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Was ist der Unterschied zwischen digitaler und analoger Abtastung?

[Reihe von Begriffen, die ich nicht mehr hören kann]

 

Preise, Steuervermerke, Spezifikationen usw. die im Artikel veröffentlicht wurden, gelten zum Zeitpunkt der Aktualisierung des Artikels.

Bis zur Erstellung digitaler Musikträger
In diesem Abschnitt wird die Umwandlung analoger Informationen in digitale Informationen beschrieben. Derzeit gibt es verschiedene Aufnahmemedien wie Musik-CD, MD, DVD, Blu-ray, Festplatte, Flash-Speicher etc. und der Mainstream verändert sich durch den technologischen Fortschritt rasant, aber im Prinzip wandelt die Technik die Daten digital um vorgestellt werden. Es ist geschafft.

Zeichnen Sie analoge Signale als Zahlen auf
Angenommen, Sie haben eine analoge Wellenform wie diese.

Der Unterschied zwischen digital und analog

Bei der Digitalisierung wird zunächst die Größe der “Amplitude” des Schalls in regelmäßigen Abständen numerisch aufgezeichnet (die horizontale Achse ist die Zeit).

Unterschied zwischen digitaler und analoger Abtastung

Inwieweit nimmt es beispielsweise bei einer Musik-CD so gut wie 44.100 Mal pro Sekunde auf. Dieser Vorgang wird als Probenahme bezeichnet. Die Genauigkeit des Messintervalls wird als „Sample-Rate“ (sowohl als Sample-Rate als auch als Sample-Rate) bezeichnet und in der Einheit „Hz (Hertz“) ausgedrückt.

Da eine Musik-CD 44100 Mal pro Sekunde gemessen wird, wird dies als “die Abtastfrequenz beträgt 44100 Hz (44,1 kHz)” ausgedrückt.

“Yon’yon Position”, aber ich denke, einige Leute, die das Wort gehört haben, tatsächlich “die Abtastrate ist 44,1 kHz (vierzig Kilohertz Yonten’ichi)”, aber es ist möglich, dass Talk ein Ärgernis ist, also sage ich das.

Ein Satz hier

“Die Abtastfrequenz der CD beträgt 441”
Der Betrag der Amplitude wird dann quantifiziert (die Figur ist ein Bild).

Der Unterschied zwischen digital und analog

In der obigen Abbildung ist es als “1, 2, 3, 4, 3, 1, -3, -5, -7, -3, 4, 3, 2, 1” quantisiert.

Es ist wichtig, dies zu quantifizieren, aber zum Beispiel wird ein numerischer Wert wie “12.3456” als “12.3” registriert … Mit anderen Worten, “die Hälfte wird abgerundet”, was unerbittlich ist. Das Ausdrücken von Zahlen in einem derart begrenzten Bereich wird “Quantisierung” genannt.

Die Genauigkeit der Quantisierung wird “Anzahl der Quantisierungsbits” (auch “Bittiefe” oder “Abtastformat” genannt) genannt und die Einheit wird in Bits ausgedrückt. Im Fall einer Musik-CD beträgt die Anzahl der Quantisierungsbits “16 Bits”.

Ein Satz hier

“Die CD hat 16 Bit und ist quantisiert.”
[Ergänzung: über OK für diejenigen, die unten Probleme haben]
Ein Bit ist die Anzahl der Stellen einer Binärzahl, aber 16 Bits bedeuten, dass es 16 Stellen darstellen kann, also eine Zahl bis zu “2 erhöht auf 16 = 65536”. (0-65535)

Diese Zahl stellt den “Dynamikbereich” dar und das Verhältnis des kleinsten zum lautesten Ton wird in der Einheit “dB (Dezibel)” ausgedrückt. Abgesehen von den Details ist zu beachten, dass die Quantisierung umso genauer ist, je höher dieser Dynamikbereich ist.

24-Bit hat einen größeren Bereich von 256-mal (2 hoch acht) als 16-Bit (*)

* Wenn ein Bit hinzugefügt wird, wird die Zahl, die ausgedrückt werden kann, verdoppelt, sodass 4 Bits 4 Mal statt 2 Bits sind.

Übrigens, 24 Bit sind 2 hoch 24, also = 16777216

CD ist 96dB. Der dynamische Bereich, den Menschen unterscheiden können, soll 120 dB betragen, aber solche über 90 dB sind qualvolle Explosionsklassen wie “Baubohrer” und “Düsentriebwerke”. Bei Musik reichen 96 dB aus, oder? Schallplatten sollen bei etwa 65 dB liegen.

Für alle, die mehr über dB wissen wollen ⇒ [Ähnlicher Artikel] [Nützliche Begriffe] Schallintensität, Lautstärke, Schalldruck, dB (Dezibel)

“Nyonkyuroku” “Yonyonichijurokubitto”
Sie haben das Wort vielleicht schon gehört, aber es drückt die Anzahl der Quantisierungsbits zusätzlich zum Sampling aus. Es kann in der Reihenfolge Quantisierung > Abtastung gesagt werden.

Wenn jemand sagt: “Yoroshikus Nyonkyuroku!” , Es bedeutet “die Anzahl der Quantisierungsbits beträgt 24 Bit und die Abtastfrequenz beträgt 96 kHz!” .

Daher können sowohl beim Sampling als auch bei der Quantisierung die Informationen umso genauer gespeichert werden, je größer der numerische Wert ist = näher am Originalton. Um es anders herum auszudrücken: “Je niedriger die Zahl, desto weiter weg vom Originalton.”

Für Audio verwendete Frequenz (Abtastrate, PCM, DSD usw.) Teil 2

LRCLK

Ich erklärte, dass das früher herausgekommene LRCLK ein Signal ist, das zwischen L und R unterscheidet. In den I2S-Formatvorschriften wird der Signalpegel als L-Kanal für 0 V (Low) und R-Kanal für High angegeben.

Werfen wir einen Blick auf die LRCLK-Wellenform, die tatsächlich der Abtastrate entspricht.

Bild049

LRCLK 44,1 kHz CD-Wiedergabe

Bild051

LRCLK 96 kHz LPCM 96 kHz-Wiedergabe

Bild053

LRCLK 192 KHz LPCM 192 KHz Wiedergabe

Bild055

LRCLK 384 kHz LPCM 384 kHz Wiedergabe

Daher entspricht die Abtastrate LRCLK. COMBO384 unterstützt die maximale LPCM-Samplerate von bis zu 384KHz.

7. BCLK

Es wird manchmal einfach als CLK bezeichnet, allgemein als Bittakt bezeichnet, und ist der Referenztakt zum Lesen von 32 Bits. Also 32-fache Abtastrate und 64-fache LR-Kanalfrequenz kombiniert.

Dies ist die zweite Frequenz in der obigen Frequenzberechnung. Bei 44,1 KHz sind es 2,8224 MHz.

Werfen wir einen Blick auf den tatsächlichen BCLK.

Bild035

BCLK 2,8224MHz CD 44,1kHz

Bild037

BCLK 6.144MHz LPCM 96kHz

Bild039

BCLK 12.288MHz LPCM 192 KHz

Bild041

BCLK 24,5760MHz LPCM 384kHz

Dieser BCLK wird auch während DSD ausgegeben.

Bild045

DSD64 2,8224 MHz

Bild043
DSD128 5,6448 MHz

Bild047

DSD256 11,2896 MHz

Es wird oft erwähnt, dass es bei der Einführung von DSD 11,2 MHz unterstützt, aber um genau zu sein, ist es diese Frequenz.

Die Wellenform ist nicht quadratisch, da das Oszilloskop eine niedrige Frequenzbandbreite hat. Es ist eigentlich eine Rechteckwelle.

Wie war es?

Haben Sie die für Audio verwendeten Frequenzen verstanden?

Ich denke, Sie können Audiofrequenzen in verschiedenen Situationen sehen, aber wenn Sie sich daran erinnern, dass diese Frequenz so etwas bedeutet, sind Sie mit digitalem Audio möglicherweise vertrauter.

Bei Marz verkauft dieser DSD256 (oben 11.2896MHz) LPCM 384KHz einen Verstärker, der mit einem entsprechenden COMBO384 ausgestattet ist.

Da es hohe Abtastraten unterstützt, kann es hochauflösende Musik abspielen.

Verstärker-Kit ausgestattet mit USB-DAC

・ Integrierter Stereoverstärker LV-2.0 PREMIUM Kit [LV2-KIT-PREMIUM]

USB-DAC-Modul (mit COMBO384)

・ LV-2.0 USB DAC Board Modul Fertigprodukt [LV2-USBDACM]

Für Audio verwendete Frequenz (Abtastrate, PCM, DSD usw.)

Bei dieser Gelegenheit möchte ich die im digitalen Audio verwendeten Frequenzen und ihre Bedeutung erläutern.

In letzter Zeit hat sich die hochauflösende Tonquelle erhöht, z. B. 192KHz Toka, 11,2MHz, da die Frequenz geschrieben wurde oder wird, welche Frequenz?

Ich möchte die für dieses Audio verwendete Frequenz am Beispiel des Combo384 erklären, das in dem in LV2.0 verwendeten USB-DAC installiert ist.

1. 1. Was ist die Abtastfrequenz?

Der Musikvertrieb wird heutzutage zum Mainstream, aber Audio wurde zuerst auf CDs digitalisiert, die immer noch auf dem Markt sind.

Oft hört man, dass die Abtastfrequenz einer CD 44,1 KHz beträgt. Da digitale Signale grundsätzlich 0 oder 1 sind, ist für die Wiedergabe bis zur 20-kHz-Grenze, die vom menschlichen Ohr hörbar ist, eine Auflösung von der doppelten Frequenz erforderlich. Darüber hinaus wurde die Frequenz unter Berücksichtigung des digitalen Signalverarbeitungsspielraums auf 44,1 kHz festgelegt. Da ein Musiksignal aus einer Reihe von Sinuswellen besteht, beträgt es 44,1 KHz, die bei einer maximalen Frequenz von 20 KHz schwanken können.

