Блок преобразования аналогового сигнала в дискретный

Блок преобразования аналогового сигнала в дискретный

ПНС-11 — Преобразователь постоянного напряжения и тока показывающий

Вход:
— постоянного напряжения:
0…75 мВ;
0…500 В.
— постоянного тока:
0…5 мА;
0/4…20 мА.

Интерфейс/протокол:
— RS-485/ModBus.

Выход аналоговый:
— 0(-5)-5 мА (Rн =2кОм);

Выходы дискретные:
— два механических реле (до 250В, 8А);

Дискретно-аналоговые устройства

В электронной аппаратуре широко применяются экономичные устройства на базе полупроводниковых приборов, работающих в режиме переключения при воздействии импульсных сигналов, которые гарантируют высокую помехоустойчивость при их преобразовании и передаче.

Дискретные (импульсные) устройства оперируют с импульсными последовательностями, параметр которых изменяется (модулируется) в соответствии с аналоговыми информационными сигналами. В качестве информационного параметра последовательности импульсов, например, прямоугольной формы может быть амплитуда, длительность, частота следования импульсов. Частотно-временное представление сигналов характеризуется точностью преобразования и высокой помехоустойчивостью. Последовательности с модуляцией частоты следования (ЧИМ) или ширины (ШИМ) импульсов нашли применение в системах обработки на основе микропроцессоров, обладающих возможностью реализации встроенных функций и имеющих порты приема ЧИМ или ШИМ сигналов.

Дискретные (цифровые) устройства различного назначения на основе микропроцессоров служат основой большинства современных систем обработки информации и управления. В общем случае аналого-цифровая система обработки информации включает аналоговые устройства, цифровой вычислитель (микропроцессорную систему), а также преобразователь аналогового сигнала в числовую последовательность и блок восстановления непрерывного сигнала по его цифровому представлению (рис.13.1).

Рис.13.1. Структура аналого-цифровой системы

епрерывно изменяющееся во времени напряжение u(t) с датчика подвергается усилению, масштабированию, фильтрации в аналоговом устройстве предварительной обработки (УПО) и полученный сигнал x(t) преобразуется в цифровую форму X_n с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Преобразованная числовая последовательность Y_n с выхода цифрового вычислительного устройства (ЦВУ) с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) превращается в соответствующий аналоговый сигнал y(t), который управляет исполнительным устройством. Параметры АЦП и ЦАП (разрядность, быстродействие, число каналов) существенно влияют на характеристики всей системы обработки информационных сигналов.

Аналоговые частотнозовисимые устройства предварительной обработки сигналов (усиления, фильтрации) преимущественно строятся на основе операционных усилителей с резистивно-емкостными цепями обратной связи. Качественные характеристики можно получить при использовании высокоточных резисторов, которые занимают большие площади на кристалле и трудно реализуются в интегральной технологии. Для преобразования сигналов используют цепи с коммутируемыми или переключаемыми конденсаторами (ЦПК), полностью выполненные по МДП технологии. Коммутируемые с помощью быстродействующих ключей конденсаторы имитируют высокоточные резисторы. Принцип моделирования процессов в резисторе с помощью цепи на переключаемых конденсаторах (ЦПК) базируется на выражении среднего тока конденсатора через изменение его заряда и разности потенциалов на зажимах i_ср = q/T = C/T, которое можно представить в форме соотношения для резистора i_ср = u/R_C , где R_C = T/C.

Совместную работу аналоговых и цифровых устройств обеспечивают самые различные элементы и блоки сопряжения с кнопками управления и клавиатурой, релейными схемами, системами индикации и отображения информации, аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) сигналов.

Простые устройства внешнего ввода сигналов в цифровые устройства реализуются на отдельных логических элементах или с использованием буферных усилителей периферийных устройств. При этом решаются вполне конкретные задачи: исключение дребезга контактов механических переключателей, обеспечение требуемой для управления мощности и скорости переключения. Так, ввод цифровых сигналов с помощью механических ключей (кнопок) осуществляется по простой схеме (рис. 13.2,а).

