ПАМ’ЯТЬ. Реалізовано. Файруз МЕЙХУДІ. В рамках проекту «Кінець навчання»
ПАМ'ЯТЬ Режисер Файруз МЕЙХУДІ В рамках сектору проектів "Кінець навчання": Кінематографічні та аудіовізуальні техніки Рік: 2011/2012 Тема КОНВЕРСІЯ З АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА В ЦИФРОВИЙ СИГНАЛ Підтримано 24 травня 2012 року о 17:00 перед іспитом комітет H. Chaib професор, FPO, керівник урзазату H. Charifi професор, FPO, екзаменатор уарзазату H. Zgou професор, FPO, екзаменатор уарзазату
ПОДЯКИ Ця робота була виконана в рамках полідисциплінарного факультету Уарзазату в рамках закінчення навчального проекту за фахом «Лінематографічні та аудіовізуальні методи». Його режисером був пан Х. Чайб, професор полідисциплінарного факультету Уарзазату. Перш за все, я хотів би подякувати усім викладачам полідисциплінарного факультету Уарзазату, які з великим терпінням та розумом спостерігали за нашим навчанням зблизька чи далеко, а також за те, що підтримували та заохочували мене протягом цих років. Я хотів би щиро подякувати членам журі, які дали мені честь оцінити цю роботу. Я сподіваюся, що мої батьки знайдуть у цій скромній пам’яті нагороду за все, що вони дали собі за мою освіту. Нарешті, я хотів би подякувати всім своїм друзям, які зблизька і далеко віддали мені свою допомогу під час навчання. 2
КОРОТКИЙ ВСТУП. 4 РОЗДІЛ I: ЗАГАЛЬНА ІНФОРМАЦІЯ ПРО СИГНАЛИ. 5 I.1. ВСТУП. 5 I.2. ПОНЯТТЯ АНАЛОГУ ТА ЦИФРОВОГО. 5 I.2.1. Що таке аналоговий та цифровий. 5 I.2.2. Яка різниця між аналоговим та цифровим. 5 I.2.3. Принцип аналогового та цифрового. 5 I.3. СИГНАЛИ. 6 I.3.1. Що таке сигнал. 6 I.3.2. Класифікація сигналів. 6 I.3.2.1. Феноменологічна класифікація. 6 I.3.2.2. Морфологічна класифікація. 7 I.4. ВИСНОВОК. 9 РОЗДІЛ II: АНАЛОГ ДО ЦИФРОВОГО. 10 II.1. ВСТУП. 10 II.2. ВІДБОР ПРОБ. 10 II.2.1. Вибірка аналогового сигналу. 10 II.2.2. Спектр дискретизованого сигналу. 11 II.2.3. Вибір частоти дискретизації. 12 II.2.4. Явище складання. 13 II.2.5. Зрабіть і тримайте. 14 II.3. КІЛЬКІСТЬ. 15 II.3.1. Лінійне кількісне визначення. 15 II.3.2. Помилка, пов’язана з кількісною оцінкою. 16 II.3.3. Шум квантування. 17 II.3.4. Цифрова послідовність. 17 II.4. ВИСНОВОК. 18 ВИСНОВОК. 19 БІБЛІОГРАФІЯ. 20 3
ВСТУП Сьогодні багато електронних систем використовують цифрові технології. Коли ви записуєте звук за допомогою мікрофона, ви збираєте аналоговий сигнал, тобто безперервний сигнал, який у всі часи пропорційний інтенсивності звукового сигналу. Ми проходимо кілька, щоб перетворити аналоговий сигнал у розривний (або дискретний) та закодований цифровий сигнал. Отриманий сигнал представлений низкою чисел. У цій пам’ятці ми детально побачимо, як перетворити аналоговий звуковий сигнал у цифровий. 4
Квантований сигнал: C - це сигнал з дискретною амплітудою та безперервним часом (рис. 3). Цей сигнал відповідає сигналу, що подається на вихід схеми CNA для управління виконавчим механізмом. Рисунок 3: Представлення квантованого сигналу. Логічний або цифровий сигнал: це дискретна амплітуда та дискретний часовий сигнал (рис. 4). Останній випадок насправді відповідає ряду чисел, закодованих у двійковій системі. Ці числа, що використовуються в комп'ютері, передаються у вигляді кількох 0 В (логічний 0) або 5 В (логічний 1) цифрових сигналів цифрового типу, що розповсюджуються паралельно: 8 сигналів для числа, кодованого на 8 бітів. Рисунок 4: Подання цифрового сигналу. Ці типи сигналів узагальнені в таблиці нижче. 8