2. Was sind 16 Bit und 24 Bit?

Wie Sie vielleicht oft hören, werden CDs manchmal als 44.1KHz / 16bit beschrieben. Diese 16 Bit sind die Lautstärke des Tons. Da 16 Bit die Größe von 2 auf 16 ausdrücken können, gibt es 65536 verschiedene Größen.

Umgerechnet in dB ist 20LOG (65536), was ungefähr 96 dB entspricht. Der Dynamikumfang einer CD (der Unterschied zwischen leisen und lauten Tönen) beträgt 96 dB.

Bei DVD und Hi-Res können es 24 Bit sein, aber in diesem Fall sind es 16,77 Millionen Schritte von 144 dB.

3. 3. PCM-Format

Was ist also das eigentliche Signal? Im Fall des PCM-Formats ist der Standard namens I2S üblich, der bis zu 32 Bit Abtastrate unterstützen kann. Bei einer Stereo-CD haben die Daten eine Frequenz von 44,1 KHz mit 2 Kanälen (L, R) abwechselnd von 32 Bit (obwohl in Wirklichkeit 16 Bit verwendet werden).

Um dies digital zu verarbeiten, ist daher eine Verarbeitungskapazität von 44,1 kHz x 2 CH x 32 Bit = 2,8224 MHz erforderlich.

Schauen wir uns die Ausgabe von COMBO384 an.

Bild049

Dies ist ein Signal, das gelb heißt 2CH (L · R) sind LRCLK (oder FSCLK) geschaltet, der LR-Satz 44.1KHz wurde an jeden gesendet.

Die blaue Farbe unten wird durch die DATA-Leitung in 32 Bit unterteilt, und DATA L und R werden ausgegeben.

4. COMBO 384-Audio

Blick in die COMBO384 Bedienungsanleitung

Bild021

Das erste, was auffällt, ist der Punkt OSCILLATOR SG (Oszillation), der zwei Arten von Frequenzen auflistet.

Sie sind 24.5760MHz und 22.5792MHz.

COMBO384 ist mit diesen beiden als Referenzfrequenzen für Audio ausgestattet.

5. Hauptuhr

Die oben erwähnte Referenzfrequenz wird als Master Clock bezeichnet. Im Schaltplan wird es als MCLK geschrieben.

Werfen wir einen Blick auf die tatsächliche Wellenform.

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MCLK 22.5792 MHz

Bild031

MCLK 24,5760 MHz

[Vorsicht] Aufgrund der Frequenzbandbreite des Oszilloskops wird es als Trapez dargestellt, aber es handelt sich tatsächlich um eine Rechteckwelle.

Der Unterschied zwischen den beiden ist auf den Unterschied im Format der gespielten Musik zurückzuführen.

Von links ist 22.5792MHz, CD (44.1KHz beim Abspielen), rechts davon 24.5760MHz, DVD (48KHz) beim Abspielen.

Bei der digitalen Verarbeitung ist es leicht, diese Referenzfrequenz (Masterclock) auf 1/2, 1/4 usw. zu reduzieren, aber eine völlig andere Frequenz zu erzeugen ist problematisch. Die Reduzierung der Frequenz auf 1/2 auf diese Weise wird als Frequenzteilung bezeichnet.

Jetzt teilen wir uns auf.

22,5792 MHz / 32/2 = 352,8 kHz

22,5792 MHz / 2 = 11,2869 MHz / 32/2 = 176,3 kHz

22,5792 MHz / 4 = 5,6448 MHz / 32/2 = 88,2 kHz

22.5792MHz / 8 = 2.8224 MHz / 32/2 = 44,1 kHz

24,5760 MHz / 32/2 = 384 kHz

24,5760 MHz / 2 = 12,288 MHz / 32/2 = 192 KHz

24,5760MHz / 4 = 6,144 MHz / 32/2 = 96 KHz

24,5760MHz / 8 = 3,072 MHz / 32/2 = 48 KHz

Was ist damit. Ich denke, die Frequenzen, die ich gesehen habe, sind herausgekommen.

/ 32/2 ist für den 32-Bit-LR2-Kanal, der früher herauskam.

Auf der linken Seite können Sie sehen, dass die Frequenz von 44,1 kHz der CD stammt.

Die rechte Seite ist die 48-KHz-basierte Frequenz, die bei DVDs und Sendungen verwendet wird.

Obwohl sich die Methode von PCM unterscheidet, wird die Zahl links als DSD-Abtastrate angezeigt, sodass Sie sehen können, dass sie auf CD basiert.

DSD64 2,8224 MHz, DSD128 5,6448 MHz, DSD256 11,2896 MHz DSD512 22,5792 MHz

All dies basiert auf dieser Haupttaktfrequenz.