Что такое АЦП, многие хотели бы узнать и разобраться в его работе. АЦП (аналого-цифровой преобразователь) достаточно распространенное устройство. Задача устройства очень простая - перевод любого сигнала из аналогового вида в цифровой.
Современные технологии построены на работе с цифровым сигналом. Аналоговый сигнал очень сложно хранить, но это одна проблема, другая - это передача аналогового сигнала без помех. Какие преимущества появляются у цифрового сигнала:
1. Возможность хранения и передачи без потери качества.
2. Возможность кодирования и защиты информации.
3 Возможность быстрой обработки и универсальность.
4 Обработка различными цифровыми устройствами, как на аппаратном, так и программном уровне.
Есть еще ряд преимуществ, но есть и недостатки:
1 Это дополнительное оборудование, которые занимает ресурс и стоимость.
2 Требуется время на перевод из одного вида информации в другой.
3 Потеря точности исходного сигнала (принцип оцифровки подразумевает некоторую точность - допустимая погрешность).
4 Необходимость обратного декодирования в случае использования сигнала в аналоговом виде
И ряд других уже не столь критичных недостатков.
Как же работает преобразование, предположим у Вас есть на выходе с чувствительного элемента или другого источника - сигнал. Тогда вы выбираете необходимый шаг дискретизации (время через которое необходимо записывать значения сигнала)
Как видим из трех рисунков, разный период снятия, по разному влияет на точность при восстановлении сигнала. Возникает вопрос: как выбрать эту частоту?
Здесь все просто: есть такая теорема Котельникова (отлично известная всем связистам) для восстановления сигнала необходима частота дискретизации в два раза больше максимальной частоты сигнала. Пример расчета:
1 Мы хотим оцифровать чей-то голос и важна содержательная часть речи (необязательно брать все тональности), тогда достаточно взять сигнал 8 кГц (именно в этом диапазоне лежит основная энергия голоса) и оцифровать его с шагом дискретизации в 16 кГц.
2 Мы хотим оцифровать симфонический оркестр в режиме "онлайн" ( ну и задачка поставлена), тогда необходима дискретизация минимум в 100 кГц ( читал, что есть уникальные люди, слышащие частоты в 80 кГц), так как диапазон частот инструментов симфонического оркестра достигает 40кГц, свободно,а может и выше, при том что среднестатистический человек, слышит в диапазоне 20кГц. (Все эти цифры примерно-условны и служат только для данного расчета.).
3 Необходимо снимать показания температуры на улице и записывать в архив. Из своей практики можно встретить,что редко когда температура на улице меняется за 10 минут больше чем на градус. То есть частоты дискретизации в 1 герц, нам хватит более чем.
Следующий важный момент это квантование по уровню, точнее разрядность, которая используется для хранения информации.
Как видим из рисунка в левой шкале, мы можем выбрать 8 уровней и в заданный момент (отметка дискретизации с периодом Т) мы записываем к какому уровню сейчас отнести сигнал. то есть получаем 8 уровней - это три бита. Конечно же качество сигнала будет очень низким в оцифрованном виде. Для 8 битной записи получим 256 уровней, и так далее.
Как правило чем больше число разрядов, тем больше времени преобразования, но и выше точность. Так при 8 битном квантовании, погрешность составит не более 0,5 процента, а при 16-ти битном - это уже меньше чем 0,002 от процента.
Современная цифровая обработка звука использует понятие битрейт, сколько бит потребуется для передачи сигнала длительностью в 1 секунду (там уже заложена и дискретизация и квантование и еще закодировано все определенным образом).
Для начала уже достаточно информации, обязательно еще вернемся к этому интереснейшему вопросу.
Канал телеграме.
Канал одноклассники.
Приглашаем в группу вконтакте, где будем выкладывать материалы отсюда и структурировать и.