Рис 13.2. Механический ввод сигналов (а) и схема защиты от “дребезга” контактов (б)

Вход инвертора при замкнутом ключе имеет нулевой потенциал (низкий уровень напряжения), а при разомкнутом ключе он через резистор R₁ подключен к источнику напряжения, обеспечивающему единичный уровень входного сигнала. Очевидно, что элементы задающего устройства должны обеспечить стандартные уровни входных напряжений и токов для конкретной серии логических элементов. Например, при реализации на базе КМОП инвертора, практически не потребляющего ток по входу, сопротивление резистора R₁ можно выбрать достаточно большим, что гарантирует в режиме ввода нуля малое потребление тока I 0 = U 0 / R₁.

Основным недостатком устройства непосредственного ввода сигналов с помощью механической клавиши (ключа) является образование помех вследствие эффекта «дребезга» контактов, т.е. спонтанного замыкания и размыкания контакта более 10 раз за время примерно 10 мс. Возникающие дополнительные паразитные импульсы могут вызвать ложные срабатывания последующих устройств. Для устранения помех от дребезга контактов создано множество схем защиты, входящих в состав цифровых систем или реализуемых на отдельных компонентах. Короткие паразитные импульсы подавляются с помощью резистивно-емкостной схемы задержки, включенной на входе триггера Шмитта, проходная характеристика которого имеет зону нечувствительности (рис.13.2,б).

Управление цифровой логикой с помощью аналогового сигнала требует выделения единичного и нулевого уровней напряжения. В качестве элемента, различающего превышение непрерывным сигналом u_с уровня срабатывания цифровой логики u_п можно использовать операционный усилитель, на входы которого поданы анализируемое u_с и опорное u_оп = u_п напряжения, а выход через резистор подключен к входу инвертора (рис.13.3,а).

Рис.13.3. Преобразователь напряжения в цифровые уровни на ОУ (а), компаратор (б)

Приведенная схема применима только в устройствах, допускающих согласование выходных параметров ОУ с входными ЛЭ. Например, с помощью ОУ при однополярном питании несложно получить напряжения, уровни которых обеспечивают функционирование КМОП инвертора. Обычно используется специальный элемент – компаратор, осуществляющий сравнение напряжения с опорным уровнем и выдающим логические уровни напряжения u_ц = U 1 при u_с – U_оп > 0 и u_ц = U 0 при u_с – U_оп < 0 (рис.13.3,б). Выходные каскады выпускаемых компараторов согласованы по уровням и мощности сигналов с соответствующими сериями цифровой логики.

Цифровой сигнал с выхода логического устройства может быть использован для управления различными устройствами (реле, оптронами) и элементами индикации (лампами, светоизлучающими диодами). При этом нагрузочный элемент подключается либо непосредственно к шине электропитания и выходу ЛЭ (рис.13.4,а), либо через дополнительные буферные усилители или приемопередатчики (transceiver), увеличивающие нагрузочную способность выходной логики (рис.13.4,б).

Рис.13.4. Подключение нагрузки к ЛЭ (а) и с помощью буферного элемента (б)

Типичной операцией обработки информации в различных областях техники (цифровых измерительных приборах, устройствах числового программного управления технологическим оборудованием, цифровой аудио- и видеотехнике, телефонии, телевидении) является взаимное преобразование аналоговых и цифровых сигналов.

Аналого-цифровой преобразователь как элемент электронной техники (функционально завершенная микросхема) характеризуются системой общепринятых для ИМС параметров: напряжениями источников электропитания и потребляемыми токами, входными и выходными напряжениями высокого и низкого уровней, максимальной частотой преобразования и т.п. Набор параметров должен при оговоренных допущениях полностью описывать работу преобразователя в статическом и динамическом режимах. На начальном этапе развития цифровых систем аналого-цифровые преобразователи преимущественно применялись в средствах измерения, и для их описания использовалась терминология, принятая в теории измерений. В качестве основных данных, отражаемых в нормативно-технической документации, служили точностные параметры: нелинейность статической проходной характеристики, абсолютная погрешность в конечной точке шкалы и другие.

