مباني و اصول ضبط صداي ديجيتال (قسمت دوم)
در قسمت اول مقاله اصول و مباني ضبط صداي ديجيتال، شما را با مباني تئوريك تبديل صوت به اعداد و برعكس آشنا كرديم.
همچنين درباره اندازه لغات و نرخ نمونه‌برداري در ضبط صداي ديجيتال نكاتي را با شما در ميان گذاشتيم.
در قسمت دوم و پاياني اين مقاله مي خواهيم به طور عملي تر درباره ضبط صداي ديجيتال، تصحيح خطاها در اين روش و مزاياي ضبط صداي ديجيتال به نسبت آنالوگ، نكاتي را بررسي كنيم. اين نكات درباره انواع دستگاه ضبط صدا به شيوه ديجيتال صادق است.
ضبط صداي ديجيتال
به محض اينكه موج به درستي به بيت تبديل شود، دستگاه ضبط صدا براي دانشجويان ساده نخواهد بود.
مشكل اصلي پيدا كردن طرحي است كه بيت‌ها را به سرعت ضبط مي‌كند.
اگر در 44,100 hz و با اندازه بيت شانزده نمونه‌برداري كنيم؛ بايد قادر به گرفتن 1,411,200 بيت در ثانيه باشيم.
اين عدد بسيار زياد به نظر مي‌رسد؛ اما در تكنيك هاي مورد استفاده در ضبط ويديويي مورد استفاده قرار مي‌گيرد (در واقع، در اولين سيستم‌هاي ديجيتالي ضبط صداي ديجيتال بر مبناي VCR ساخته شدند.
44.1 khz به عنوان نرخ نمونه‌برداري انتخاب مي شد، چرا كه عملكرد مناسبي داشت.).
براي ضبط صدا بر روي نوار، سرعت بسيار زيادي مورد نياز است تا موج بيت‌ها به شيوه‌اي درست نگه داشته شوند.
اين كار توسط تكان دادن نوار اتفاق مي‌افتد، كه در نتيجه مجموعه‌اي از صداها بر روي آن به جا مي‌مانند.
بر روي ديسك‌هاي فشرده، بيت ها به شكل جاهاي بسيار ريزي هستند كه با ليزر بر روي ديسك سوزانده مي‌شوند.
مجموعه آنها بر روي ديسك ثبت شده و از درون خوانده مي‌شوند. براي خواندن داده‌ها، نور ملايم‌تري بر روي ديسك انعكاس داده مي‌شود (از عقب: پلاستيك واضح است) تا شناساگر كار خود را انجام دهد. قرارگيري بيت‌ها باعث نمايش داده خواهد شد.
در اين موارد، فرآيند مورد نظر توسط چشم‌پوشي از اعدادي انجام مي‌شود كه خواندن آنها سخت است و به عنوان نمونه مي‌توان به 00001000 اشاره كرد.
اين مثال كمي مشكل است، چراكه تنها يك موج الكتريكي كوچك را به دست خواهد داد.
اگر تعدادي از اعداد غيرقابل استفاده باشند؛ بيشينه زيادتري (بيت‌هاي بيشتر) بايد در دسترس باشد تا ضبط كردن كامل را ممكن سازد.
بر روي نوار، از 20 بيت براي ضبط كردن هر 16 نمونه استفاده مي‌شود؛ در ديسك فشرده 28 بيت مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
تصحيح خطا
حتي با استفاده از اين تكنيك‌ها، بيت‌ها هنوز هم بسيار كوچك خواهند بود و فرض بايد بر اين باشد كه تعدادي از آنها در اين فرآيند از دست خواهند رفت.
در ضبط صداي ديجيتال حتي يك بيت نيز مي‌تواند بسيار حائز اهميت باشد (اينگونه فرض كنيد كه بيت نشانه يك عدد بزرگ است!)، پس بايد راهي براي ضبط كردن داده‌هاي از دست رفته وجود داشته باشد.
تصحيح خطا در واقع خود را در دو مشكل نشان مي‌دهد: چگونگي شناسايي خطا و نحوه عملكرد در مورد آن.
رايج‌ترين شيوه شناسايي خطا از طريق محاسبه توازن صورت مي‌گيرد. يك بيت اضافي به هر عدد اضافه مي‌شود كه زوج يا فرد بودن آن را نشان مي‌دهد.
زماني كه داده‌ها از روي نوار خوانده مي‌شوند؛ اگر توازن بيت نامناسب باشد باعث ايجاد مشكل خواهد شد.
اين روش براي مكالمات تلفني و چيزهاي مشابه آن مي‌تواند كارساز باشد؛ اما باز هم خطاهاي جدي را چندان خوب نشان نمي‌دهد. در ضبط صداي ديجيتال مجموعه‌هاي بزرگ، داده‌ها معمولا توسط مشكل در نوار يا خط و خش بر روي ديسك پاك مي‌شوند.
پيدا كردن اين مشكلات با استفاده از توازن تنها به شانس بستگي دارد.
براي مواجهه با مسئله از دست دادن داده‌هاي بزرگ، چندين محاسبه رياضياتي بر روي اعداد انجام شده و نتايج با داده‌هاي موجود ادغام مي‌شوند.
