Комментарии 52
A digital signal is a signal that is being used to represent data as a sequence of discrete values
Отличие дискретного от цифрового — последовательность.
То есть приемник должен уметь определять где закончилась предыдущая цифра и началась новая, даже если это несколько одинаковых цифр подряд. Чаще всего используют временные промежутки, может быть какая-нибудь дополнительная синхронизация частоты передачи.
А цифровой сигнал он ближе к передаче пакета данных — идет последовательность значений, и вы четко должны получить, что было передано «45» или «444445» или «4555455»
publ.lib.ru/ARCHIVES/S/SATO_Yukio/_Sato_Yu..html
Хабраэффект в действии?
Надеюсь сработает.
Другая проблема PCM — зависимость уровня шумов квантования от амплитуды:
DSD решает обе этих проблемы. А не стал он повсеместно используемым потому, что у него есть и недостаток — нельзя просто так взять и смикшировать DSD-потоки.
Если в несжатом PCM инвертировать произвольный битВам не кажется, что вы на ходу сочиняете несуществующие проблемы? Вопрос целостности данных идёт параллельно вопросу дискретизации. Я ещё могу понять эти переживания в эпоху оптических дисков, хотя и там с этим боролись в несколько слоёв. А нынче — «bit perfect» и всё такое.
зависимость уровня шумов квантования от амплитудыИ? Ухо всё-равно неспособно расслышать столь малые уровни. Сам экспериментировал. Два-три децибела ниже уровня белого шума ещё как-то звук расслышать можно, но не более того.
Посчитайте, пожалуйста, разрешающую способность DSD на 20кГц. Для многих будет удивительно, насколько «более прогрессивный формат» окажется хуже того же PCM при том же битрейте.
Так что оба аргумента — высосанные из пальцев японских маркетологов. Это продолжение аудиофильской шизофрении на тему ТЛЗ, скин-эффекта, и т.п. Я этот форсинг мертворождённого формата внимательно наблюдал и тоже видел красивые картинки в глянцевых журналах. Там утверждали, что «сам способ записи SACD ближе к грам-записи» — уже от этого аудиофилы должны были испытывать экстаз.
в несжатом PCM инвертироватьЭто чисто вопрос корректности/правильности/целостности передачи цифровых данных. Если вам считывающее устройство передаёт в ЦАП не то, что записано — это проблема именно передачи, а не формата хранения. То, что SACD якобы более «помехозащищён» — это весьма спорный вопрос. А в наше время флешек вопрос «читабельности» носителя вообще отпал, нивелировав это декларируемое преимущество.
Кстати, ЕМНИП, Sony как один из аргументов за DSD как раз и впаривала то, что нужно аналоговые мастер-записи в него переводить — магнитная лента не вечная, а на виниле мастера вообще не хранят.
Ошибки квантования (округления) из-за недостаточного количество уровней не могут быть исправлены.
могут быть разменяны на частоту дискретизации через dithering и oversampling.
добавьте белого шума при оцифровке и задерите частоту дискретизации, ну и соответственно более злой НЧ фильтр при обратном преобразовании цифра->аналог, и вы получите ваш сигнал обратно, даже несмотря на очень грубое квантование.
Места разве что занимает побольше, раза в три, 2.8Мбит/c, для 120дБ в полосе до 20кГц вместо 44кГц*24бита ~ 1МБит/c у PCM.
а кроме этого какие проблемы?
в интегральных микрофонах в качестве интерфейса вполне прижилось.
Линейое ИКМ при 44,1 кГц и 16 битах для восстановления каждой волны самой высокочастотной составляющей сигнала (22,05 кГц) использует 16 бит, что даёт 2^16 = 65536 уровней. Или 6дБ(разница уровней в 2 раза — каждый бит ИКМ)*16бит=известные 96дБ для CD-Audio формата. Для всего диапазона — от НЧ до ВЧ.
В SACD/DSD при 2,8224 МГц и 1-битном кодировании для ВЧ получается 2822,4/44,1кГц = 64 бита. Унарных бита! Там нет старших и младших. А значит динамический диапазон будет между 0 и 64 единицах — это будет 64 уровня вместо 65536 уровней. DSD «грубее» PCM на ВЧ на три порядка!