Процедура преобразования аналогового напряжения в цифровую форму содержит ряд операций (дискретизацию, квантование, кодирование), осуществляемых соответствующими преобразователями (рис.13.5).

Рис.13.5. Структура аналого-цифрового преобразования

Подаваемое на вход АЦП аналоговое напряжение предварительно необходимо усилить до требуемого уровня и ограничить его частотный спектр (снизить высокочастотные составляющие с помощью ФНЧ) для устранения наложения спектров при дискретизации.

Устройство выборки-хранения (УВХ) осуществляет дискретизацию аналогового сигнала (взятие выборок с интервалом времени Т ) и запоминание отсчётов (значений в фиксированные моменты времени). УВХ может быть выполнено на основе полупроводникового ключа на МОП транзисторе и конденсатора, подключенного к входу и операционного усилителя (рис.13.6,а).

Рис.13.6. Устройство выборки-хранения (а) и диграммы его работы (б)

За время действия короткого тактирующего импульса u_упр конденсатор заряжается до значения входного напряжения u₁(nT). По окончании импульса транзистор запирается и напряжение конденсатора, практически на изменяясь u₂(t) = u₁(nT) , передается на выход операционного усилителя, включенного по схеме повторителя напряжения.

Квантователь предназначен для распределения амплитуд дискретных выборок по уровням с заданным шагом. Диапазон непрерывных значений входного сигнала U = (U_max – U_min) подразделяется на N равных интервалов с шагом квантования . Если входное напряжение удовлетворяет условию , т. е. находится в k-м интервале, то выходной сигнал принимает значение U_к = kh. Проходная характеристика квантователя, реализующего указанную операцию, имеет вид ступенчатой (нелинейной) зависимости (рис.13.7,а).

Рис.13.7. Характеристика (а) и реализация (б) квантователя

Для удобства последующего двоичного кодирования общее число уровней дискретизации выбирается из условия N = 2 n – 1, где n – число разрядов двоичного кода.

Ступенчатая характеристика квантователя реализуется схемой, содержащей резистивный делитель напряжения U_оп на n уровней переключения U₁, U₂,… U_N компараторов, на инвертирующий вход которых подается входной сигнал u (рис.13.7,б). Единичный сигнал U 1 установится на выходах компараторов, для которых выполняется соотношение U_j > u.

Совокупность высоких и низких напряжений на выходах компараторов, преобразуется шифратором в удобный для передачи и обработки код (например, двоичная запись номера интервала, в котором находится входное напряжение).

Быстродействие АЦП зависит от характеристик и режимов работы входящих блоков (УВХ, квантователя, дешифратора) и время преобразования (интервал с момента подачи импульса разрешения до появления на выходе цифрового кода) определяется для каждой конкретной структуры.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) выполняет декодирование цифровой последовательности, как правило, представленной двоичным кодом, и вырабатывает на выходе электрический сигнал (напряжение или ток), пропорциональный в моменты отсчетов значениям входной цифровой последовательности. ЦАП выполняет функцию обратную АЦП, т. е. восстанавливает аналоговый сигнал по числовой последовательности.

Статическая проходная характеристика ЦАП описывает зависимость совокупности значений выходной аналоговой величины U_j от значений входного кода α_j и ее графическим изображением можно считать характеристику АЦП (рис.13.7,а), у которой горизонтальные и вертикальные оси поменялись местами. Идентичность проходных характеристик АЦП и ЦАП позволяет описывать их единой системой параметров.

