مقایسه دستگاههای ضبط آنالوگ و دیجیتال

Analog-vs-Digital
صدای دستگاههای ضبط آنالوگ و دیجیتال یکسان نیست. دستگاههای ضبط آنالوگ دقت قابل قبولی دارند و به خاطر وجود اندکی اعوجاج هماهنگ سوم، تقویت فرکانس پایین توسط هد و فشردگی توسط نوار. به صدا گرمی می افزایند. اما این دستگاهها مقداری نویز هیس نوار، خطا های پاسخ فر کانسی، “وو” و”فلاتر” ، نویز مدولاسیون و اثر لایه های نوار بر هم را نیز سبب می شوند.

دستگاههای ضبط دیجیتال این مشکلات را ندارند و صدای آنها خیلی صاف است. اگرچه برخی از دستگاههای دیجیتال در مقایسه با دستگاههای آنالوگ صدای نامطلوبی دارند اما در تولیدات جدید چنین دستگاههایی، کیفیت صدا بهبود یافته است. به ویژه دستگاههای ضبط دیجیتالی که می توانند به صورت 24 ‏بیت و 96 ‏کیلو هرتز کار ضبط را انجام دهند صدایی به صافی صدای دستگاههای آنالوگ دارند. هر دوی این دستگاههای آنالوگ ودیجیتال رنگ آمیزی صوتی مخصوص به خود دارند. پس هر کدام که از نظر هنری برای نوع موسیقی شما بهتر است ، به کار ببرید .

در مقایسه با دستگاههای آنالوگ و ریلی، دستگاههای ضبط دیجیتال و نوار آنها. قیمت کمتری دارند، کوچکتر می باشند، دسترسی آسانتری به اطلاعات زمانبندی شده داشته و “بارگذاری نوار” در آنها راحت تر است.

ضبط دیجیتال

یک دستگاه ضبط نواری دیجیتال. مانند یک دستگاه ضبط نواری آنالوگ. صدا را به شیوه ای متفاوت روی نوار مغناطیسی ضبط می کند آنچه رخ می دهد چنین است:

1- سیگنال از میز صدا  به فیلتری پایین گذر بنام Anti-aliasing filter  ‏اعمال ‏می شود که تمام فرکانسهای بالای 20 ‏کیلوهرتز را حذف می کند.

شکل موج ورودی به مبدل آنالوگ به دیجیتال وارد می شود

 

2- سپس سیگنال فیلتر شده از میان یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (A/D) می گذرد. این مبدل، نمونه های ولتاژی شکل موج صدا را چندین هزار بار در ثانیه اندازه گیری می کند .

در فواصل زمانی معین ولتاژ اندازه گیری می شود

3- هرگاه که شکل موج اندازه گیری می شود یک عدد دودویی شامل صفرها و یکها که بیان کننده ولتاژ لحظه ای شکل موج اندازه گیری شده است تولید می گردد.این فرایند “عددی کردن” یا کوانتیزاسیون نامیده می شود. هر کدام از “یکها” و “صفرها” یک “Bit” نام دارد که یکی از ارقام عدد باینری را می سازند.

ولتاژ اندازه گیری شده تبدیل به اعداد باینری می شود

4- این اعداد دودویی به صورت امواج مربعی مدوله شده با بالاترین سطح و به شکل مغناطیسی بر روی نوار یا دیسک ذخیره می شوند.

اعداد باینری در حافظه یا نوار ذخیره می گردد

فرایند پخش وارونه است:

1- اعداد دودویی از روی نوار خوانده می شوند.

‏2- مبدل دیجیتال به آنالوگ ( D/A ‏) اعداد را به یک سیگنال آنالوگ ساخته شده از سطوح ولتاژی برمی گرداند.

3- یک فیلتر پایین گذر به نام Anti-imaging filter ‏سطوح ولتاژی سیگنال آنالوگ را برای دستیابی به سیگنال آنالوگ  اولیه صاف می کند.

از آنجاپی که هد پخش دیجیتال فقط “یکها” و “صفرها” را می خواند بنابراین نسبت به نویز هیس نوار و اعوجاج آن غیر حساس است. اعداد خوانده شده برای حذف تغییرات سرعت در یک }”حافظه موقت”(Buffer memory) قرار گرفته و با سرعت ثابتی خوانده می شوند. اغلب خطاها به وسیله تصحیح کننده خطای”Reed-Solomon” اصلاح می گردند. فرایندی به نام “Interpolaration “( پیش بینی)، اطلاعات گمشده را بازسازی می کند. بدین صورت که اگر بیتی(Bit) از دست رفته باشد یک مدار تصحیح خطا براساس بایتهایی که قبل و پس از آن قرار دارند مقدار صحیح آن را حدس می زند.

‏تمام دستگاههای ضبط صدای دیجیتال فرایند یکسانی را برای تبدیل آنالوگ به دیجیتال و ‏دیجیتال به آنالوگ به کار می گیرند اما وسیله ذخیره سازی آنها متفاوت است. دستگاه DATاز نوار، درایو دیسک سخت از دیسک سخت مغناطیسی، درایو MO  از دیسک نوری- مغناطیسی MO) )، ‏دستگاه ضبط DVD و CD از دیسک نوری و یک “سمپلر” از حافظه رایانه برای ضبط استفاده می کنند. کیفیت صدای هر یک از این دستگاهها به طور اصولی به مبدلهای A/D و D/A بستگی دارد.

‏همانطور که گفتیم برای تولید رشته ای از اعداد دودویی که word نام دارد از سیگنال صوتی هزاران بار در ثانیه اندازه گیری می شود. هر چه word طولانی تر (تعداد بیتهای آن بیشتر باشد) باشد دقت هربار اندازه گیری بیشتر است.

word های کوتاه قابلیت “Resolution” (تفکیک سازی) کمی از ولتاژ سیگنال دارند (اعوجاج بالا) و word های طولانی قابلیت “تفکیک سازی” خوبی دارند .(اعوجاج کم).

‏طول word 16 ‏بیتی برای بازپخش صدا با کیفیت قابل قبول (اما نه بهینه) است که استاندارد رایج برایCD می باشد.در بعضی از دستگاههای ضبط دیجیتال طول word  18 ‏. 20 ‏و یا 24 بیتی است طول word با  “Bit depth ” (عمق بیت) یا “Bit resolution ” (تفکیک بیت) نیز شناخته می شود.

‏”نرخ نمونه برداری”(Sample rate) ، نرخ اندازه گیری یا نمونه برداری سیگنال آنالوگ در مبدل آنالوگ به دیجیتال می باشد. برای مثال نرخ نمونه برداری 48 ‏کیلوهرتز به معنی 48000 ‏نمونه در ثانیه است. یعنی 48000 ‏بار ا ندازه گیری در هر ثانیه از صدا تولید می شود.

‏هر چه نرخ نمونه برداری بالاتر باشد، پاسخ فرکانسی سیگنال ضبط شده گسترده تر می گردد. حد فرکانس بالای سیگنال آنالوگ اندکی کمتر از نصف نرخ نمونه برداری است. اگر نرخ نمونه برداری  44/1 کیلوهرتز باشد پاسخ فرکانسی تا 20 ‏کیلوهرتز یکنواخت می باشد. نرخ نمونه برداری 96 ‏کیلوهرتز می تواند بر روی DVD استفاده شود.

‏نرخهای نمونه برداری 44/1  ‏و 48 ‏کیلوهرتز تقریبا صدایی شبیه به هم داشته و گرایش به ” Brittle ” (شکنندگی) صدا در سیگنالهای صوتی سطح بالای فرکانس بالا دارند.

نرخهای 88/2  ‏یا 96 ‏کیلوهرتز به طور تقریبی صدایی مانند هم دارند و هر دوی آنها صدایی شفاف تر از 44/1 ‏و 48 ‏کیلوهرتز ارائه می دهند. عمق بیت 24 ‏بیتی صدایی شفاف تر از 16 ‏بیتی دارد. حتی CDهای 16 بیتی، هنگامی که از CD اصلی 24 ‏بیتی تهیه گردند صدای بهتری دارند.

‏به طور خلاصه یک سیستم صدای دیجیتال از سیگنال آنالوگ نمونه گیری کرده و به هر نمونه یک مقدار عددی می دهد.

‏نرخ نمونه برداری بر پاسخ فرکانس بالا و عمق بیت بر گستره پویایی نویز و اعوجاج اثر دارد. بر طبق “نظریه نایکویست” حداکثر فرکانس بالای سیگنال باید نصف نرخ نمونه برداری باشد. دیسکهای ‏فشرده (CD) از نرخ نمونه برداری 44/1 ‏کیلوهرتز استفاده می کنند به طوری که پاسخ فرکانسی آنها تا 22/05 ‏کیلوهرتز گسترده می شود.

‏در هنگام انتقال اطلاعات دیجیتالی دو کانال یک برنامه صوتی استریو “مالتی پلکس” (Multiplex) می شوند. یعنی یک word از کانال یک word دیگری از کانال دو دنبال می شود که آن نیز با word  دیگری از کانال یک دنبال می گردد و الی آخر.

Clock

‏هر دستگاه صدای دیجیتال یک پالس Clock دارد که زمانبندی (Timing) سیگنالهایش را تنظیم می کند. پالس Clock مجموعه ای از پالسهاست که با نرخ نمونه برداری دستگاه کار می کند. هنگامی که شما صدای دیجیتال را از یک دستگاه به دستگاه دیگر می فرستید باید پالسهای ساعت آنها همزمان شده ‏باشند. بدین ترتیب که یک دستکاه پالس Clock املی (Master Clock) را تهیه کند و دیگری پیرو (Slave)  آن می باشد. اگر صدای دیجیتال را از دستگاهی به دستگاه دیگر ارسال نمائید دستگاه گیرنده با پالس Clock دستگاه فرستنده همزمان می شود. این پالسهای Clock در سیگنال دیجیتال گنجانده شده اند. اگر به طور همزمان اطلاعات را از چندین منبع می فرستید از یک کاببل جداگانه برای اتصال خروجیWord  پالسClock یک دستگاه به دیگر دستگاهها استفاده نمایند.

.