Таблиця 1: Морфологічна класифікація сигналів. Амплітуда безперервний дискретний безперервний час Аналоговий сигнал Квантований сигнал Дискретний дискретизований сигнал Цифровий сигнал I.4. ВИСНОВОК Загалом ми виявили, що цифрові технології переважають над аналоговими завдяки своїм перевагам, які адаптуються до потреб життя (швидша та практичніша технологія). 9
Рисунок 6: Вибірка сигналу. Математично вибірку можна описати як множення: x * (t) = x (t) d (t) Де d (t) - це послідовність імпульсів, рівна 0 або 1. II.2.2. Спектр дискретизованого сигналу Якщо ми беремо сигнал будь-якої форми x (t) або доводимо, що спектр має дуже особливу форму (рис. 7). Рисунок 7: Безперервний сигнал (ліворуч) та його спектр (праворуч). Спектр дискретизованого сигналу отримують шляхом відтворення форми спектра сигналу x (t) навколо кожного кратного частоти дискретизації: fe, 2fe, 3fe (рис. 8). Рисунок 8: Спектр дискретизованого сигналу x * (t). 11
Малюнок 11: Фільтр згладжування та перемикач. Цей фільтр згладжування повинен просто: пропускати сигнал, не спотворюючи його, тому мати плоску криву відгуку між 0 і Fmax; максимально послабити всі компоненти вище fe/2, які в іншому випадку були б складені та з'являлися у дискретизованому сигналі. На малюнку 12 показані приклади фільтру згладжування. Рисунок 12: Приклади фільтру згладжування. II.2.5. Пробовідбірник і утримання Для забезпечення аналого-цифрового перетворення між двома моментами дискретизації значення сигналу x * (t) повинно підтримуватися на вході перетворювача до прибуття наступного вибірки. Як результат, за пробовідбірником на практиці завжди слідує утримуюча схема, яка називається блокатором (Рисунок 13). Рисунок 13: Етапи перемикання з аналогового сигналу на цифровий. Для вибірки був відфільтрований сигнал x (t), який був відфільтрований для належного вимірювання значення Fmax. Зараз мова йде про перетворення цих зразків у числові значення, а потім у 14
функція квантування призначає однаковий рівень для всіх сигналів, що знаходяться в заданому діапазоні напруги; амплітуда цього діапазону називається квантом q. Рисунок 16 пояснює цю операцію: Рисунок 16: Лінійне кількісне визначення. Звичайно, кількість рівнів квантування пов'язана з кількістю бітів N АЦП, наприклад: 8-бітний перетворювач квантує аналоговий сигнал на 256 рівнях = 19,5 мв, якщо E = 5В; 16-розрядний перетворювач квантує аналоговий сигнал на 65536 рівнях, q = 0,076 мв, якщо E = 5В. II.3.2. Помилка квантування Під час заміни вибірки іншим подібним значенням крок квантування вносить помилку, яку також називають помилкою округлення або шумом квантування (рис. 17). Рисунок 17: Шум квантування. 16
Малюнок 18: Етапи перетворення аналогового на цифрове. II.4. ВИСНОВОК Аналого-цифрове перетворення має великий вплив на кінцеву якість цифрового аудіосигналу. Дійсно, якість музичного повідомлення сильно залежить від фаз вибірки та квантування. 18
ВИСНОВОК Цифрова технологія, яка за кілька років стала важливим інструментом, отже, нарешті застосовується до нашого старого доброго телебачення. Digital пропонує нам якість зображення та звуку, які не мають аналогів. Перевага цифрового перед аналоговим полягає в тому, що можна буде дублювати цифровий зразок нескінченно без втрати даних, тоді як це далеко не так з аналоговим. Проблема меншої толерантності, пов’язуючи різні типи (зображення, звук, текст) на одному і тому ж носії, а також доступ до комп’ютерного світу, який включає лише двійкові значення. У випадку цифрового зйомки та запису на магнітному носії, якщо сигнал погіршується, цифрова перевага полягає в можливості розрізнення вміщеної інформації. Отже, втрати якості не відбувається. 19