Prinsip dari Digital Recording

Selama perekaman digital dari sinyal analog, analog ke digital (A / D) konversi berlangsung dari waktu amplitudo-kontinu berkoordinasi dengan amplitudo diskrit-waktu koordinat seperti yang diilustrasikan pada Gambar . Perbedaan antara sinyal analog seketika dan de representasi digital kesalahan digital.

      Gambar 1: Penggunaan A / D (atau D / A) converter untuk mengubah fungsi kontinu (waktu-amplitudo) untuk fungsi diskrit (waktu diskrit - amplitudo diskrit). Konversi memperkenalkan kesalahan digital dalam sinyal - gangguan digital.

Kami secara terpisah akan mempertimbangkan konsekuensi waktu diskrit dan amplitudo diskrit koordinat pada representasi dari sinyal analog.

Diskrit Waktu

Teorema Nyquist. Teorema Nyquist menyatakan bahwa jika sebuah sinyal V (t) tidak mengandung frekuensi yang lebih tinggi dari fs / 2 (dimana fs = 1/Ts), maka dapat sepenuhnya pulih dari nilai-nilai sampel V (NTS) di tn kali diskrit = NTS dimana n = ... -1, 0, 1, 2, 3 ...

      dimana:

          fs = 1/Ts, frekuensi sampling
          V (t) = nilai sinyal pada waktu t. sewenang-wenang

Ini adalah hasil yang luar biasa. Sinyal dipulihkan akan memiliki semua frekuensi dalam rentang dari 0 hingga fs / 2 Hz.

Discrete Amplitude

Istilah Bit singkatan dari binary digit dan berhubungan dengan situasi dua pilihan (0 dan 1). Dengan demikian, setiap sistem digital dengan hanya dua tingkat memiliki resolusi bit 1. Umumnya, logaritma dengan basis 2 digunakan untuk mengubah jumlah level kuantisasi tersedia untuk jumlah bit. Perangkat dengan dua posisi yang stabil, seperti relay atau flip-flop, dapat menyimpan 1 bit informasi. perangkat N seperti dapat menyimpan N bit informasi, karena jumlah negara yang mungkin adalah 2N dan jumlah informasi yang sama dengan log22N = N bits (Shannon, 1949/1975). Dengan demikian, level 4 adalah 2 bit, 8 adalah 3 bit, 16 adalah 4 bit, dll Untuk N-bit A / D atau D / A converter

Jumlah level = 2N (2)
Contoh:

N = 8 Jumlah level = 256
N = 12 Jumlah level = 4.096
N = 16 Jumlah level = 65.536
N = 20 Jumlah level = 1.048.576

Bila amplitudo tegangan dari 0 sampai Vmax digunakan (misalnya dari 0 ke 1 Volt), maka satu langkah kuantisasi akan menjadi:

= Vmax / Jumlah level = Vmax/2N (3)

Pada tingkat yang cukup tinggi dan kompleksitas input sinyal V (t), kesalahan digital (selisih antara sinyal analog dan nilai digital disimpan) dari sampel ke sampel akan statistik independen dan merata di kisaran [- / 2, / 2 ] mana adalah ukuran langkah dalam converter / A D.

Dengan demikian, maksimum Signal-to-Noise Ratio (S / N) dalam desibel dapat dihitung untuk menjadi (Nakajima, 1983; Mieszkowski, 1987):

S / N 20 log (RMS VSIGNAL / RMS VNOISE) = 6,02 N + 1,76 [dB] 6 N [dB] (4)
untuk semua, tujuan praktis.

Jadi resolusi konverter, 8, 12,16, dan 20 bit akan memungkinkan 48, 72, 96, dan 120 dB S / N rasio respetively.