кратък аудио наръчник - глава 10 - Аналогов и цифров запис

Когато СД-тата се появиха в началото на 80-те, те имаха за цел да записват голям обем музика в цифров формат, с цел запазване на високото качество. В този раздел ще прегледаме набързо някои аналогови и цифрови технологии за запис, с цел да се покаже пътя и развитието на технологиите от начало им до сега, както и да се направи разликата между аналогов и цифров запис. Първо да направил разликата между аналогов и цифров сигнал. Аналоговият сигнал представлява постоянен непрекъснат поток, както е една река, а цифровият сигнал, се състои от пакети, определен брой а секунда, като във всеки пакет се съдържа част от информацията. Всичките пакети на куп дават всичката необходима информация, за просвирването на аудио сигнала. При аналоговият запис кривата на сигнала се определя от неговата амплитуда и дължина та вълната, при цифровият сигнал всеки пакет има информация за точно определена част от вълната. Когато тези части се наредят се получават множество точки в координатна система. Цифровият плейър трябва само да свърже тези точки с прави линии, и да генерира тон с честота и амплитуда, която се получава от това нареждане и свързване на точки.

В началото – Бодлива история – гравиране на калай.

През 1877 Томас Едисон първи изобретява устройство за запис и възпроизвеждане на звук. Той нарича това устройство фонограф. Още тогава осъзнал че звука е изграден от трептения то измисля първият начин за запис на звука – изцяло механичен. Фонографът на Едисон работил на много прост принцип, мембрана за която е закачена игла, дере пътека с различни вдлъбнатини и издатини, върху цилиндър покрит с калаено фолио. Когато говорите на висок тон във фунията, карате мембраната да трепти, това кара иглата да се забива различно дълбоко в калая, на въртящият се цилиндър, така се записвали трептенията и се съхранявали на този цилиндър. За да го просвирите, просто върнете иглата и завъртете цилиндъра, вдлъбнатините и издатините карат иглата предава трептенето на мембраната и хоп ето го звука обратно. През 1887 Емил Берлинер, усъвършенства дизайна на Едисон и създава първият грамофон който работи на същият принцип. Голямото предимство на грамофона е че използва кръгла плоскост върху която се издирала пътеката като спирала. Това улеснява серийното производство на записи – създава се калъп и в него се пресова поливинилхлорид и хоп готово.

Аналогова вълна

Защо се занимаваме с фонографа на Едисон? Ами защото Едисон е първият който реално е уловил този аналогов поток и го е записал, след което го е възпроизвел. В наши дни, вибрациите се записват и възпроизвеждат по електронен път, а не на калаено фолио, но основният принцип е същият – улавяне на вибрациите, съхраняването им и възпроизвеждането им. Общо честотата се определя от това колко пълни трептения ще направи мембраната. Ако направи 500 пълни трептения за 1 секунда имаме тон с честота 500 херца, ако направи 1000 имаме тон с честота 1 килохерц.

Фонографът на Едисон бързо отпаднал от употреба поради 1 недостатък (да оставим настрана недостоверният звук, той е по-малкият проблем). Проблемът идва в това че освен недостоверният звук, се чуват и много други аудио дефекти всяка драскотина се отразявала, а и най-големият проблем с концепцията на Едисон е че при всяко просвирване иглата изтънява гравираният релеф върху калаената повърхост, и така записът губел силата и достоверността си (ако изобщо може да се каже че е имал достоверност преди всичко) с всяко просвирване.

В уредбите от висок клас, има функция high speed dubbing, която има за цел не само да ускори презаписването, но и да използва това че вълните променят свойствата си при високи обороти на презапис за постигане на подобрено качество. Този Метод е открит в тогавашният СССР в началото на 50-те години и се пази в тайна до края на 80-те. Допълнителното предимство е че така се получава "повишаване" на разделителната способност на лентата и от там подобряване и на динамиката.

Цифров запис

С появата на СД и ДВД, се поставя началото на цифровата епоха. Епохата в която целта е не просто запис и възпроизвеждане, а възпроизвеждането да е перфектно всеки път, и след неограничен брой пъти да звучи като първия, а качеството на просвиреното да съвпада изцяло с качеството на записаният оригинал. При лентите грамофоните, фонографа, има триене на лентата с главата, на плочата или цилиндъра с иглата, и носителят се износва различно бързо, но се износва, и с времето записът избледнява.

За да постигне тази цел устройството трябва да преобразува сигнала от вълна в единици и нули. Преобразуването става от аналогово цифров преобразувател – преобразува аналоговият сигнал в единици и нули. За да просвири сигнала му трябва цифрово аналогов преобразувател който преобразува единиците и нулите в аналогов сигнал, който се подава през усилвател и към колоните.

Аналоговата вълна просвирена от цифров носител и плейър винаги ще е една е съща, докато не се повредят нулите и единиците по някакъв начин. Качеството на вълната зависи от Първоначалното преобразуване на вълната от аналогова в цифрова. Колкото по-съвършен е аналогово цифровият преобразувател и го семплира сигнала с по-висока честота, просвиреният сигнал ще е толкова по-достоверен с оригинала.

Полезно ще е да се разбере защо цифровият звук дава тази достоверност, след като разгледаме как се семплира цифровият сигнал.

При цифровото преобразуване, имате достъп до 2 основни променливи:

Честота на дискретизация – Контролира колко семпли за секунда ще се снемат.

Прецизност на семплиране – Контролира колко нива на семплиране ще се използват.

Пример за сполучливи настройки е 44100 семпли в секунда с 65536 нива на семплиране, което е показателя на СД и е почти перфектно за човешкото ухо.