Одним из важных параметров, характеризующих свойства преобразования сигналов, является р а з р е ш а ю щ а я с п о с о б н о с т ь (или дискретность), определяемая как наименьшее возможное изменение аналоговой величины и численно равная интервалу h (шагу квантования по уровню). Шаг квантования, т.е. значение напряжения, соответствующее единице младшего разряда (ЕМР) двоичного кода, зависит от напряжения полной шкалы U и разрядности преобразователя n. Например, если полная шкала U = 10 В преобразуется в двенадцатиразрядный (n = 12) двоичный код, то шаг квантования и разрешающая способность равны h = 2,5 мВ. В результате ступенчатого изменения квантованного сигнала возникает зона неопределенности , называемая погрешностью квантования.

Аналоговые величины принято характеризовать динамическим диапазоном их изменения в виде отношения максимального и минимального значений. Для аналого-цифровых преобразователей максимальное значение определяется напряжением полной шкалы U_max = U, а минимальным можно считать разрешающую способность U_min = h. Динамический диапазон, выраженный в децибелах, описывается соотношением

,

из которого следует, что, десятиразрядный преобразователь может обеспечить динамический диапазон аналоговых сигналов D_дб  60 дб.

Проходные характеристики реальных преобразователей отличаются от идеальной ступенчатой линейной функции, приведенной на рис. 13.7,а, отклонением от линейности, смещением относительно начала координат, неравенством уровней. Степень совпадения реальной характеристики с идеальной определяет точность преобразования, количественно описываемую соответствующими параметрами: погрешностью полной шкалы, погрешностью смещения нуля, погрешностями от нелинейности и др. Обычно значения погрешностей выражаются в единицах младшего разряда h.

ЦАП можно реализовать с помощью схемы, содержащей управляемые разрядами входного кода α = α₂ α₁ α₀ ключи К₂, К₁, К₀, которые подключают к суммирующему узлу токи, пропорциональные весам двоичных разрядов (рис.13.8,а).

Рис.13.8. Структура ЦАП (а), диаграмма работы (б) и переходная характеристика (в)

Созданные стабильным источником напряжения U_оп с использованием прецизионных резисторов взвешенные токи I₀ = U_оп /R, I₁ = 2 I₀, I₂ = 4 I₀, в зависимости от положения ключа замыкаются на корпус (при α_p = 0) либо подключается к суммирующему узлу ξ (при α_q = 1). Результат суммирования можно рассматривать как произведение числа α = 2 2 ∙α₂ + 2 1 ∙α₁ +2 0 ∙α₀ , представляющего входной двоичный код на эталонный тока I₀

Схему на ОУ с обратной связью можно представить в виде преобразователя тока I_Σ в напряжение u = – R₀ I_Σ. Следовательно, выходное напряжение идеального ЦАП в момент подачи входного кода α₂ α₁ α₀ устанавливается пропорциональным произведению u = – R₀ I₀ α и остается неизменным до смены кода через интервал времени T (рис.13.8,б). Для получения более гладкой кривой аналогового напряжения на выход ОУ подключается формирователь сигналов (интерполятор).

Инерционность переключающих элементов и наличие в схеме емкостей приводят при смене кода к возникновению переходных процессов, которые могут создать динамические погрешности. Для их снижения следующее значение кода необходимо устанавливать после завершения переходных процессов в преобразователе. Быстродействие преобразователя характеризуется переходной функцией, полученной при скачкообразном изменении входного кода от минимального до максимального значений (рис.13.8,в). В качестве параметров используются время нарастания t_н, за которое выходной аналоговый сигнал изменяется от 0,1 до 0,9 установившегося значения, или время переключения t₁ от момента изменения входного кода до достижения значения с заданной погрешностью.

Полупроводниковые ключи обладают высоким быстродействием, и задержка установки сигнала обусловлена главным образом инерционностью операционного усилителя и последующих формирователей.

Цифровое представление аналогового аудиосигнала. Краткий ликбез

Дорогие читатели, меня зовут Феликс Арутюнян. Я студент, профессиональный скрипач. В этой статье хочу поделиться с Вами отрывком из моей презентации, которую я представил в университете музыки и театра Граца по предмету прикладная акустика.

Рассмотрим теоретические аспекты преобразования аналогового (аудио) сигнала в цифровой.
Статья не будет всеохватывающей, но в тексте будут гиперссылки для дальнейшего изучения темы.

Чем отличается цифровой аудиосигнал от аналогового?

Аналоговый (или континуальный) сигнал описывается непрерывной функцией времени, т.е. имеет непрерывную линию с непрерывным множеством возможных значений (рис. 1).

Цифровой сигнал — это сигнал, который можно представить как последовательность определенных цифровых значений. В любой момент времени он может принимать только одно определенное конечное значение (рис. 2).

Аналоговый сигнал в динамическом диапазоне может принимать любые значения. Аналоговый сигнал преобразуется в цифровой с помощью двух процессов — дискретизация и квантование. Очередь процессов не важна.

Дискретизацией называется процесс регистрации (измерения) значения сигнала через определенные промежутки (обычно равные) времени (рис. 3).

Квантование — это процесс разбиения диапазона амплитуды сигнала на определенное количество уровней и округление значений, измеренных во время дискретизации, до ближайшего уровня (рис. 4).

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).

Эти два процесса создают как бы координатную систему, которая позволяет описывать аудиосигнал определенным значением в любой момент времени.
Цифровым называется сигнал, к которому применены дискретизация и квантование. Оцифровка происходит в аналого-цифровом преобразователе (АЦП). Чем больше число уровней квантования и чем выше частота дискретизации, тем точнее цифровой сигнал соответствует аналоговому (рис. 6).

Уровни квантования нумеруются и каждому уровню присваивается двоичный код. (рис. 7)

Количество битов, которые присваиваются каждому уровню квантования называют разрядностью или глубиной квантования (eng. bit depth). Чем выше разрядность, тем больше уровней можно представить двоичным кодом (рис. 8).

Данная формула позволяет вычислить количество уровней квантования:

Если N — количество уровней квантования,
n — разрядность, то

Обычно используют разрядности в 8, 12, 16 и 24 бит. Несложно вычислить, что при n=24 количество уровней N = 16,777,216.

При n = 1 аудиосигнал превратится в азбуку Морзе: либо есть «стук», либо нету. Существует также разрядность 32 бит с плавающей запятой. Обычный компактный Аудио-CD имеет разрядность 16 бит. Чем ниже разрядность, тем больше округляются значения и тем больше ошибка квантования.

Ошибкой квантований называют отклонение квантованного сигнала от аналогового, т.е. разница между входным значением и квантованным значением ()

Большие ошибки квантования приводят к сильным искажениям аудиосигнала (шум квантования).

Чем выше разрядность, тем незначительнее ошибки квантования и тем лучше отношение сигнал/шум (Signal-to-noise ratio, SNR), и наоборот: при низкой разрядности вырастает шум (рис. 9).

Разрядность также определяет динамический диапазон сигнала, то есть соотношение максимального и минимального значений. С каждым битом динамический диапазон вырастает примерно на 6dB (Децибел) (6dB это в 2 раза; то есть координатная сетка становиться плотнее, возрастает градация).

рис. 10. Интенсивность шумов при разрядности 6 бит и 8 бит

Ошибки квантования (округления) из-за недостаточного количество уровней не могут быть исправлены.

шум квантования

амплитуда сигнала при разрядности 1 бит (сверху) и 4 бит

Аудиопример 1: 8bit/44.1kHz, ~50dB SNR
примечание: если аудиофайлы не воспроизводятся онлайн, пожалуйста, скачивайте их.

Аудиопример 1

Аудиопример 2: 4bit/48kHz, ~25dB SNR

Аудиопример 2

Аудиопример 3: 1bit/48kHz, ~8dB SNR

Аудиопример 3

Теперь о дискретизации.

Как уже говорили ранее, это разбиение сигнала по вертикали и измерение величины значения через определенный промежуток времени. Этот промежуток называется периодом дискретизации или интервалом выборок. Частотой выборок, или частотой дискретизации (всеми известный sample rate) называется величина, обратная периоду дискретизации и измеряется в герцах. Если
T — период дискретизации,
F — частота дискретизации, то

Чтобы аналоговый сигнал можно было преобразовать обратно из цифрового сигнала (точно реконструировать непрерывную и плавную функцию из дискретных, «точечных» значении), нужно следовать теореме Котельникова (теорема Найквиста — Шеннона).

Теорема Котельникова гласит:

Если аналоговый сигнал имеет финитный (ограниченной по ширине) спектр, то он может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим дискретным отсчетам, взятым с частотой, строго большей удвоенной верхней частоты.

Вам знакомо число 44.1kHz? Это один из стандартов частоты дискретизации, и это число выбрали именно потому, что человеческое ухо слышит только сигналы до 20kHz. Число 44.1 более чем в два раза больше чем 20, поэтому все частоты в цифровом сигнале, доступные человеческому уху, могут быть преобразованы в аналоговом виде без искажении.

Но ведь 20*2=40, почему 44.1? Все дело в совместимости с стандартами PAL и NTSC. Но сегодня не будем рассматривать этот момент. Что будет, если не следовать теореме Котельникова?

Когда в аудиосигнале встречается частота, которая выше чем 1/2 частоты дискретизации, тогда возникает алиасинг — эффект, приводящий к наложению, неразличимости различных непрерывных сигналов при их дискретизации.

Алиасинг

Как видно из предыдущей картинки, точки дискретизации расположены так далеко друг от друга, что при интерполировании (т.е. преобразовании дискретных точек обратно в аналоговый сигнал) по ошибке восстанавливается совершенно другая частота.

Аудиопример 4: Линейно возрастающая частота от ~100 до 8000Hz. Частота дискретизации — 16000Hz. Нет алиасинга.

Спектральный анализ

Аудиопример 5: Тот же файл. Частота дискретизации — 8000Hz. Присутствует алиасинг

Спектральный анализ

Пример:
Имеется аудиоматериал, где пиковая частота — 2500Hz. Значит, частоту дискретизации нужно выбрать как минимум 5000Hz.

Следующая характеристика цифрового аудио это битрейт. Битрейт (bitrate) — это объем данных, передаваемых в единицу времени. Битрейт обычно измеряют в битах в секунду (Bit/s или bps). Битрейт может быть переменным, постоянным или усреднённым.

Следующая формула позволяет вычислить битрейт (действительна только для несжатых потоков данных):

Битрейт = Частота дискретизации * Разрядность * Количество каналов

Например, битрейт Audio-CD можно рассчитать так:
44100 (частота дискретизации) * 16 (разрядность) * 2 (количество каналов, stereo)= 1411200 bps = 1411.2 kbit/s

При постоянном битрейте (constant bitrate, CBR) передача объема потока данных в единицу времени не изменяется на протяжении всей передачи. Главное преимущество — возможность довольно точно предсказать размер конечного файла. Из минусов — не оптимальное соотношение размер/качество, так как «плотность» аудиоматериала в течении музыкального произведения динамично изменяется.

При кодировании переменным битрейтом (VBR), кодек выбирает битрейт исходя из задаваемого желаемого качества. Как видно из названия, битрейт варьируется в течение кодируемого аудиофайла. Данный метод даёт наилучшее соотношение качество/размер выходного файла. Из минусов: точный размер конечного файла очень плохо предсказуем.

Усреднённый битрейт (ABR) является частным случаем VBR и занимает промежуточное место между постоянным и переменным битрейтом. Конкретный битрейт задаётся пользователем. Программа все же варьирует его в определенном диапазоне, но не выходит за заданную среднюю величину.

