Příchod počítačů a ukládání informací v digitální podobě přinesl skutečnou revoluci v oblasti hudby. Tato revoluce začala s audio CD , pak se komprese zvukových souborů , poté na takzvané MP3 hráčů a pokračuje dnes s integrací digitálního komponentu ve světě Hi-Fi a multimediálních přehrávačů .
Pro širokou veřejnost existuje několik možných zdrojů pro získání hudby v digitální podobě.
Přechod z analogového signálu na digitální signál se provádí analogově-digitální převodem , vzorkováním (odebíráním hodnot analogového signálu v konstantních časových intervalech) a kvantováním každé ze vzorkovaných hodnot. Jinými slovy: při každém zaškrtnutí hodin (podle zvolené frekvence) změříme hodnotu analogového signálu (například volty vycházející z mikrofonu nebo z čtecí hlavy vinylové desky) a dáme mu hodnotu digitální.
Například pro CD (audio kompaktní disky) je frekvence pevně stanovena na 44,1 kilohertzů, číselná hodnota je kódována na 16 bitech, a proto má celočíselnou hodnotu mezi -32 768 a + 32 767.
Chcete-li znát digitální kvalitu záznamu, musíte znát tyto dvě hodnoty: vzorkovací frekvenci a počet bitů. Příliš nízká frekvence odřízne všechny výšky, kódování na příliš málo bitech sníží „plynulost“ záznamu. Vše závisí na použitém post signálu (hudba, diktafon, rádio atd. ). Můžeme nakreslit paralelu s digitálními obrazy, frekvence se blíží rozlišení a počet bitů počtu možných barev; velikost obrazu v pixelech přibližná délce zaznamenané skladby.
použití | Vzorkovací frekvence (kHz) | Kvantování (počet bitů) |
---|---|---|
Nahrávací studio | 48 - 96 - 192 | 24 |
Audio CD | 44.1 | 16 |
DVD | 48 | 16 |
DVD-Audio | 44,1 až 192 | 16 až 24 |
... |
Všimněme si několika důležitých bodů:
Jakmile jsou určeny digitální charakteristiky (frekvence, počet bitů), je vhodné podívat se na to, jak bude tento signál uložen do souboru. To je to, co budeme nazývat ve zbytku článku: kódování.
Kódování bude spočívat v přenosu hudby ze zdroje na pevný disk. V případě analogových zdrojů bude nutné použít analogově-digitální převodník . V případě digitálních zdrojů bude nutné použít kopírovací software a vyhnout se zpětnému procházení analogovým signálem, aby nedošlo ke ztrátám.
Jakékoli kódování analogového signálu na digitální signál má za následek ztrátu informací (protože přecházíme od spojitých dat k diskrétním datům). Obtíž bude spočívat v zaznamenávání informací tak věrně, jak je to nutné, s cílem dosáhnout velikosti souboru.
Účastníci fóra Audiophile doporučují použití Exact Audio Copy ve Windows.
Konvenční počítačové vybavení (počítač a zvuková karta ) je schopné zpracovávat digitalizovanou hudbu. Existují také specializovaná zařízení (jejichž součástí jsou zvukové karty), která jsou analogově-digitální převaděče .
Kvalita zvukové karty musí samozřejmě hrát důležitou roli, pokud jde o digitalizaci analogového zvuku nebo o reverzní provoz (převod digitálního signálu na analogový signál).
To zahrnuje odesílání dat z digitálního souboru do digitálního převaděče.
Ze základního souboru (bez ohledu na jeho typ) bude počítač zpracovávat zvuková data a doručovat je do převaděče ve formě proudu PCM (bude potvrzeno). Pokud převaděč nepřijme například USB klíč s komprimovanými soubory, které poté sám dekomprimuje.
Mikroprocesor bez problémů zpracuje digitální data, na druhé straně se věci komplikují a musíte být opatrní na úrovni obecného zpracování v počítači. A to tím spíše, že názory se často liší, aniž by byly opodstatněné.
Přenos signálu do převaděče závisí na použitém protokolu. Typicky v počítači jsou k dispozici následující typy:
Existují dva typy přenosu signálu: synchronní přenos a asynchronní přenos. Typ přenosu závisí na zdroji a převaděči. Například pokud počítač převaděč vidí jako externí zvukovou kartu zapojenou do portu USB, bude přenos synchronní. Pokud je na druhou stranu USB klíč zapojen do převaděče a ten je schopen číst soubor na USB klíči, přenos bude poté asynchronní. Důležitým prvkem v přenosu digitálních dat je oprava chyb.
Převodník musí data přijímat v pravidelných intervalech. Pokud tomu tak není, převodník bude mít potíže s obnovením analogového signálu. Následuje degradace poslechu.
Jedním z hlavních problémů synchronního přenosu dat je synchronizace hodin a obtížnost oprav chyb. Způsob řešení těchto problémů závisí na použitém protokolu. I když v oboru existuje mnoho synchronních protokolů, které fungují, nejsou k dispozici jednotlivcům pro soukromou instalaci.
Všimněte si, že uvnitř počítače jsou to stejné hodiny, které budou použity pro zvukovou kartu a základní desku, obvykle není problém s hodinami. Pokud jsou prvky odlišné, objeví se problémy s hodinami (jitter nebo jitter v angličtině).
Převodník může přijímat data bez jakéhokoli časového omezení (kromě včasného přijetí dat). Jedna implementace spočívá například ve vytvoření vyrovnávací zóny na úrovni převaděče. V této vyrovnávací zóně jsou digitální data dočasně uložena a zůstanou tam, dokud nebudou převedena. Díky tomu je možné odeslat data předem a v případě potřeby povolit zpracování chyb.
Asynchronní přenos dat je mnohem spolehlivější, ale komplikuje architekturu převodníků (přidání CPU například pro správu vyrovnávací paměti), tedy vyšší cena. Kromě toho jsou výrobci převodníků spíše elektronikou než informatiky, což vysvětluje přítomnost mnoha synchronních převodníků na trhu.
Je třeba poznamenat, že současné kapacity asynchronního přenosu jsou o několik řádů větší, než je nutné pro přenos zvukového signálu: současné konvenční zařízení (ethernet) je na 1 Gbit / s , proti hudbě z CD 176,4 kb / s . Pokud vezmeme v úvahu, že síť TCP by se neměla načítat na více než 20%, aby zůstala efektivní (zajistit rychlý přenos dat v případě sítě používané mnoha stroji), propustnost stále zůstává na 200 Mbit / s , nebo snížena na 25 000 kb / s bajtů nebo 142krát větší.
Standard definice USB 2.0 specifikuje 4 režimy:
Jak je uvedeno ve standardu v kapitole 5.12: Spolehlivý přenos dat v izochronním režimu přes USB vyžaduje zvláštní pozornost věnovanou detailům . Obrázek 5-17 stejného standardu ( str. 70) ukazuje mimo jiné mnoho kroků signálu mezi mikrofonem a reproduktory v izochronním režimu.
Studie provedená pro potřeby digitalizované hudby specifikuje tři režimy přenosu USB:
Je to DAC, který je master a žádá počítač, aby zrychlil nebo zabrzdil převodovku. Je to obtížný režim, protože vyžaduje velké investice ze strany výrobce.
Problémy a řešeníExistují vyhrazené USB periferie, které jsou zodpovědné za zlepšení přenosu zvukových dat do převaděče (např. M2tech hiface).
Dva hlavní protokoly serveru multimediálního obsahu podporované většinou audiovizuálních systémů jsou: