模拟和数字录音方式

经过:马歇尔大脑

了解模拟和数字录制。查看更多音频技术图片乐动-软件

什么时候CDS在20世纪80年代初期首次推出,他们生活中的单一目的是以数字格式举行音乐。为了了解CD如何工作,您需要首先了解数字录制和播放的工作原理以及模拟和数字技术之间的区别。乐动-软件

在本文中,我们将检查模拟和数字录制,以便完全了解两种技术之间的差异。乐动-软件

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一开始:蚀刻锡

托马斯·爱迪生被记入1877年创建第一个用于录制和播放声音的设备。他的方法使用了一个非常简单的机制来机械地存储模拟波。在爱迪生的原件中留声机乐动体育网站5.0,隔膜直接控制针,针头划伤了模拟信号到锡滤筒上:

此内容在此设备上不兼容。

在旋转气缸时,你谈到了爱迪生的设备,并将针“记录着”在锡上所说的。乐动体育网站5.0也就是说,随着乐动体育网站5.0膈肌振动,针头所以,那些振动造成罐子上的粘贴在锡上。要发出声音,针在录制期间划伤的凹槽上移动。在播放期间,压入锡中的振动导致针振动,导致隔膜振动并发出声音。

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该系统得到了改善埃米尔贝尔林1887年制作留声机,这也是使用针和膜片的纯机械装置。留声机的重大改进是使用螺旋槽的扁平记录,使得批量生产易于生产。现代留声机的工作方式相同,但是由针读取的信号被电动放大而不是直接振动机械隔膜。

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模拟波

Edison的留声机中的针头是什么,在锡缸上刮伤?它是一个模拟波代表您的声音创建的振动。例如,这是一个图,示出了通过说“hello”这个词创建的模拟波的图表:

这种波形被电子地记录而不是在锡箔上记录,但原理是相同的。这个图表的显示是基本上,基本上是麦克风隔膜(y轴) 随着时间的推移 (X轴)。振动非常迅速 - 隔膜正在振动每秒1000个振荡。这是在爱迪生的设备中划伤到锡箔上的波浪。请注意,“hello”一词的波形相当复杂。纯音仅仅是一种在某种频率上振动的正弦波,如该500赫兹波(每秒500赫兹= 500振荡):

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您可以看到模拟波的存储和播放可以非常简单 - 划伤锡时肯定是一种直接和直接的方法。简单方法的问题是保真不是很好。例如,当您使用Edison的留声机时,存储有很多刮擦的噪声,其中具有预期信号,并且信号以几种不同的方式扭曲。乐动体育网站5.0此外,如果您反复播放留声机,最终它会磨损 - 当针通过凹槽时,它会略微改变(并最终擦除它)。

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数字数据

在一个光盘(以及任何其他数字录音技术),目标是创建一个录音乐动-软件高保真度(原始信号与再现信号之间的非常高的相似性)和完美的再现(无论您玩多少次,录音都同样播放了每次播放。

为实现这两个目标,数字录制将模拟波转换为数字流,并记录数字而不是波浪。转换由称为一个名为a的设备完成模数转换器(ADC)。要播放音乐,数字流被转换回模拟波数模转换器(DAC)。由DAC产生的模拟波是放大并喂养到扬声器产生声音。

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每次DAC产生的模拟波将是相同的,只要数字未损坏即可。乐动体育网站5.0如果模数转换器以高速速率采样并产生精确的数字,则DAC产生的模拟波也将与原始模拟波非常相似。

如果您了解模数转换过程更好,您可以理解为什么CDS具有如此高的保真度。让我们说你有一个声波,你希望用ADC来抽样。乐动体育网站5.0这是一个典型的波(这里假设水平轴上的每个刻录代表千分之一的千分之一):

使用模数转换器对波进行采样时,您可以控制两个变量:

  • 采样率- 控制每秒采取的样本数量
  • 抽样精度- 在拍摄样本时,控制有可能的渐变(量化级别)是多少

在下图中,让我们假设采样率为每秒1,000,精度为10:

绿色矩形表示样本。每个千分之一的千分之一,ADC看波并选择0到9之间的最接近的数字。所选择的数字沿着图底部示出。这些数字是原始波的数字表示。当DAC从这些数字重新创建波浪时,您将获得下图所示的蓝线:

你可以看到蓝线丢失了最初在红线中发现的细节,这意味着再现波的保真度不是很好。乐动体育网站5.0这是抽样错误。您通过增加采样率和精度来减少采样误差。在下图中,速率和精度都得到了2倍的增加(每秒2,000个样本的灰度级):

在下图中,速率和精度再次加倍(每秒4,000个样本的40级):

您可以看到,随着速率和精度的增加,保真度(原始波与DAC的相似性)改善了。在CD声音的情况下,保真度是一个重要目标,因此采样率为每秒44,100个样本,渐变的数量为65,536。在此级别,DAC的输出如此紧密地匹配原始波形,声音基本上是“完美”人耳朵

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CD存储容量

关于CD的采样率和精度的一件事是它产生了大量数据。在CD上,ADC产生的数字数字存储为字节乐动体育网站5.0,它需要2个字节才能代表65,536级。录制了两个声音流(立体声系统上的每个扬声器一个)。CD可以存储高达74分钟的音乐,因此必须存储在CD上的数字数据总量是:

44,100样品/(通道*秒)* 2字节/样本* 2通道* 74分钟* 60秒/分钟= 783,216,000字节

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这是很多字节!在廉价的塑料上存储很多字节,这足以存活的滥用大多数人通过不小的任务,尤其是当您认为第一个CD在1980年出来时。阅读CDS如何工作对于完整的故事!

有关模拟/数字技术和相关主题的更多信息,请查看下一页上的链接。乐动-软件

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