При заданном битрейте качество VBR обычно выше чем ABR. Качество ABR в свою очередь выше чем CBR: VBR > ABR > CBR.

ABR подходит для пользователей, которым нужны преимущества кодирования VBR, но с относительно предсказуемым размером файла. Для ABR обычно требуется кодирование в 2 прохода, так как на первом проходе кодек не знает какие части аудиоматериала должны кодироваться с максимальным битрейтом.

Существуют 3 метода хранения цифрового аудиоматериала:

• Несжатые («сырые») данные
• Данные, сжатые без потерь
• Данные, сжатые с потерями

Несжатый (RAW) формат данных

содержит просто последовательность бинарных значений.
Именно в таком формате хранится аудиоматериал в Аудио-CD. Несжатый аудиофайл можно открыть, например, в программе Audacity. Они имеют расширение .raw, .pcm, .sam, или же вообще не имеют расширения. RAW не содержит заголовка файла (метаданных).

Другой формат хранения несжатого аудиопотока это WAV. В отличие от RAW, WAV содержит заголовок файла.

Аудиоформаты с сжатием без потерь

Принцип сжатия схож с архиваторами (Winrar, Winzip и т.д.). Данные могут быть сжаты и снова распакованы любое количество раз без потери информации.

Как доказать, что при сжатии без потерь, информация действительно остаётся не тронутой? Это можно доказать методом деструктивной интерференции. Берем две аудиодорожки. В первой дорожке импортируем оригинальный, несжатый wav файл. Во второй дорожке импортируем тот же аудиофайл, сжатый без потерь. Инвертируем фазу одного из дорожек (зеркальное отображение). При проигрывании одновременно обеих дорожек выходной сигнал будет тишиной.

Это доказывает, что оба файла содержат абсолютно идентичные информации (рис. 11).

рис. 11

Кодеки сжатия без потерь: flac, WavPack, Monkey’s Audio…

При сжатии с потерями

акцент делается не на избежание потерь информации, а на спекуляцию с субъективными восприятиями (Психоакустика). Например, ухо взрослого человек обычно не воспринимает частоты выше 16kHz. Используя этот факт, кодек сжатия с потерями может просто жестко срезать все частоты выше 16kHz, так как «все равно никто не услышит разницу».

Другой пример — эффект маскировки. Слабые амплитуды, которые перекрываются сильными амплитудами, могут быть воспроизведены с меньшим качеством. При громких низких частотах тихие средние частоты не улавливаются ухом. Например, если присутствует звук в 1kHz с уровнем громкости в 80dB, то 2kHz-звук с громкостью 40dB больше не слышим.

Этим и пользуется кодек: 2kHz-звук можно убрать.

Спектральный анализ кодека mp3 с разными уровнями компрессии

Кодеки сжатия с потерям: mp3, aac, ogg, wma, Musepack…

Спасибо за внимание.

UPD:
Если по каким-либо причинам аудиофайлы не загружаются, можете их скачать здесь: cloud.mail.ru/public/HbzU/YEsT34i4c

• звук и музыка
• звукозапись
• звук
• оцифровка сигнала

Преобразователь аналоговых и дискретных сигналов (ПАДС)
БЭ2704V751

Терминал БЭ2704V751, в соответствии со стандартом IEC 61869, части 9 и 13, относится к классу устройств сопряжения аналоговых датчиков первичных процессов в энергетических объектах c цифровой шиной процесса — SAMU (Stand-Alone Merging Unit)

Устройство ПАДС также выполняет функцию преобразования унифицированных электрических дискретных сигналов от первичного оборудования в цифровую форму в соответствии со стандартом IEC 61850-8-1 (в части GOOSE-сообщений) и передачу их с полевого уровня через шину процесса другим цифровым устройствам

Терминалы предназначены для эксплуатации в качестве встроенных элементов внутри комплектных изделий, устанавливаемых либо в неотапливаемых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, либо на открытом воздухе