Сравнение междуаналогови и цифрови форми на представяне на сигнала - Studiopedia
Основните недостатъци на цифровите системи за предаване, обработка и съхранение на аудио сигнали включват:
1) разширяване на честотната лента. Предаването на аналогови сигнали изисква честотна лента, която не е по-голяма от тази на оригиналния сигнал. Необходимостта от разширяване на честотната лента за преминаване на цифрови сигнали се определя от факта, че пробите се представят под формата на двоични кодови комбинации, по време на предаването на които всеки бит от кодовата комбинация се показва като отделен импулс. Ето защо един от основните недостатъци на цифровото представяне на сигналите са високите изисквания към честотната лента на комуникационните канали и капацитета на устройствата за съхранение [1];
2) аналогово-цифрово преобразуване. Когато прилагат ADC, те се стремят да намерят компромис между точността на представяне на оригиналния сигнал в цифрова форма, което се постига чрез увеличаване на броя на нивата на квантуване и честотата на дискретизация, и степента на разширяване на честотната лента, необходима за предаване на цифров сигнал, или капацитета за съхранение, необходим за съхраняването му. Обичайна практика е ADC аудио сигнали с доста висока степен на точност (от порядъка на 16 бита на проба) и след това да се намали броят на битовете на проба чрез използване на различни схеми за цифрово компресиране;
3) необходимостта от времева синхронизация. Синхронизацията определя моментите, когато входящият сигнал трябва да бъде преброен, за да се реши коя стойност е предадена. За оптимално откриване на сигнала импулсният генератор трябва да бъде синхронизиран с пристигането на импулси от линията. Проблемът се задълбочава в случаите, когато мрежата се формира от няколко комутационни станции и е необходимо да се решат проблемите на вътрешните исинхронизация в цялата мрежа;
Основните технически предимства на цифровите системи за обработка, предаване и съхранение на аудио сигнали са следните:
1) възможността за регенериране на сигнала. Основното предимство на цифровата система е, че вероятността от възникване на грешка в линейния път по време на предаване на съобщение може да бъде много малка чрез въвеждане на регенератори в междинните точки на предавателните линии. Междинните възли ще открият и регенерират цифрови сигнали, преди изкривяването, възникващо в канала, да достигне ниво, което ще доведе до грешки в приемането, т.е. влиянието на тези изкривявания е изключено. За разлика от тях, аналоговите системи натрупват шум и изкривяване, докато сигналът преминава от една област в друга. Ако броят на точките за регенерация в проектираната цифрова комуникационна система е достатъчен за отстраняване на грешки в канала, тогава качеството на предаване в комуникационната мрежа се определя само от процеса на преобразуване на сигнала в цифрова форма, а не от предавателната система;
Цифровите предавателни линии осигуряват възможност за почти безпогрешно предаване на съобщения по комуникационни канали при съотношение сигнал/шум от порядъка на 15-25 dB, в зависимост от метода на кодиране (приетата стойност на съотношението сигнал/шум при предаване от едно крайно устройство към друго в аналогова мрежа е съответно 46 и 40 dB за местни и международни комуникационни линии), което осигурява конкурентоспособността на цифровите системи в сравнение с аналоговите, когато се използват в условия на ниско ниво на приетия сигнал и наличието на кръстосани смущения;
3) лекота на предаване на контролна информация. Контролната информация е предимно цифрова по природа и следователно може лесно да бъде въведена в цифрова система за предаване.Независимо от метода за въвеждане на контролна информация в цифровия път (групиране по времево разделение, въвеждане на специални комбинации от контролни кодове), във връзка с предавателната система, контролната информация се оказва неразличима от информационните съобщения. Обратно, аналоговите предавателни системи имат по-малка, често много ограничена, способност за предаване на контролна информация, което е довело до появата на много различни видове формати на контролни сигнали и необходимостта от проектиране на устройства за разпознаване и преобразуване на тези формати;
5) цифрова обработка на сигнала. Обработка на сигнали обикновено се нарича такива операции върху сигнали, при които техните характеристики се подобряват или трансформират. Основните предимства на цифровата обработка на сигнала са следните:
