Saapuminen tietokoneiden ja tietojen tallentamisessa on digitaalisessa muodossa on aiheuttanut todellisen vallankumouksen musiikin alalla. Tämä vallankumous alkoi ääni-CD: llä , sitten äänitiedostojen pakkaamisella , sitten ns. MP3- soittimilla ja jatkuu tänään digitaalisen komponentin integroinnilla Hi-Fi- maailmaan ja multimediasoittimiin .
On olemassa useita mahdollisia lähteitä, joilla yleisö voi hankkia musiikkia digitaalisessa muodossa.
Siirtyminen analogisesta signaalista digitaaliseen signaaliin tapahtuu analogia-digitaalimuunnoksella , näytteistämällä (ottamalla analogisen signaalin arvot tasaisin aikavälein) ja kvantisoimalla kukin näytteistetyistä arvoista. Toisin sanoen: mitataan jokaisella kelloruudulla (valitun taajuuden mukaan) analogisen signaalin arvo (esimerkiksi voltit, jotka tulevat mikrofonista tai vinyylilevyn lukupäästä) ja annamme sille arvon digitaalinen.
Esimerkiksi CD-levyillä (CD-äänilevyillä) taajuus on kiinteä 44,1 kilohertsiä, numeerinen arvo on koodattu 16 bitille ja sen vuoksi kokonaislukuarvo on välillä -32 768 ja + 32 767.
Tallennuksen digitaalisen laadun tuntemiseksi sinun on tiedettävä nämä kaksi arvoa: näytteenottotaajuus ja bittien lukumäärä. Liian matala taajuus katkaisee kaikki diskantit, liian harvojen bittien koodaus vähentää tallennuksen "tasaisuutta". Kaikki riippuu käytön jälkeisestä signaalista (musiikki, sanelin, radio jne. ). Voimme vetää rinnakkain digitaalisten kuvien kanssa, taajuus lähestyy resoluutiota ja mahdollisten värien määrän bittejä; kuvan koko pikseleinä, joka on lähellä äänitetyn kappaleen pituutta.
käyttää | Näytteenottotaajuus (kHz) | Kvantisointi (bittien lukumäärä) |
---|---|---|
Äänitysstudio | 48 - 96 - 192 | 24 |
Ääni-CD | 44.1 | 16 |
DVD | 48 | 16 |
DVD-Audio | 44,1 - 192 | 16--24 |
... |
Otetaan huomioon joitain tärkeitä seikkoja:
Kun digitaaliset ominaisuudet (taajuus, bittien lukumäärä) on määritetty, on suositeltavaa tarkastella, kuinka tämä signaali tallennetaan tiedostoon. Tätä kutsutaan jäljempänä artikkelissa: koodaus.
Koodaus koostuu musiikin siirtämisestä lähteestä kiintolevylle. Analogisten lähteiden tapauksessa on tarpeen käyttää analogia-digitaalimuunninta . Digitaalisten lähteiden tapauksessa on välttämätöntä käyttää kopiointiohjelmistoa ja välttää paluuta analogisen signaalin läpi, jotta ei synny tappioita.
Mikä tahansa analogisen signaalin koodaus digitaaliseksi signaaliksi johtaa tiedon menetykseen (koska siirrymme jatkuvasta datasta erilliseen dataan). Vaikeus on tallentaa tiedot niin luotettavasti kuin tarpeen samalla kun tiedostokoko on tavoite.
Audiophile-foorumin osallistujat suosittelevat Exact Audio Copy -sovelluksen käyttöä Windowsissa.
Tavanomaiset atk-laitteet (tietokone ja äänikortti ) pystyvät käsittelemään digitoitua musiikkia. On myös erikoistuneita laitteita (joista äänikortit ovat osa), jotka ovat analogia-digitaalimuuntimia .
Äänikortin laadulla on tietysti tärkeä rooli, jos kyse on analogisen äänen digitalisoinnista tai päinvastaisesta toiminnasta (digitaalisen signaalin muuntaminen analogiseksi signaaliksi).
Tähän sisältyy tietojen lähettäminen digitaalisesta tiedostosta digitaalimuuntimeen.
Perustiedostosta (tyypistä riippumatta) tietokone selvittää äänidatan toimittamaan ne muuntimeen PCM-virran muodossa (vahvistettava). Ellei muunnin hyväksy esimerkiksi USB-muistitikkua pakatuilla tiedostoilla, se purkaa itsensä.
Mikroprosessori käsittelee digitaalista dataa ongelmitta, toisaalta asioiden monimutkaisuus on tietokoneen yleisen käsittelyn tasolla ja sinun on oltava varovainen. Tämä on sitäkin tärkeämpää, koska mielipiteet vaihtelevat usein perustelematta.
Signaalin siirto muuntimeen riippuu käytetystä protokollasta. Seuraavia tyyppejä on yleensä saatavana tietokoneella:
Signaalinsiirtoa on kahta tyyppiä: synkroninen siirto ja asynkroninen siirto. Siirtotyyppi riippuu lähteestä ja muuntimesta. Esimerkiksi, jos tietokone näkee muuntimen ulkoisena äänikorttina, joka on kytketty USB-porttiin, siirto tapahtuu synkronisesti. Jos toisaalta USB-avain kytketään muuntimeen ja tämä pystyy lukemaan tiedoston USB-avaimesta, siirto on silloin asynkronista. Tärkeä osa digitaalista tiedonsiirtoa on virheenkorjaus.
Muuntimen on vastaanotettava tiedot säännöllisin väliajoin. Jos ei, niin muuntimella on vaikea luoda analogista signaalia uudelleen. Seurauksena on kuuntelemisen heikentyminen.
Yksi synkronisen tiedonsiirron pääongelmista on kellojen synkronointi ja virheiden korjaamisen vaikeus. Kuinka nämä ongelmat käsitellään, riippuu käytetystä protokollasta. Vaikka teollisuudessa on monia toimivia synkronointiprotokollia, ne eivät ole yksityishenkilöiden käytettävissä yksityiseen asennukseen.
Huomaa, että tietokoneen sisällä on sama kello, jota käytetään äänikortille ja emolevylle, kello-ongelmaa ei normaalisti ole. Jos elementit ovat erillisiä, kello-ongelmat (jitter tai jitter englanniksi) ilmestyvät.
Muunnin voi vastaanottaa tietoja ilman aikarajoituksia (lukuun ottamatta tietojen vastaanottamista ajallaan). Yksi toteutus koostuu esimerkiksi puskurivyöhykkeen luomisesta muuntimen tasolle. Tässä puskurivyöhykkeessä digitaalinen data tallennetaan väliaikaisesti ja pysyy siellä, kunnes se muunnetaan. Tämä mahdollistaa tietojen lähettämisen etukäteen ja sallia virheiden käsittelyn joka tapauksessa.
Tietojen siirtäminen asynkronisesti on paljon luotettavampaa, mutta monimutkaistaa muuntimien arkkitehtuurin (lisäämällä prosessorin esimerkiksi puskurin hallintaan), joten korkeampi hinta. Lisäksi muunninvalmistajat ovat enemmän elektroniikkaa kuin tietojenkäsittelytieteen tutkijat, mikä selittää monien synkronimuuntimien läsnäolon markkinoilla.
On huomattava, että nykyinen asynkroninen siirtokapasiteetti on useita kertaluokkia suurempi kuin mitä tarvitaan äänisignaalin lähettämiseen: nykyinen tavanomainen laite (ethernet) on 1 Gbit / s , kun taas CD-levyltä peräisin oleva musiikki on 176,4 kb / s . Jos katsomme, että TCP-verkkoa ei pitäisi ladata yli 20 prosentilla, jotta se pysyisi tehokkaana (varmista nopea tiedonsiirto, jos verkkoa käytetään monissa koneissa), läpijuoksu pysyy edelleen 200 Mbit / s : ssä tai alennettu 25 000: een kb / s tavua eli 142 kertaa suurempi.
USB 2.0 -määritysstandardi määrittää 4 tilaa:
Kuten standardin luvussa 5.12 on kirjoitettu: Tietojen luotettava siirtäminen isokronisessa tilassa USB: n kautta vaatii erityistä huomiota yksityiskohtiin . Kuvio 5-17 saman standardin ( s. 70) on esitetty muun muassa monet vaiheet signaalin välillä mikrofoni ja kaiuttimet isokronisessa tilassa.
Digitoidun musiikin tarpeita varten tehty tutkimus määrittelee kolme USB-lähetystapaa:
Se on DAC , joka on isäntä ja pyytää tietokone nopeuttaa tai jarruttaa lähetyksen. Se on vaikea toteuttaa, koska se vaatii suuria investointeja valmistajalta.
Ongelmat ja ratkaisutOn olemassa erillisiä USB-oheislaitteita, joiden tehtävänä on parantaa äänidatan siirtämistä muuntimeen (esim. M2tech-hiface).
Kaksi tärkeintä multimediasisältöpalvelinprotokollaa, joita suurin osa audiovisuaalisista järjestelmistä tukee, ovat: