We now offer a subscription for just 10 cents a day*
You will always enjoy the full version of Mp4Gain with all its features and benefits.
For just 10 cents a day*
*Unlimited FULL version of Mp4Gain, billed $US12.50 Quarterly (+ $5 USD one time subscription payment JUST in the first payment).
All other payments will be just $3.12 per month, billed quaterly.
That's only 10 cents per day!
CLICK TO PURCHASE
THIS PRICE ONLY LASTS FOR A FEW DAYS
For just 10 cents a day*
D / A-converters
Laten we verder gaan met DAC: digitaal naar analoog converters. Dit complexe onderwerp is altijd bedekt met een sluier van geheimzinnigheid en doorspekt met audiofiele mystiek.
Bovendien is er veel speculatie van tegengestelde kampen rond digitaal-naar-analoog converters: marketeers, audiofielen en sceptici. Laten we eens kijken wat het probleem is.
Multibit DAC
In het begin, toen het audio-cd-formaat voor het eerst verscheen, werd PCM geconverteerd naar een analoog signaal met behulp van multi-bit DAC’s. Ze zijn gebouwd op basis van een resistieve matrix met constante impedantie, de zogenaamde R-2R-matrix.
Vereenvoudigd multi-bit DAC-circuit
Vereenvoudigd multi-bit DAC-circuit
Multi-bit DAC’s werken als volgt: de PCM-stream wordt opgesplitst in twee kanalen, links en rechts, en omgezet van serieel naar parallel, bijvoorbeeld door middel van schuifregisters. Gegevens van het rechterkanaal worden naar de buffer van het ene register geschreven en gegevens van het linkerkanaal naar de buffer van het andere. Gegevens worden gelijktijdig verzonden via parallelle poorten met een bepaalde samplefrequentie (meestal 44,1 kHz), zoals in de onderstaande afbeelding, alleen de parallelle uitgangen zijn niet acht, maar zestien, omdat de bitbreedte 16 bit is. Afhankelijk van de positie in het frame, zullen de hoge en lage bits verschillende weerstanden tegenkomen langs het pad van de elektrische stroom, aangezien het aantal in serie geschakelde weerstanden zal verschillen. Hoe ouder het bit, hoe groter het belang ervan.
Multi-bit, of multi-bit, DAC’s vereisen componenten van zeer hoge kwaliteit en nauwkeurige weerstandsaanpassing, omdat onnauwkeurigheden in componentclassificaties kloppen. Dit leidt tot ernstige afwijkingen van de oorspronkelijke golfvorm en creëert een meercijferige fout bij de kwantisering.
Er is geen PCM-manipulatie in multi-bit DAC’s uit de jaren tachtig. De multibits zijn rechtstreeks verbonden met de I2S-bus en reproduceren PCM zoals ze zijn: de gegevens van het rechterkanaal (16 bits) kwamen aan, ze wachtten op de gegevens van het tweede kanaal (16 bits), ze stuurden beide kanalen naar de resistieve matrix, enzovoort met een frequentie van 44,1 kHz.
In de jaren tachtig werden de frequentie en de bitdiepte bepaald door het CDDA-formaat, dat bijna een referentie-implementatie werd van de stelling van Kotelnikov. Dit is, onder voorbehoud, hoe de latere MP3 kan worden gekarakteriseerd. Alleen vanaf het dvd-audioformaat is de benadering van digitalisering en geluidsweergave herzien.
Dit is hoe de eerste eenvoudigere DAC’s werkten, daarna begonnen ze converters te gebruiken met een complexer apparaat. De schakelingen werden gemoderniseerd, de kwaliteit van de componenten werd verbeterd en er werd ook gebruik gemaakt van multi-bit DAC-overbemonsteringstechnologie. Overbemonstering is het overbemonsteren van een digitale stream met upsampling en kwantiseringsbitdiepte om kwantiseringsruis te verminderen.
Om uit te leggen waarom overbemonstering wordt gebruikt, is het nodig om te praten over de toepassing van de stelling van Kotelnikov in de praktijk. Niet alles is hier zo optimistisch als het lijkt in de wereld van de wiskunde; het gaat nergens ‘precies’ over, zoals het in de stelling staat.
De stelling van Kotelnikov
“Elke functie F (t), bestaande uit frequenties van 0 tot 1, kan continu met elke precisie worden verzonden met behulp van getallen die binnen 1 / (2f 1) seconden voorkomen”
Gevolgen van de stelling van Kotelnikov:
Elk analoog signaal kan met elke precisie worden gereconstrueerd uit zijn discrete samples genomen met een frequentie f> 2fc, waarbij fc de maximale frequentie is die wordt beperkt door het spectrum van het werkelijke signaal;
Als de maximale frequentie in het signaal gelijk is aan of groter is dan de helft van de bemonsteringsfrequentie (aliasing), dan is er geen manier om het signaal zonder vervorming van discreet naar analoog te herstellen.
Als u geïnteresseerd bent in de details, kunt u de belangrijkste bron raadplegen – het werk “Over de bandbreedte van” ether “en kabel in telecommunicatie” door V. A. Kotelnikov (pdf).
Moeilijkheden met de stelling van Kotelnikov
De stelling van Kotelnikov wordt vaak te letterlijk genomen en tot het absolute verheven. Hoeveel artikelen van fervente sceptici heb ik gelezen over de prachtige MP3- en CDDA-formaten en de gekke audiofielen die hun onnodige dvd-audio en DSD aan iedereen verkopen! Uw belangrijkste argument is natuurlijk de stelling van Kotelnikov.
Om te beginnen is de Nyquist-frequentie in de praktijk niet voldoende om een nauwkeurige golfvorm uit te zenden. Door onvolmaakte omstandigheden treden onvermijdelijk ruis en vervormingen op: kwantiseringsruis bij het opnemen van een audiosignaal, afrondingsruis tijdens verwerking en weergave, en meer.