И DSD здесь «спасает» лишь то, что на реальном музыкальном материале самые ВЧ в принципе не бывают высоких уровней — им этих самых 30дБ (дельта-сигма модулятор первого порядка) и хватает.
Да, конечно, как вы упомянули, при помощи dither можно несколько улучшить картину. По некоторым заявлениям некоторых заинтересованных лиц:
довести его до 60 дб. Плюс noise shaping — до 90дБ.И это для DSD — потолок. Для «старого» CD — 96дБ. Для конкурента SACD — DVD-Audio динамический диапазон уже 24*6=144дБ! А учитывая 192кГц оцифровки — можно ещё несколько децибел выжать при помощи того же оверсемплинга с фильтрацией!
Почему мы не
А есть ещё такое неприятное явление как джиттер — искажения, вызванные неточностью ЦАП во временнОм домене. Получил бит данных чуть позже или раньше — получи на выходе неверный уровень. Для DSD джиттер страшнее в силу более высокой частоты.
На самом деле ИКМ — вполне себе оптимальный формат. Он использует все достижения/возможности реального железа по точной дискретизации как по уровню, так и по времени. Нет ни одного фатального у него недостатка, чтобы потребовалось «изобретать» DSD. Упоролись в частоту, а потенциал по квантованию уровня просто выкинули.
Чисто маркетинговый ход — вывести на рынок бесполезную хрень, но, вложившись в рекламу, отгрызть кусок рынка, обложив его всякими лицензионными поборами.
В SACD/DSD при 2,8224 МГц и 1-битном кодировании для ВЧ получается 2822,4/44,1кГц = 64 бита. Унарных бита! Там нет старших и младших. А значит динамический диапазон будет между 0 и 64 единицах — это будет 64 уровня вместо 65536 уровней. DSD «грубее» PCM на ВЧ на три порядка!
это не совсем так, передискретизация в 64 раза не означает 6 бит разрешения, они не просто складываются-усредняются, noise shaping опять же.
то есть заявленные 120дБ у DSD они для всей полосы до 2.8Мгц/64/2 = 22кГц, на НЧ ещё лучше.
Ideal SNR and ENOB of 2nd Order ∆Σ Modulator for Different Decimation Ratios
Decimation Ratio (M) / Ideal SNR (dB) / Ideal ENOB (bits)
4 / 24.99 / 3.9
8 / 40.04 / 6.4
16 / 55.09 / 8.9
32 / 70.14 / 11.4
64 / 85.19 / 13.9
128 / 100.24 / 16.4
256 / 115.30 / 18.9
(не смог одолеть хабровский маркдаун и нормально вставить таблицу)
для модулятора третьего порядка с передескретизацией 64 и будет 122дБ
для преобразования DSD <> PCM в цифре надо лишь несколько сумматоров на sinc фильтр, и те же сумматоры с накоплением (интегратор) для обратного. Оно не лучше и не хуже, просто другое представление абсолютно тех же данных. Аналоговый сигнал удовлетворяющий Найквисту восстановится что из того что из другого абсолютно одинаково.
Никто этот DSD специально особо не изобретал, аудио АЦП — и так всегда были сигма-дельта из-за лучшей линейности, просто выкинули фильтр который выход модулятора из однобитного в PCM превращал, точнее перенесли из внутренностей АЦП в другое место, на сторону "пользователя".
всякие "изолирующие" аналоговые усилители, в которых с одной стороны был модулятор, потом однобитный цифровой поток передавался через опторазвязку и обратно фильтровался в аналоговый сигнал, подозреваю были задолго до "изобретения" SACD.
передискретизация в 64 раза не означает 6 бит разрешенияПочему нет? В Вики так и написано: K=2^N. 64=2^6. Без NS.
Это Нойз-Шейпинг так феерически давит шумы квантования — с -40 до -120дБ? Можете дать ссылку на внятное объяснение? А то мне в основном попадаются либо простые статьи с цифрами, взятыми непонятно откуда, либо трёхэтажный матан.
Либо заслуживающее доверия практическое измерение. Типа вот такой картинки:
Я чего так взъелся-то? Даже если вот те же 120дБ принять на веру, то это всё-равно хуже 144дБ на ДВД. Смысл тогда? Только как «более помехоустойчивый» для хранения на оптическом диске?
Ну вот ваша же картинка выглядит вполне себе неплохо.
Шумы квантования давит noise shaping, от порядка модулятора зависит довольно сурово.
Не то чтобы прям внятно и без матана:
http://www.ti.com/lit/an/sbaa094/sbaa094.pdf?ts=1591010872307
https://www.ieee.li/pdf/essay/calculating_delta-sigma_snr.pdf
То что на двд пишут 24 бита == 144дБ это здорово конечно, но покажите мне хоть один АЦП который хотя бы 120дБ в полосе хотя бы 20кГц покажет, только честных децибел, а то некоторые умудряются туда ещё некое АЧХ человеческого уха подсунуть в качестве множителя и показывать смотрите как много децибел у нас получилось.
Смысла в любом случае нет, на слух разницу между 16х44, 24х96 или DSD только упоротые аудиофилы в своих фантазиях различить могут ну или совсем мутанты какие-нибудь с абсолютным слухом.
Передавать в некоторых случаях удобнее DSD, потому что не надо греть голову и договариваться приёмнику и передатчику о том сколько же там битов в отсчёте, где старший/младший и когда именно он начинается.
Надо было бы о DSD упомянуть...
Дискретизация разбивает сигнал по временной составляющей (по вертикали, рис. 5, слева).
Квантование приводит сигнал к заданным значениям, то есть округляет сигнал до ближайших к нему уровней (по горизонтали, рис. 5, справа).
По-моему, у вас горизонталь и вертикаль перепутаны.
как молодому Шломо Минтцу тогда в семидесятых удалось, исполняя каприччио номер 6 Паганини достичь одному звучания целого оркестра
Такое звучание у Шломо Минца связана в первую очередь с особенностями этого каприса.
Шестой каприс Паганини написан в полифоническом стиле, т.е. имеет многоголосную фактуру. К двухголосному контрапункту добавляется еще и третья линия, но в отличие остальных, она не непрерывная, а написана в орнаментике «тремоло». Всё это создаёт эффект полноты звучания, что и ассоциировался у Вас с звучанием оркестра. Если говорить образно, то фактура шестого каприса похожа на вселенную, где в пространстве-времени (мелодия) быстро «мерцают» звёзды-пульсары (тремоло). Этот каприс довольно трудный и неудобный для исполнения как с музыкальной стороны (интерпретация), так и с технической и физиологической стороны (тремоло сильно нагружает мышцы предплечья). Сам часто его играл (https://youtu.be/H2lyVC1VnaM).
а тремоло — это «быстрое чередование двух нот, расстояние которых не меньше терции» (но возможно и быстрое повторение одной и той же ноты — это тоже тремоло).
В шестом каприсе чередуются не соседние ноты.
И тремоло, и трель являются орнаментами.
Аналоговый сигнал преобразуется в цифровой с помощью двух процессов — дискретизация и квантование. Очередь процессов не важна.Странно, разве можно выполнить квантование перед дискретизацией? Получается квантование аналогового сигнала.
квантование аналогового сигнала...
… можно выполнить и без дискретизации:
Заметим, что квантование по сути тоже является дискретизацией. Только дискретизацией не по времени, а по значению. Т.е. дискретные сигналы бывают:
-дискретными по времени
-дискретными по значению
-дискретными по времени и по значению
Выходной буферный регистр — тактируемый, так что ваш пример не подходит. А ещё бывают другие архитектуры, кроме флэша и последовательного приближения. И, кстати, там где разрядов мало, но нужна скорость, ставят регистры последовательного приближения ещё как. Например, большинство схем приемников 100G-400G Ethernet ставят регистры последовательного приближения на 9 бит и 1-2 Гигавыборки.
Цифровое представление аналогового аудиосигнала. Краткий ликбез