हुई है: नमूनाकरण दर और मात्राकरण गहराई ।

पीसीएम प्रारूप में ध्वनि चलाने के लिए, हमें नियमित अंतराल पर डिजिटल मूल्यों को उनके अनुरूप एनालॉग वोल्टेज या वर्तमान मूल्यों में परिवर्तित करना चाहिए। इन परिवर्तनों की आवृत्ति नमूना आवृत्ति है। Nyquist प्रमेय के अनुसार, इस प्रकार संकेतों की पुनरावृत्ति संभव है, जिसमें नमूने की आवृत्ति आधे से अधिक नहीं होती है। सबसे सामान्य प्रारूप जो मानव कान द्वारा कथित आवृत्ति के साथ संकेतों को पुन: पेश करने में सक्षम हैं, ~~आम तौर पर स्वीकृत आंकड़ा 20 kHz है~~ , जिसमें 44.1 और 48 kHz के नमूने आवृत्तियों हैं।

पहला अभी भी व्यापक रूप से ऑडियो कॉम्पैक्ट डिस्क (सीडीडीए, अंग्रेजी कॉम्पैक्ट डिस्क डिजिटल ऑडियो, जिसे अंग्रेजी ऑडियो सीडी और रेड बुक भी कहा जाता है) में उपयोग किया जाता है, और दूसरा पेशेवर रिकॉर्डिंग उपकरण के लिए कई मानकों में पैदा हुआ था।

आइए कल्पना करें कि रिकॉर्डिंग करते समय, एक ऑडियो सिग्नल एक आदर्श एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर हिट करता है। इसका अपना शोर और विकृति नहीं है और यह संकेत के तात्कालिक मूल्य को डिजिटल रूप से दिए गए बिट गहराई के साथ डिजिटल रूप में परिवर्तित करता है, उदाहरण के लिए, 16 बिट्स, जैसा कि ऑडियो सीडी प्रारूप में प्रथागत है। इस मामले में, सिग्नल की सैद्धांतिक रूप से प्राप्त गतिशील रेंज (उच्चतम और निम्नतम स्तरों के साथ डिजीटल सिग्नल के बीच का अनुपात) 98.1 डीबी होगा। इस मूल्य की गणना करने के लिए, लगभग एक अनुमानित सूत्र का उपयोग किया जाता है, जिसके अनुसार प्रत्येक अतिरिक्त बिट सैद्धांतिक रूप से प्राप्त गतिशील रेंज में 6 डेसिबल जोड़ता है। 16-बिट सिग्नल के लिए, हमें मिलता है:

6 डीबी / बिट * 16 बिट्स = 96 डीबी ।

एक वास्तविक संगीत संकेत में अक्सर शुद्ध स्वर शामिल नहीं होता है, लेकिन बड़ी संख्या में हार्मोनिक्स के मिश्रण से उनकी आवृत्ति और आयाम जल्दी से बदलते हैं। एडीसी के एक बिट से कम के आयाम वाले हार्मोनिक्स के लिए, मूल संकेत के साथ सहसंबंध को बहाल करना असंभव है, और एन्कोडिंग-डिकोडिंग ऑपरेशन के परिणामस्वरूप, वे सफेद शोर में बदल जाते हैं। इसके अलावा, शोर एक बड़े आयाम के साथ तेजी से बदलते संकेतों से उत्पन्न होते हैं, जिसे हम पॉप संगीत में बहुत कुछ कहेंगे।

आदर्श सन्निकटन से लेकर वास्तविक जीवन तक। पहले सीडी खिलाड़ियों की समस्याएं

ध्वनि रिकॉर्डिंग में डिजिटल तकनीक के उपयोग की शुरुआत के बाद से, उनकी उत्पादकता बढ़ाने और लागत को कम करने के लिए लगातार दौड़ हुई है। पहले सीडी प्लेयर्स के पास एक समानान्तर DAC और दो इनपुट सर्किट थे, जो बारी-बारी से दाएं या बाएं चैनल से इसे सिग्नल देते थे। डीएसी आउटपुट पर एनालॉग सिग्नल के तात्कालिक स्तर को दो रीडिंग के बीच के समय के लिए विशेष सर्किट का उपयोग करके दर्ज किया गया और वैकल्पिक रूप से दाएं और बाएं चैनलों के अलग-अलग एम्पलीफायरों को खिलाया गया। इसने अतिरिक्त विकृतियों को जन्म दिया, जिसका मूल्य चैनलों के तात्कालिक ध्वनि स्तरों में अंतर पर निर्भर करता था। ऐयूडोफाइल्स के आलोचकों के दबाव में, निर्माताओं को प्रत्येक चैनल के लिए अलग डीएसी के साथ एक योजना पर स्विच करने के लिए मजबूर किया गया था।

