انسان ها حتی قبل از فهمیدن آن ، توانایی غیرمسئول بودن در تسلط و پالایش فناوری را دارند. به عنوان مثال ، پس از نسل های زیادی از طراحی پیانو ، شکل برای پیروی از منحنی سر و صدای صورتی تکامل یافته است زیرا به نظر می رسد بهتر است گوش های انسان را تشخیص داد. ما نفهمیدیم که چرا ما فقط این کار را کردیم و درست بود.

این شگفتی های شنیدن ما بود که توانایی انجام این کار را به ما دادند. انسان ها سیستم های حسگر تصفیه شده ای هستند که شنوایی جزء لاینفک آن است. گوش های فتنه ای بیشتر از گوشهای نوازنده وجود ندارد و طراحی تجهیزات صوتی مدرن برای جلب گوش یک نوازنده می تواند به ویژه چالش برانگیز باشد. محصولاتی که برای نوازندگان طراحی شده اند به ویژگی ها و انعطاف پذیری نیاز دارند. به عنوان مثال ، برخی از طرح ها باید تحریف را به حداقل برسانند و برخی دیگر باید سیگنال را به سطح کنترل شده تحریف کنند - همانطور که هر نوازنده گیتار مدرن به شما می گوید.

تبدیل آنالوگ به دیجیتال
کلیه فناوری ها و طراحی های صوتی برای چندین نسل از موسیقی و نوازندگان در قلمرو آنالوگ زندگی می کردند. این سازها از نظر ماهیت مکانیکی بودند و از انرژی تحریک کننده ، تحریک کننده یا نوسان دهنده انرژی برای ایجاد صداها و نت ها استفاده می کردند. ضبط کننده ها و بازیکنان نیز آنالوگ بودند.

در ابتدا برای صدای پهنای باند کم استفاده می شود ، گرامفون از سوزن ها برای لرزش و هدایت موج برای هدایت و تقویت استفاده می کرد (شکل 1).

شکل 1: اصول مکانیکی به تنهایی امکان ذخیره صدا و پخش صدا و موسیقی را فراهم می آورد. هیچ ابزار برقی یا الکترونیکی برای ابزار دقیق وجود نداشت. این فناوری به همین سادگی بود ، دنیای موسیقی را تغییر داد.

با پیشرفت فناوری ، دستگاههای ضبط و پخش پهنای باند وسیع تر گوش جهانیان موسیقی را گرفتند و این ازدواج برای همیشه شیو we قدردانی و لذت بردن از موسیقی را تغییر داد.

الکترونیک دوباره این مسئله را متحول کرد. آمپلی فایرهای اولیه لوله ، اولین ابزارهای الکترونیکی و آمپلی فایرها را مجاز کردند. The Theremin (شکل 2) جزء اولین ابزارهای الکترونیکی بود و از اتصال خازنی با نزدیکی یک نوازنده برای کنترل زمین و حجم استفاده می کرد.

شکل 2: The Theremin جزء اولین ابزارهای الکترونیکی مبتنی بر فناوری لوله بود که همچنین می توانست از لوله هایی برای تقویت سیگنال در زمان واقعی استفاده کند. (منبع: ویکی پدیا)

توانایی ضبط و ذخیره داده های آنالوگ به صورت الکترونیکی صنعت موسیقی ضبط را به نوازندگان داد. سیم و نوار مغناطیسی اجازه می دهند تا سیگنال های الکتریکی ذخیره شده و مجدداً غیر مخرب پخش شوند. این قابلیت ها باعث ایجاد بازیکنان با وفاداری کم هزینه و کوچکتر برای توده ها شد. همچنین باعث ایجاد نسل جدیدی از ابزارهای الکترونیکی مانند صفحه کلید و گیتار شد.

بیایید دیجیتالی شویم
اولین جریان های صوتی سیگنال های تعدیل شده از پهنای پالس تک بیتی بودند که می توانند از طریق سیمها ارسال شوند و توسط یک گوش انسان شناسایی و رمزگشایی شوند. این شکل آنالوگ از سیگنالینگ دیجیتال به سرعت به ما آموخت که وضوح گسترده تر و سرعت بیشتر به معنای سیگنال های واضح تر است. از 4 تا 8 بیت ، سپس 16 ، و اکنون کلمات دیجیتالی 32 بیتی ، کلمات دیجیتالی می توانند دامنه دینامیکی فوق العاده ای از سطح سیگنال را در خود جای دهند.

اتصال این با نمونه سریعتر و نرخ پخش به این معنی است که یک طراح کنترل مستقیم دامنه فرکانس را دارد. پهنای باند صوتی گسترده تر بدان معنی است که نه تنها نت های اولیه قابل ذخیره و تولید مثل هستند بلکه هارمونیک های غنی آنها نیز وجود دارد.

طراحی برای پاسخ فرکانس بالاتر (سرعت نمونه برداری سریعتر) ، وضوح بالاتر (نمونه بیت گسترده تر) و خلوص سیگنال بالاتر (اعوجاج پایین) فقط برخی از محدودیت های منحصر به فرد مهندسین هستند. اکولایزر ، فیلترها ، جلوه ها ، تقویت ، مخلوط کردن و ضبط فقط چند نمونه از نیازهای صوتی مدرن هستند.

