фото отсюда https://zen.yandex.ru/media/just_science_chanel/analogovye-i-cifrovye-signaly-5d47e1f8c0dcf200ad518b57
Всем Доброго Аудиофильского!!!
1. Введение
В мире прогресса есть 3 наиболее мощных стимулятора его развития:
1. Эротические потребности Ботаников-Студентов.
2. Шпионские потребности в технологиях.
3. Контр-Шпионские потребности в технологиях.
История цифрового звука началась с третьего пункта, и постепенно развиваясь, прошла и второй, и только потом, много лет спустя, дошла до первого. Вот там-то вся движуха про мп3 и Джобсовы "Я положу тысячу песен тебе в карман" и началась!!! Ну потом-то, конечно и Эра Аудиофильского Хай Рез наступила!
2. Исторические предпосылки
Признаюсь честно - я долгое время думал, что до 1982го года оцифровка сигналов была чисто физически невозможна. Ну вот не было тогда электронных компонентов должной шустрости.
Сейчас-то я понимаю, что 50 лет с момента написания теоремы ждать бы никто не стал. Да и лампы радиовещательного назначения позволяют работать весьма резво. Да и телевизоры... В общем стыд мне и позор за такие ограниченности мышления, даже не смотря на то, что нынче я их преодолел!
Первая теорема об оцифровке сигналов датирована 1933м годом, и написана Владимиром Котельниковым. Или придумана? Или открыта? Или доказана? Что вообще делают с Теоремами в момент их появления??? Рожают? Наверное формулируют... Открывают закономерность, а потом ее формулируют в виде правила. И это правило называют Теоремой, если к нему удалось сформулировать доказательство или, в редких случаях, обнаружить предпосылки к возможному доказательству, но само доказательство, при этом оставить потомкам. Вообще-то недоказанные Теоремы положено называть Гипотезы. А теоремами их переименовывают в тот момент, когда кто-то из ученых ее доказал. А пока этого не случилось, правильнее говорить, что "Он бился над доказательсвом Гипотезы". Но язык СМИ дело витиеватое!!!
Итак в 1933м году, Котельников сформулировал Теорему, и сформировал к ней доказательсво, на основании каких-то предварительных исследований, закономерность поведения которых и обнаружил. Т.е. что-то он такое-этакое делал немножечко заранее.
А делал он вот что. Во времена Первой Мировой Войны, технологии радиопередачи достигли того уровня, когда можно было предавать живую речь. Генералы этому очень сильно обрадовались. Теперь можно было смело орать на подчиненных. Но это в теории. На практике же оказалось, что радиоэфир во время боевых действий очень сильно зашумлен. И в первую очередь зашумлен он тем фактом, что пули во время движения по металлическому стволу орудий - искрят!!! Это приводит к радиошумам, а для них дуло автомата вообще-то антенна весьма прилтчных габаритов. Да еще и настроенная как раз на частоты радиостанций.
В общем намучались Генералы слушать треск и шум. Так мало-того, противник-то тоже в радио шарит. Они подслушивать переговоры стали!
И тут возникло 2 Технических Задания. Первое, обеспечить помехозащищенность. Второе, наиболее важное, обеспечить секретность переговоров. Т.е. как раз Контр-Шпионский процесс.
И вот над ним-то Котельников и работал. И во время работы над ним он свою Теормему и доказал и сформулировал.
3. АИМ - Амплитудно-Импульсная Модуляция
Дело было так.У вас в эфире куча быстрых импульсных помех. Но они заразы трещат у вас в ухе. И вам нужно их отфильтровать. Один из вариантов это сделать следующий.
Вы берете и замерив амплитуду сигнала фиксируете ее на некоторое время. После чего снова замеряете и фискируете. И снова таким же образом. Почти как в привычной нам цифре. Только без оцифровки по амплитуде.
Оцифровывается только время, а амплитуда передается аналогово. Это позволяет усреднить в итнтервалах между отсчетами значение амплитуды. Тем самым отфильтровать быстрые шумы.
Но это не все. Если мы теперь на этот полу-цифровой сигнал наложим сложную цифровую последовательность перключений состояния, подмешав в полезные значения кучу случаных. То на выходе получим непонятный шум. Но если на приемной части, мы будем по этой же последовательности производить фильтрацию. Пуская на наушник только те значения, что в правильный момент времени. То мы получим шифрование. Осталось только сделать, при воспроизведении сигнала, удержание амплитуды на нужную продолжительность времени. С этим в общем-то Тригатрон хорошо справляется(Внимание! Это шутка, для тех, кто читал про него статью у меня на канале!).
Вот эту конструкцию и разработал Котельников. И надо сказать, сделал он ее еще в 1925м году. И уже занимаясь ее доводкой, он и вывел свою Теорему. И в общем-то, именно поэтому, в ней ни слова про оцифровку значений амплитуды. Он не работал над этим. Он передавал значения Аналогово. Дискретность в той системе была только по времени.
Кстати. Помните как работает Телевизор Кинескопных времен? Дискретно по времени передаются аналоговые значения яркости точек на экране. Да-Да!!! Это тот же самый АИМ, только уже реализованный под гнетом Эротических Потребностей Ботаников-Студентов. Они вдруг решили, что матричное(читаем паралельное) представление времени(столбцами и строками) выглядит куда как интересней последовательного.
Массовые исследования работы, разработанной Антишпионской Рации, происходили во временя Второй Мировой Войны. По отзывам генералов, звук в них был просто идеальным. Собеседника слышно настолько хорошо, словно он тут рядом стоит. У них по этому поводу возникали бурные сомнения по части защищенности от шпионов. Ну не может все так идеально быть.
4. ИКМ- Импульсно-Кодовая Модуляция
АИМ это конечно хорошо. Но все таки на телеэфире помехи все равно лезут. Да и на радио тоже при увеличении расстояний и загруженности окружающего мира современной электроникой трудности начались. Вот тогда-то и начали заодно делать и оцифровку амплитуды.
Но это привело к существенному увеличению избыточности данных. Их надо было на чем-то хранить. Благо к этому моменту Эротические Потребности Ботаников-Студентов уже сделали аж ЦВЕТНОЙ телевизор!!!
Катушечный Видик, причем без переделок, на тот момент оказался наиболее быстрым стримером. Позволяющим хранить большие объемы информации, и записывать-воспроизводить их с высокой скоростью потока данных. Мало того, он же и обеспечивал, наибольшую плотность хранения данных на единицу площади.
Делали просто. Точка белого цвета это Логическая Единица, точка черного Логический 0. И все это кодировалось в стандартный видеосигнал. И вот вам Японское чудо техники образца...
по одним источникам в 1967, по другим в 1972м, по третьим в 1970-1972м.
Представляю вам Denon DN-023R
фото отсюда https://blog.vintage-cd.ru/?p=540
Стойка справа это катушечный видик компании AMPEX. А вот стойка по середине с телеком и экраном осциллографа, а так же стойка слева - это 8-канальный ЦАП и АЦП.
Это чудо умело записывать и воспроизводить цифровой ЗВУК на частоте дискретизации, по одним данным 32 кГц, по другим 48 кГц, с глубиной квантования 13-бит, и делать это сразу в 8 каналов. И это во времена, когда на студиях звукозаписи, согласно Джо Бойду, использовались 4х дорожечные аналоговые катушечные магнитофоны. Эпоха 8-дорожечных наступит еще только 5 лет спустя. А 16 дорожечные...
В общем цифровая Аудио-Инженерия шла гораздо быстрее, чем она внедрялась в коммерческой музыке. Просто у нее были другие цели и задачи.
Спасибо, что дочитали!
Продолжение следует.
