Дополнение к главе 5 ©
1. Как технически происходит переход от аналогового сигнала к его дискретному представлению?
Аналоговый сигнал — это непрерывно меняющееся со временем t значение физической величины F. Например, пусть F — сила тока. Дискретизация есть переход от формы А к форме Б. Физически это происходит следующим образом: в равноотстоящие моменты времени, например через каждые 0,01 секунды, измеряется величина F. Если моменты времени измерения обо-значить t0, t1, t2 и т. д., а измеренные значения величины F обозначить F0, F1, F2 и т. д., то дискретное представление зависимости F от t можно свести в таблицу. Эту информацию и нужно отразить в памяти компьютера. Правда, не совсем в таком виде, как в таблице. Номера измерений хранить ни к чему. Все моменты времени измерений также не нужно хранить в памяти. Достаточно знать начальный момент t0 и величину интервала времени между двумя измерениями, поскольку эта величина постоянная. Ее называют шагом дискретизации по времени. Обычно принимается t0 = 0, т. е. время начинает отсчитываться от начала измерений. Зная t0 и шаг, можно определить все остальные моменты времени измерений. На-пример, если шаг равен 0,01 секунды, то t1 = 0,01 с, t2 = 0,02 с, t3 = 0,03 с и т. д. Значения физической величины F хранятся в памяти в виде числовой последовательности (таблицы).
Таким образом, дискретное цифровое представление сигнала — это таблица с результатами измерений физической величины в фиксированные моменты времени.
2. Что такое шаг дискретизации и частота дискретизации? Попробуйте выразить связь между ними в виде формулы.
Величина интервала времени между двумя измерениями - шаг дискретизации. Частота дискретизации — это количество измерений, производимых прибором за 1 секунду.
Частота измеряется в герцах (Гц). Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц. 1000 измерений за 1 секунду — 1 килогерц (кГц) или 1000 Гц.
Частота = 1 / шаг
3. Какой частоте дискретизации соответствует шаг 0,005 с?
1 измерение за 1 секунду соответствует частоте 1 Гц, 10 Гц — 10 измерений в секунду и так далее.
Частота = 1/шаг
1 / 0,005 = 200 Гц
4. Какому шагу дискретизации соответствует частота 1 КГц?
1 КГц = 1000 Гц
Шаг = 1 / частоту
1/1000 = 0,001 с - шаг дискретизации
5. Что такое разрядность дискретизации?
Разрядность — количество битов. Разрядность дискретизации определяется размером регистра памяти устройства АЦП. Дискретное цифровое представление аналогового сигнала тем точнее его отражает, чем выше частота и больше разрядность дискретизации.
6. Какова разрядность дискретизации АЦП, если в регистр можно записывать 1024 различных значения?
N = n1*n2*...nm ©
n = 2, N = 1024
1024 является 10-й степенью числа 2, значит m = 10
Ответ: 1024 различных значения можно записать в 10-тиразрядный регистр.
1. Какие элементы звуковой карты отвечают за воспроизведение цифрового и синтезированного звука?
Звуковые карты содержат следующие элементы. ©
- Преобразователи – они есть на каждом стереоканале: аналого-цифровой (АЦП) и цифро-аналоговый (ЦАП) (на дорогих картах преобразователей бывает больше). АЦП обрабатывает аналоговый сигнал, поступающий с линейного входа или микрофона, и превращает его в цифровой. ЦАП, напротив, преобразует цифровой сигнал в аналоговый и передает его на линейный выход. Качество получаемого звука зависит от битовой глубины, поддерживаемой преобразователем.
- Генератор тактовой частоты – выдает синхронизирующие сигналы на преобразователи, тем самым задавая скорость обработки информации (вспомните понятие частоты дискретизации). Наиболее популярные на сегодняшний день звуковые карты имеют частоту 96 кГц.
- Процессор – формирует аналоговое звучание, которое мы слышим из колонок от поступающих MIDI-команд. Именно процессор определяет возможности звуковой карты. Он является «связным» между центральным процессором компьютера, операционной системой и программой воспроизведения музыки. Процессор звуковой карты берет на себя достаточно много работы, связанной с обработкой звука (частично разгружая центральный процессор).
Звуковые карты проигрывают MIDI-файлы (синтезированный звук), используя встроенный синтезатор.
2. Почему 32-разрядная звуковая карта точнее кодирует и воспроизводит звук, чем 16-разрядная?
Чем выше разрядность дискретизации, тем выше точность измерений физической величины, тем точнее карта кодирует и воспроизводит звук.
3. Какая информация хранится в МIDI-файлах?
MIDI- файл — последовательность команд, которыми записаны действия, такие как, например, какая нота звучит, в какое время начинается звучание, как долго оно продолжается, каким инструментом исполняется. Поэтому MIDI-файлы по размеру значительно меньше аналогичных цифровых файлов.