اين فرآيند به عنوان كد افزونگي چرخشي يا CRCC شناخته مي‌شود. اگر در اين عدد مشكلي پيدا شود؛ مطمئنا از لحظه دريافت آخرين CRCC صحيح مشكلي به وجود آمده است.
به محض شناسايي خطا، سيستم بايد آن را به شيوه‌اي مناسب حل كند.
براي ممكن ساختن چنين چيزي، داده‌ها به شيوه‌اي پيچيده ضبط مي‌شوند. به جاي آنكه مطابق انتظار لغات يكي پس از ديگري ضبط شوند، داده‌ها لايه‌دار مي‌شوند؛ و از الگويي مانند اين پيروي مي كنند:
لغات 1، 5، 9، 13، 17، 21، 25، 29، 2، 6، 10، 14، 18، 22، 26، 30، 3، 7، 15، 19، 27 و غيره.
با استفاده از اين طرح، ممكن است است شش لغت را از دست دهيد، اما آنها نمايانگر چندين بخش خالي در داده هستند؛ به جاي آنكه بخش بزرگي از موج را از دست دهيم. زماني كه CRC مشكلي را نشان مي‌دهد، سيگنال آن قابليت تصحيح دارد. براي خطاهاي كوچكتر، مي‌توان از CRCC استفاده كرد تا اعداد از دست رفته با دقت زياد جايگزين شوند.
اگر مشكل بزرگ‌تر باشد، سيستم مي‌تواند از اعداد قبلي و بعدي استفاده كند تا يك رونوشت احتمالي را از عدد گم شده بسازد.
يكي از عواملي كه باعث تفاوت قيمت در سيستم‌هاي ديجيتالي مختلف مي‌شود به پيچيدگي بازسازي داده‌هاي از دست رفته آنان برمي‌گردد.
مزاياي سيستم‌هاي ضبط صداي ديجيتال
ممكن است در مورد هدف كلي اين بحث و اينكه آيا سيستم‌هاي ديجيتال از انواع آنالوگ پيچيده‌تر هستند كمي دودل باشيد.
مدارهاي ديجيتال پيچيده هستند؛ اما اجزاء كمي از آنها بايد دقت زيادي داشته باشند.
بيشتر مداربندي تنها به حضور يا عدم حضور موج‌ها پاسخ مي‌دهد. تقويت عملكرد در بيشتر موارد تنها به افزايش اندازه لغات يا نرخ نمونه‌برداري برمي‌گردد، كه توسط عناصر بازسازي مدار قابل دسترسي است.
همچنين ساختن مدارهاي همتا با سطح عملكرد ديجيتالي ممكن است؛ اما قيمت آنها بالا است و به نگهداري دائمي نياز دارند.
نتيجه كلي اين است كه سيستم‌هاي ديجيتالي مناسب نسبت به سيستم‌هاي آنالوگ مناسب قيمت كمتري دارند.
كوچكترين دستگاه ضبط صدا ديجيتال معمولا به نگهداري كمتري نسبت به ابزار آنالوگ نياز دارند.
ويژگي‌هاي الكتريكي بيشتر اجزاء داخل مدار با گذشت زمان و دما تغيير مي‌يابند، و تغييرات جزئي به تدريج عملكرد مدارهاي آنالوگ را تحت تاثير قرار مي‌دهند.
اجزاء ديجيتال يا كار مي‌كنند يا اينكه نمي‌توانند كاري را از پيش ببرند؛ و پيدا كردن چيپي كه كلا كار نمي‌كند بسيار آسان‌تر از پيدا كردن نمونه‌اي است كه 10 درصد اوقات كار مي‌كند.
بسياري از سيستم‌هاي آنالوگ ماهيتي مكانيكي دارند؛ و فرسايش مي‌تواند باعث بروز مشكلات جدي در آنها شود. سيستم‌هاي ديجيتالي قطعات متحرك كمي دارند؛ و به گونه‌اي طراحي شده‌اند كه لرزش يا تغيير سرعت اهميت چنداني نداشته باشند.
به علاوه اطلاعات رمزنگاري شده ديجيتالي نسبت به اطلاعات آنالوگ دوام بيشتري دارد.
زيرا همان‌طور كه گفته شد مدارها به جاي واكنش به ويژگي‌هاي دقيق چيزهاي مختلف تنها به حضور يا عدم حضور چيزها واكنش نشان مي‌دهند. همان‌طور كه مشاهده كرديد،
مي‌توانيم سيستم ديجيتالي بسازيم كه توانايي تصحيح و بازسازي داده‌هاي از دست رفته و خراب را داشته باشد.
مي‌توان همه اين مشكلات را بر روي LP شنيد؛ اما مشكلات كوچك بر روي CD قابل شنيدن نيستند.
جالب‌ترين جنبه ضبط صداي ديجيتال براي موسيقي‌دانان اين است كه هر عددي قابليت تبديل شدن به صدا را دارد، چه بر روي ميكروفون ضبط شده باشد يا نه. اين يعني مي‌توانيم صداهايي توليد كنيم كه تابه‌حال وجود نداشته‌اند؛ و همچنين اين امكان را در اختيار داريم كه آن صداها را به گونه‌اي دقيق كنترل كنيم كه با هيچ روش ديگري ممكن نيست.
برچسب: ،
ادامه مطلب