डीएसी के आउटपुट में चरण-दर-चरण संकेत होता है, जो कि सुचारू स्रोत संकेत के समान नहीं है, ऐसे विकृतियां हैं जो कान के लिए अप्रिय हैं। सरलता के लिए, हम कल्पना करते हैं कि इनपुट में 1 KHz की आवृत्ति वाला एक एकल हार्मोनिक लागू किया गया था। डिजीटल सिग्नल को फिर से संगठित करने की कार्रवाई वास्तव में मूल सिग्नल और नमूना आवृत्ति के बीच अंतर-विचलन विरूपण की उपस्थिति की ओर जाता है - हमारे मामले में, 44.1 KHz। (हार्मोनिक्स पर इंटरमोड्यूलेशन विरूपण और शैक्षिक कार्यक्रम की घटना का तंत्र, यदि आवश्यक हो, तो मेरे लेख में पाया जा सकता है )।

इस तथ्य के बावजूद कि परजीवी हार्मोनिक्स मानव कान के बाहर झूठ बोलते हैं, वे प्रवर्धन पथ पर प्रतिकूल प्रभाव डालते हैं और उनसे छुटकारा पाने के लिए बेहतर है।

डिजिटल सामग्री को पुन: पेश करने के लिए उपकरणों के शुरुआती मॉडल में, इसके लिए फिल्टर का उपयोग किया गया था, जिसमें 20 kHz की आवृत्ति तक एक फ्लैट विशेषता थी, और फिर 80 डीबी या उससे अधिक के स्तर का एक तेज क्षीणन था। अंग्रेजी शब्दावली में, इस तरह के फिल्टर को ईंट-दीवार कहा जाता है, रूसी में उन्हें कभी-कभी सादृश्य "ईंट की दीवार" कहा जाता है। समस्या यह थी कि उच्च-क्रम वाले एनालॉग कम-पास फिल्टर उन निष्क्रिय घटकों के मूल्यों की सटीकता के प्रति बहुत संवेदनशील हैं जिनमें वे शामिल हैं। आवश्यक रेटिंग द्वारा स्थिति और भी जटिल है, जो ~~मानक सीमा के बाहर~~ हैंऔर इन घटकों की गुणवत्ता के लिए विशेष आवश्यकताएं, जो विकृति को इंगित करने के लिए न्यूनतम योगदान प्राप्त करना आवश्यक है। नतीजतन, इन फिल्टर की लागत निषेधात्मक निकली, लेकिन सबसे दुखद बात यह है कि वे ऑडीओफाइल्स के अनुरोधों को पूरा नहीं कर सके, क्योंकि इन फिल्टर में बड़े चरण की विकृतियां थीं, खासकर प्रजनन रेंज के किनारों पर। इसलिए, सीडी खिलाड़ियों के शुरुआती संस्करणों की आवाज़, ~~उच्च लागत के बावजूद,~~ ऑडियोफ़ाइल्स को " किरकिरा " के रूप में वर्णित किया गया है ।

डिजिटल फिल्टर बचाव के लिए भागते हैं। उंगली का निरीक्षण

ध्वनि की गुणवत्ता में सुधार की दिशा में एक गंभीर कदम ~~और, सबसे महत्वपूर्ण बात, इसकी उपलब्धता~~ सिग्नल ओवरसैंपलिंग तकनीक की शुरुआत थी, जिसे यह लेख समर्पित है।

इसके सार को स्पष्ट करने के लिए, आइए 1 KHz के प्रिय GOST आवृत्ति के साथ सिग्नल रिकवरी की प्रक्रिया की कल्पना करें। चित्र A , DAC आउटपुट में दिखाई देने वाले सिग्नल घटकों के नमूनों की एक श्रृंखला को दर्शाता है, और दाईं ओर, DAC आउटपुट पर सिग्नल में निहित दूसरे और तीसरे क्रम के वर्णक्रमीय घटक। आप देख सकते हैं कि संकेत 1 KHz की आवृत्ति और 44.1 KHz के लगातार डिजिटलीकरण के साथ प्रारंभिक स्वर के बीच अंतर-विक्षेप विकृति के उत्पाद से अधिक कुछ नहीं है।

हम एक प्राथमिक ऑपरेशन द्वारा संकेत नमूनाकरण दर को चार गुना बढ़ाएंगे - दो पड़ोसी लोगों के बीच तीन अतिरिक्त नमूने जोड़ते हैं, जिनमें से प्रत्येक में शून्य मान होते हैं, जैसा कि चित्र सी में दिखाया गया है। प्रत्येक नमूने में दो कम से कम महत्वपूर्ण बिट्स जोड़ते हैं, उन्हें शून्य से भी भरते हैं। अब हमें 18 बिट नमूना मान मिले। इस ऑपरेशन के परिणामस्वरूप, सिग्नल स्पेक्ट्रम वास्तव में नहीं बदला है, लेकिन वास्तव में एक मौलिक परिवर्तन हुआ है। नमूना-आवृत्ति के कारण द्वितीय-क्रम हार्मोनिक्स मुख्य संकेत के स्पेक्ट्रम का हिस्सा बन गए हैं। व्युत्पन्न हार्मोनिक्स 44.1 kHz की आवृत्ति से ऊपर चले गए हैं। यह चित्र डी

में दिखाया गया है। मुख्य सिग्नल के वर्णक्रमीय क्षेत्र में, डिजिटल फ़िल्टरिंग को सफलतापूर्वक लागू किया जा सकता है, जिसे हम उच्च-क्रम वाले डिजिटल फ़िल्टर का उपयोग करके दिखाए गए आवृत्ति प्रतिक्रिया के साथ करेंगे।एफ । शारीरिक रूप से, हमें संकेत के उपलब्ध नमूनों के बीच अतिरिक्त मध्यवर्ती बिंदु मिलते हैं, जो आयाम प्रतिनिधित्व में दो अतिरिक्त बिट्स की उपस्थिति के कारण दो मूल्यों के बीच के संक्रमण को सुचारू करते हैं।

अब जब डिजिटल फिल्टर ने सभी कठिन और गंदे काम किए हैं, तो हम परिणामस्वरूप सिग्नल को 44.1 * 4 = 176.4 KHz की सैम्पलिंग आवृत्ति के साथ DAC को खिलाते हैं।

यह हमारे केक में एक चेरी जोड़ने के लिए बनी हुई है - तीसरे क्रम के सबसे सरल एनालॉग फ़िल्टर के माध्यम से सिग्नल पास करने के लिए, जो किसी दिए गए रेंज में हार्मोनिक्स के दमन के साथ पूरी तरह से सामना करेगा और ध्यान देने योग्य चरण विकृतियों का परिचय नहीं देगा।

परिणाम - प्राप्त सिग्नल का स्पेक्ट्रम मूल के बहुत करीब हो गया है, इसमें परजीवी घटकों को बहुत ध्यान दिया जाता है, और डिजिटल फिल्टरिंग की क्षमताओं के कारण चरण विकृतियों को कम से कम किया जाता है।

हार्डवेयर कार्यान्वयन

आंकड़ा ऊपर वर्णित समाधान के हार्डवेयर कार्यान्वयन को दर्शाता है। Resampling और डिजिटल फ़िल्टरिंग ऑपरेशन Sony द्वारा निर्मित CXD1088Q चिप द्वारा किए जाते हैं, ऑडियो ऑडियो प्रारूप के पूर्वजों में से एक। बदले में एक साधारण तर्क सर्किट दो अलग-अलग 18-बिट DAC AD1860 के रूपांतरण को शुरू करता है।

हमारी डिजिटल ट्रिक्स के परिणामस्वरूप हमें क्या लाभ मिला?

इंटरमॉड्यूलेशन विकृति में कमी
फिल्टर द्वारा शुरू की गई कम चरण की विकृति
डिजिटल-से-एनालॉग रूपांतरण की प्रक्रिया में उत्पन्न होने वाले उच्च हार्मोनिक्स का उत्कृष्ट दमन, जो प्रवर्धन पथ में अंतर-विकृति विकृति के स्रोत के रूप में काम कर सकता है
उच्च-बिट गहराई वाले डिजिटल-से-एनालॉग कन्वर्टर्स का उपयोग रूपांतरण की हार्मोनलता और हार्मोनिक विरूपण गुणांक को कम करना संभव बनाता है क्योंकि उनके पास बेहतर पैरामीटर हैं
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CD Hi Fi .

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, “ ”, ~~और न केवल~~ विकृतियां और उनके मूल्य टैग को स्वर्ग तक पहुंचाना।

एनालॉग और डिजिटल फिल्टर और विशिष्ट सवालों के जवाब के संचालन की अधिक विस्तृत तुलना के लिए, अगला लेख देखें

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प्रकाशन की तैयारी में, लेख DAC IC से सामग्री: कितने बिट्स लड़े जाते हैं? रॉबर्ट एडम्स द्वारा लिखित

रीसेंपलिंग। साजिश सिद्धांत के खिलाफ डिजिटल ईंट की दीवार। स्पष्ट ध्वनि के प्रेमियों के लिए क्रिसमस की कहानी