دستگاه ضبط صدا دیجیتال

دستگاه ضبط صدا دیجیتال چیست ؟

در قسمت اول مقاله اصول و مبانی ضبط صدای دیجیتال، شما را با مبانی تئوریک تبدیل صوت به اعداد و برعکس آشنا کردیم.

همچنین درباره اندازه لغات و نرخ نمونه‌برداری در ضبط صدای دیجیتال نکاتی را با شما در میان گذاشتیم.

در قسمت دوم و پایانی این مقاله می خواهیم به طور عملی تر درباره ضبط صدای دیجیتال، تصحیح خطاها در این روش و مزایای ضبط صدای دیجیتال به نسبت آنالوگ، نکاتی را بررسی کنیم.

این نکات درباره انواع دستگاه ضبط صدا به شیوه دیجیتال صادق است.

ضبط صدای دیجیتال

به محض اینکه موج به درستی به بیت تبدیل شود، دستگاه ضبط صدا برای دانشجویان ساده نخواهد بود.

مشکل اصلی پیدا کردن طرحی است که بیت‌ها را به سرعت ضبط می‌کند.

اگر در ۴۴,۱۰۰ hz و با اندازه بیت شانزده نمونه‌برداری کنیم؛ باید قادر به گرفتن ۱,۴۱۱,۲۰۰ بیت در ثانیه باشیم.

این عدد بسیار زیاد به نظر می‌رسد؛

اما در تکنیک های مورد استفاده در ضبط ویدیویی مورد استفاده قرار می‌گیرد

(در واقع، در اولین سیستم‌های دستگاه ضبط صدا دیجیتال بر مبنای VCR ساخته شدند.

۴۴.۱ khz به عنوان نرخ نمونه‌برداری انتخاب می شد، چرا که عملکرد مناسبی داشت.).

برای ضبط صدا بر روی نوار، سرعت بسیار زیادی مورد نیاز است تا موج بیت‌ها به شیوه‌ای درست نگه داشته شوند.

این کار توسط تکان دادن نوار اتفاق می‌افتد، که در نتیجه مجموعه‌ای از صداها بر روی آن به جا می‌مانند.

بر روی دیسک‌های فشرده، بیت ها به شکل جاهای بسیار ریزی هستند که با لیزر بر روی دیسک سوزانده می‌شوند.

مجموعه آنها بر روی دیسک ثبت شده و از درون خوانده می‌شوند.

بررسی دقیق تر دستگاه ضبط صدا دیجیتال

برای خواندن داده‌ها، نور ملایم‌تری بر روی دیسک انعکاس داده می‌شود (از عقب: پلاستیک واضح است) تا شناساگر کار خود را انجام دهد. قرارگیری بیت‌ها باعث نمایش داده خواهد شد.

در این موارد، فرآیند مورد نظر توسط چشم‌پوشی از اعدادی انجام می‌شود که خواندن آنها سخت است و به عنوان نمونه می‌توان به ۰۰۰۰۱۰۰۰ اشاره کرد.

این مثال کمی مشکل است، چراکه تنها یک موج الکتریکی کوچک را به دست خواهد داد.

اگر تعدادی از اعداد غیرقابل استفاده باشند؛

بیشینه زیادتری (بیت‌های بیشتر) باید در دسترس باشد تا ضبط کردن کامل را ممکن سازد.

بر روی نوار، از ۲۰ بیت برای ضبط کردن هر ۱۶ نمونه استفاده می‌شود؛

در دیسک فشرده ۲۸ بیت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تصحیح خطا

حتی با استفاده از این تکنیک‌ها، بیت‌ها هنوز هم بسیار کوچک خواهند بود و فرض باید بر این باشد که تعدادی از آنها در این فرآیند از دست خواهند رفت.

در دستگاه ضبط صدا دیجیتال حتی یک بیت نیز می‌تواند بسیار حائز اهمیت باشد

(اینگونه فرض کنید که بیت نشانه یک عدد بزرگ است!)،

پس باید راهی برای ضبط کردن داده‌های از دست رفته وجود داشته باشد.

تصحیح خطا در واقع خود را در دو مشکل نشان می‌دهد:

چگونگی شناسایی خطا و نحوه عملکرد در مورد آن.

رایج‌ترین شیوه شناسایی خطا از طریق محاسبه توازن صورت می‌گیرد.

یک بیت اضافی به هر عدد اضافه می‌شود که زوج یا فرد بودن آن را نشان می‌دهد.

زمانی که داده‌ها از روی نوار خوانده می‌شوند؛

اگر توازن بیت نامناسب باشد باعث ایجاد مشکل خواهد شد.

این روش برای مکالمات تلفنی و چیزهای مشابه آن می‌تواند کارساز باشد؛

اما باز هم خطاهای جدی را چندان خوب نشان نمی‌دهد.

 کد افزونگی چرخشی یا CRCC 

در دستگاه ضبط صدا دیجیتال مجموعه‌های بزرگ، داده‌ها معمولا توسط مشکل در نوار یا خط و خش بر روی دیسک پاک می‌شوند.

پیدا کردن این مشکلات با استفاده از توازن تنها به شانس بستگی دارد.

برای مواجهه با مسئله از دست دادن داده‌های بزرگ، چندین محاسبه ریاضیاتی بر روی اعداد انجام شده و نتایج با داده‌های موجود ادغام می‌شوند.