- възпроизводимост. Имунитетът на цифровите устройства към нисък шум и фалшиви влияния означава, че те могат да бъдат произведени с постоянна производителност без необходимост от фина настройка;
- програмируемост. Една основна структура с променливо алгоритмично или параметрично описание в цифровата памет може да се използва за обработка на различни видове сигнали;
- споделяне. Единичен процесор за цифров сигнал може да се използва за обработка на много сигнали чрез съхраняване на междинните резултати от всеки процес в памет с произволен достъп (RAM) и обработка на последователността от сигнали по някакъв начин на циклично споделяне на времето;
- автоматично управление. Тъй като цифровите данни се използват на входовете и изходите на устройство за цифрова обработка на сигнали, можете да проверите дали устройството работи правилно.извършва по стандартен начин, като сравнява реакцията на изхода си с някаква тестова последователност от данни, записани в паметта;
- многофункционалност. Тъй като цифровата обработка на сигнала се изпълнява от цифрови логически схеми, обработката може да включва много различни функции, които иначе биха били невъзможни или непрактични за изпълнение в аналогова форма.
Примери за операции, свързани с обработката на сигнали и реализирани по-ефективно в цифровата обработка, са: откриване (генериране) на определени честоти, усилване (затихване), коригиране, филтриране, компандиране, преобразуване на различни формати на съобщения;
6) Лесно формиране на група. Същността на методите за групиране (многоканална сигнализация) е, че съобщенията от различни източници на информация се комбинират, за да образуват групов сигнал, който се предава по комуникационната линия. При използване на аналогови комуникационни системи обикновено се използва принципът на честотно разделяне на каналите (FDM), при който всеки канал на системата е снабден с определен участък от честотния диапазон, равен по ширина на честотната лента на абонатния канал или надвишаващ. В цифровите многоканални комуникационни системи, обикновено изградени на принципа на каналите с разделяне на времето (TDM), сигналите се предават последователно по комуникационната линия от различни източници на съобщения, като се използва пълната честотна лента на линейния път по време на предаване на сигнали от всеки източник.
FDM оборудването обикновено е по-скъпо от TDM оборудването, дори когато се вземе предвид цената на аналогово-цифровото преобразуване. Трябва да се отбележи, че формирането на групови аналогови сигнали по време на RDT също е доста лесно за изпълнение, но недостатъкът на аналоговите системи с RDT е тяхната нискаустойчивост на шум поради чувствителността на тесни аналогови импулси към смущения, изкривявания, кръстосани смущения и междусимволни смущения;
7) лекота на класифициране. За разлика от аналоговите съобщения, чието криптиране е доста трудоемка задача, а надеждността на криптирането често е недостатъчна, внедряването на кодиране и декодиране на цифров поток е по-просто и ефективно.
Много от предимствата на цифровото предаване (срещу аналоговото) могат да бъдат приписани и на цифровия запис. Първото от тези предимства е възможността да се определи качеството на възпроизвеждане по време на запис и да се поддържа това качество за неопределено време чрез периодично копиране (регенериране) на цифрово записана информация, което е невъзможно при аналогов запис.
Друго предимство на цифровите системи за съхранение е възможността да се използват нискокачествени (нелинейни) носители за запис с по-ниско съотношение сигнал/шум в сравнение с аналоговите носители. В резултат на това устройствата за цифрово възпроизвеждане ще станат икономически привлекателни за потребителите поради намаляването на разходите за електронни продукти и носители за запис.
8) анализът и синтезът на аудио сигнали, особено реч, е област на широко разпространено изследване, тясно свързано с преобразуването на речта в цифрова форма. Някои от енкодерите и декодерите за реч с най-ниска побитова скорост използват известна степен на анализ и синтез на цифрови говорни сигнали.
9) висока надеждност и степен на интеграция с други устройства (предимно цифрови), лекота на взаимодействие с компютър.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: