digitalt och analogt ljud

[vaguely]

vad är skillnaden mellan en analog och digital signal. Vad händer när man digitaliserar?

[hegobald]

vad är skillnaden mellan en analog och digital signal. Vad händer när man digitaliserar?

Ska försöka vara pedagogisk då.. Analog=kontinuerlig signal enkelt uttryckt. Jag tar ett exempel. Låt säga att du har en dynamisk mikfrofon ansluten till ditt ljudkort i datorn.

När mikrofonen tar upp ljud så rör sig membratets kopparspole över en magnet.. En motsvarande växelström bildas i propotion till membranets rörelse och periodisitet. (en mikrofon funkar som en strömgenerator kan man säga). Denna svaga elektiska varierande spänning är analog.. Efter förstärkning så matas sedan denna signal till en Analog/Digital-converter. Om vi pratar om CD-kvalitet (16 bitar 44,1 Khz) så mäter (samplar) A/D-omvandlare späningen på den analoga ingången 44100 ggr per sekund och omvandlar den till 65535 olika digitala värden (16 bitar) som sedan kan sparas som en binär PCM (Pulse code Modulation) fil. Typiska PCM-filer är t.ex en wav-fil etc.

Musiken på en normal CD-skiva är också PCM filer.

Å andra sidan när du spelar upp en CD-skiva i din stereo sker följande. CD-spelarens Digital/Analog-omvandlare gör om dessa 16 bitar (65535 variationer) till en analog ström/spänning som sedan kan matas till en normal analog förstärkare som i sin tur matar dina högtalare som i prinicp fungera exakt som den dynamiska mikrofonen, fast tvärs om.. strömen får kopparspolen på högtalarmembranet att åka fram och tillbaks i samma propotion och periodisitet som den analoga ström som matar den.

Om allt är perfekt så är alltså en digital kopia en exakt kopia av av orginalfilen. den försämras inte oavsett hur många gånger man kopierar den så länge som alla bitar är på plats.

Å andra sidan vid en analog inspelning så låter man den analoga växelspänningen från mikrofonen förstärkas och driva ett tonhuvud (som så också skapar ett magnetfält) som påverkar nord och syd riktingen på den ferromagnetiska material som finns på ett analogt band. En sådan inspelning blir alltid sämmre för varje gång man kopierar den (man pratar om generationer)

Ok.. Jag vet att det finns mycket från diverse bessewissers att tilläga i min beskrivning.. Men i all enkelhet så är det dom stora skillnaderna i varjefall då vi talar om analog och digitalt i studiovärlden.

Alt 😉

[vaguely]

varför blir det en distorsion när man digitaliserar? är det för att ljudvågen blir mer hackig än den analoga som är jämn?

[Murdock]

Det beror på vad du menar med distorsion.

Dels uppstår det ojämna övertoner som mycket riktigt beror på att ljudkurvan blir 'hackig' när den blir digital. Detta löses med ett lågpassfilter som tar bort allt över halva samplingsfrekvensen. Dessa övertoner kan annars 'vikas ner' i det hörbara området och skapa hörbara spöktoner(sk vikningsdistorsion).

Dels uppstår det något som kallas kvantiseringsbrus. Detta är ett brusgolv som blir lägre eller högre i nivå beroende på hur många bitar du har i din omvandlare. 16 bitar ger 96 db signal/brus-förhållande t.ex, bra mycket bättre än de bästa rullbandarna.

Sen blir det distorsion när du överstyr omvandlaren så klart. Vad som egentligen orsakar denna i allmänhet galet fula distorsion vet jag inte egentligen, den har bara känts så uppenbar att jag aldrig brytt mig om orsaken. Jag antar att det är en kombination av att ingångarna överstyrs, att ljudvågen blir nästan platt och antagligen ger sjukt mycket hemska övertoner samt att felkorrigeringssystemen får fnatt och ger en massa knäppar och konstigheter.

Hoppas jag inte minns fel nu.. det va ett tag sen jag va på topp angående det där.

[trombonisten]

varför blir det en distorsion när man digitaliserar? är det för att ljudvågen blir mer hackig än den analoga som är jämn?

Varje hantering av en analog signal ger distortion. Skicka den genom en kabel en decimeter och det blir distortion. Använd en förstärkare och det blir distortion.

Men frågan är vilken sorts distortion och hur mycket.

Så precis som allt annat så blir det distortion när man kör in signalen i ett ljudkort för att A/D-omvandla. Hur mycket det blir beror på en massa olika saker.

Nuförtiden så är även billiga ljudkort hyfsat bra. Det är ganska lite brus och ganska lite distortion. Köper man riktigt dyra ljudkort blir det mindre av bägge delarna.

Teori är en sak, praktik är lite annat. Rent teoretiskt så blir det ingen distortion alls bara för att man digitaliser. Absolut ingen. Det här är beskrivet med ett antal matematiska formler som tar en stund att sätta sig in (vi spar det). Det namn som brukar nämnas är en sedan länge död amerikan vid namn Nyquist. Rent matematiskt är det här sant.

Men praktik är lite annat. AD är komplicerat så det finns olika källor till distortion. Jag tänker bara ta upp en av dem här, kvantiseringsbrus men det finns fler.

Det första är att det tillkommer en form av "brus" som kallas kvantiseringsbrus. Detta är beroende på vilket bitdjup vi har. För att förenkla massor kan vi mäta detta brus med en siffra som kalla signal-till-brus, oftast på engelska signal-to-noise eller S/N. Den här uttrycks oftast i dB. Leta reda på några olika ljudkort och se vilken S/N de har.

Förenklat så ger varje bit i samplingsdjup som bäst 6dB i S/N. Så 16 bitar skulle vara 96dB och 24 bitar 144dB. Tittar man på dagens så kallade 24 bitars ljudkort så brukar de ligga runt 110dB. Nånstans på vägen brusar det alltså så mycket att vi faktiskt inte har nytta av alla 24 bitarna. Nå, det räcker faktiskt ändå för praktisk användning. Men dyrare ljudkort har ofta lite bättre siffra. (Att sen en del fabrikanter har glädjemätningar i sin reklam är en annan sak).

Gunnar

Edited November 4, 2005 by trombonisten

[Hans]

Hej!

Består alla ljud i terorin av en massa sinus-toner? (som sedan kan förskjutas, kombineras och alterneras till vadsomhelst.)

Är det teoretiskt möjligt att säga hej mitt namn är Hans i en mikrofon och sedan återskapa en identisk kopia enbart

med en "synth" i datorn?... om vi bortser ifrån att detta projekt kanske skulle ta 1000 tekniker 1000 år att göra!

[Claes Holmerup]

Hej!

Består alla ljud i terorin av en massa sinus-toner? (som sedan kan förskjutas, kombineras och alterneras till vadsomhelst.)

Är det teoretiskt möjligt att säga hej mitt namn är Hans i en mikrofon och sedan återskapa en identisk kopia enbart

med en "synth" i datorn?... om vi bortser ifrån att detta projekt kanske skulle ta 1000 tekniker 1000 år att göra!

Alla ljud består av sinus, med olika antal övertoner. Har du t ex en sinuston och alla dess jämna övertoner, så får du en perfekt fyrkantvåg i stället...

[hegobald]

Det Hans efterfrågar finns och kallas med en annan term för "additiv syntes"

Läs mera om hur här 😆

[Vallhagen]

Hej!

Består alla ljud i terorin av en massa sinus-toner? (som sedan kan förskjutas, kombineras och alterneras till vadsomhelst.)

Är det teoretiskt möjligt att säga hej mitt namn är Hans i en mikrofon och sedan återskapa en identisk kopia enbart

med en "synth" i datorn?... om vi bortser ifrån att detta projekt kanske skulle ta 1000 tekniker 1000 år att göra!

Ja. inte bara i teorin utan bevisligen (men jag drar inte beviset här ) i praktiken oxå.

I matematiken kallas det fourieranalys.

Några tusen år med tusen tekniker tar det nog inte att säga "Hans"... Vi har ju varit på månen 😆

tjing

Bengan

[Omni]

En sinuston är per definition en ren ton UTAN övertoner, dvs enbart en frekvens - inte flera.

[Claes Holmerup]

En sinuston är per definition en ren ton UTAN övertoner, dvs enbart en frekvens - inte flera.

Precis - men när man blandar flera sinustoner, kan man skapa vilket ljud som helst. Med andra utgångslägen kan det vara enklare att skapa vissa ljud, men allt går att skapa med sinustoner eftersom det är grundformen.