این فرآیند به عنوان کد افزونگی چرخشی یا CRCC شناخته می‌شود.

اگر در این عدد مشکلی پیدا شود؛ مطمئنا از لحظه دریافت آخرین CRCC صحیح مشکلی به وجود آمده است.

به محض شناسایی خطا، سیستم باید آن را به شیوه‌ای مناسب حل کند.

برای ممکن ساختن چنین چیزی، داده‌ها به شیوه‌ای پیچیده ضبط می‌شوند.

به جای آنکه مطابق انتظار لغات یکی پس از دیگری ضبط شوند، داده‌ها لایه‌دار می‌شوند؛ و از الگویی مانند این پیروی می کنند:

لغات ۱، ۵، ۹، ۱۳، ۱۷، ۲۱، ۲۵، ۲۹، ۲، ۶، ۱۰، ۱۴، ۱۸، ۲۲، ۲۶، ۳۰، ۳، ۷، ۱۵، ۱۹، ۲۷ و غیره.

با استفاده از این طرح، ممکن است است شش لغت را از دست دهید،

اما آنها نمایانگر چندین بخش خالی در داده هستند؛ به جای آنکه بخش بزرگی از موج را از دست دهیم.

زمانی که CRC مشکلی را نشان می‌دهد، سیگنال آن قابلیت تصحیح دارد.

برای خطاهای کوچکتر، می‌توان از CRCC استفاده کرد تا اعداد از دست رفته با دقت زیاد جایگزین شوند.

اگر مشکل بزرگ‌تر باشد، سیستم می‌تواند از اعداد قبلی و بعدی استفاده کند تا یک رونوشت احتمالی را از عدد گم شده بسازد.

یکی از عواملی که باعث تفاوت قیمت در دستگاه ضبط صدا دیجیتال مختلف می‌شود به پیچیدگی بازسازی داده‌های از دست رفته آنان برمی‌گردد.

مزایای سیستم‌های ضبط صدای دیجیتال

ممکن است در مورد هدف کلی این بحث و اینکه آیا سیستم‌های دیجیتال از انواع آنالوگ پیچیده‌تر هستند کمی دودل باشید.

مدارهای دیجیتال پیچیده هستند؛ اما اجزاء کمی از آنها باید دقت زیادی داشته باشند.

بیشتر مداربندی تنها به حضور یا عدم حضور موج‌ها پاسخ می‌دهد.

تقویت عملکرد در بیشتر موارد تنها به افزایش اندازه لغات یا نرخ نمونه‌برداری برمی‌گردد، که توسط عناصر بازسازی مدار قابل دسترسی است.

همچنین ساختن مدارهای همتا با سطح عملکرد دیجیتالی ممکن است؛ اما قیمت آنها بالا است و به نگهداری دائمی نیاز دارند.

نتیجه کلی این است که دستگاه ضبط صدا دیجیتال مناسب نسبت به سیستم‌های آنالوگ مناسب قیمت کمتری دارند.

کوچکترین دستگاه‌ ضبط صدا دیجیتال معمولا به نگهداری کمتری نسبت به ابزار آنالوگ نیاز دارند.

ویژگی‌های الکتریکی بیشتر اجزاء داخل مدار با گذشت زمان و دما تغییر می‌یابند،

و تغییرات جزئی به تدریج عملکرد مدارهای آنالوگ را تحت تاثیر قرار می‌دهند.

اجزاء دیجیتال یا کار می‌کنند یا اینکه نمی‌توانند کاری را از پیش ببرند؛

و پیدا کردن چیپی که کلا کار نمی‌کند بسیار آسان‌تر از پیدا کردن نمونه‌ای است که ۱۰ درصد اوقات کار می‌کند.

بسیاری از سیستم‌های آنالوگ ماهیتی مکانیکی دارند؛

و فرسایش می‌تواند باعث بروز مشکلات جدی در آنها شود.

قطعات دستگاه ضبط صدا دیجیتال

دستگاه ضبط صدا دیجیتال قطعات متحرک کمی دارند؛

و به گونه‌ای طراحی شده‌اند که لرزش یا تغییر سرعت اهمیت چندانی نداشته باشند.

به علاوه اطلاعات رمزنگاری شده دیجیتالی نسبت به اطلاعات آنالوگ دوام بیشتری دارد.

زیرا همان‌طور که گفته شد مدارها به جای واکنش به ویژگی‌های دقیق چیزهای مختلف تنها به حضور یا عدم حضور چیزها واکنش نشان می‌دهند.

همان‌طور که مشاهده کردید، می‌توانیم دستگاه ضبط صدا دیجیتال بسازیم

که توانایی تصحیح و بازسازی داده‌های از دست رفته و خراب را داشته باشد.

می‌توان همه این مشکلات را بر روی LP شنید؛ اما مشکلات کوچک بر روی CD قابل شنیدن نیستند.

جالب‌ترین جنبه ضبط صدای دیجیتال برای موسیقی‌دانان این است که هر عددی قابلیت تبدیل شدن به صدا را دارد،

چه بر روی میکروفون ضبط شده باشد یا نه.

این یعنی می‌توانیم صداهایی تولید کنیم که تابه‌حال وجود نداشته‌اند؛

و همچنین این امکان را در اختیار داریم که آن صداها را به گونه‌ای دقیق کنترل کنیم که با هیچ روش دیگری ممکن نیست.

منبع : https://www.copybook.com