سرعت بالا A / D و D / A با سرعت بالا و همچنین فیلترها ، آمپلی فایرها و میکسرهای آنالوگ و دیجیتال خود را ثابت کرده و همچنان به پیشرفت و پیشرفت خود ادامه می دهند. سازندگان دستگاه می دانند که رقابت آنها در حال گوش دادن است.

یک نمونه مدرن از مبدل A / D صوتی با انعطاف پذیری و عملکرد ، ADC های صوتی PCM186x / PCM186x-Q1 Texas Instrument (شکل 3) است. اینها در نسخه های 2- و 4 کانال آمده اند و شامل مراحل دستیابی و سخت افزاری و کنترل نرم افزاری هستند. آمپلی فایر افزایش سخت افزاری با استفاده از پیشرانه آنالوگ 20 یا 32 دسی بل قابل انتخاب ، مناسب برای رابط میکروفون است.

شکل 3: سیگنال های آنالوگ تک انتهایی یا دیفرانسیل می توانند از طریق جلوی صوتی A / D چند کاناله PCM186s / PCM186x-Q1 تغذیه شوند و دارای DSP داخلی باشند.

عملکردهای اختلاط دیجیتالی دستگاه می توانند تا هشت ورودی آنالوگ را بپذیرند و از یک پردازنده داخلی DSP برای انجام صفر تشخیص و سرکوب قطع استفاده کنند. آنها همچنین دارای طیف وسیعی از سطح سیگنال های جلویی از سطح mV تا 2.1 Vrms هستند. سطوح می توانند ورودی های تک انتهای یا یک مرحله دیفرانسیل را برای کاهش سر و صدای حالت معمول بالاتر تغذیه کنند.

یک PLL داخلی تمام زمان بندی کنترلی و زمان نمونه گیری را برای نمونه گیری 48 کیلوهرتز کانال های کلیه تولید می کند. این بالاتر از کیفیت CD اما پایین تر از بیشتر میکسرهای ضبط است. با این وجود ، کیفیت صدای 110 دسی بل ، 24 بیتی ، این ویژگی را برای میکروفون و جلوی کیفیت صدا مناسب می کند که فقط از خواسته های فرکانس محدود استفاده می کند.

ممنون از MEMs
با توجه به اینکه فناوری صوتی بیشتر به فناوری بی سیم متصل می شود ، سازندگان دستگاه از تکنیک های جدیدتر مبتنی بر MEM استفاده می کنند تا به راه حل های ایمنی بیشتر از سر و صدا در حضور و تداخل احتمالی منابع محلی RF کمک کنند.

بخش هایی مانند خانواده میکروفون های AKUSTICA AKU24x و AKU44x از فناوری MEMs استفاده می کنند تا از صوتی با کارایی بالا و مصونیت در برابر رادیو ، RFI و EMI استفاده کنند. از ویژگی های کیفیت صدای HD ، میکروفن های MEMs یکپارچه از یک جریان داده تعدیل شده با پالس برای خروجی دیجیتالی مستقیم استفاده می کنند. ساخت محکم قفس فارادی به این ماژول ها اجازه می دهد تا به طور مستقیم در داخل میکروفون یا در PCB برای دستگاه های دستی و قابل حمل سوار شوند.

بیشتر DSP لطفا
تا به امروز ، عملکرد DSP ترکیبی در قسمت جلویی یکپارچه شده است ، اما اینها معمولاً بلوک های DSP با عملکرد ثابت هستند که فقط عملکردهای خاصی را انجام می دهند. بسیاری از دستگاه های موسیقی مانند صفحه کلید یا پدال های افکت به اسب بخار قدرت بیشتری نیاز دارند. پردازنده های DSP قابل برنامه ریزی و سازگار و قطعاتی مانند پردازنده های صوتی دیجیتال آنالوگ دیجیتال ADAU145x Sigma DSP برای پردازش صدای پیشرفته کاملاً قابل برنامه ریزی هستند. اعضای خانواده این قسمت قادر به پردازش حداکثر 48 کانال از طریق چهار ورودی سریال و پورتهای خروجی خود با نمونه های 32 بیتی با نرخ نمونه های 192K / sec هستند.

ساعتهای داخلی تمام فرکانسهای بحرانی را با استفاده از یک PLL داخلی که حداقل صدا و اطمینان از دقت را به حداقل می رساند ، استخراج می کنند. عملکرد مستقل را می توان با استفاده از یک حالت بوت خود از سریال EEPROM پیاده سازی کرد. این اجازه می دهد تا حافظه داخلی ، پردازنده اصلی و رابط های سریال با کد بهینه شده بارگیری شده و به صورت خودگردان اجرا شوند. همچنین می توانید عملکرد سبک محیطی را پیاده سازی کنید زیرا این قسمت می تواند به عنوان یک استاد یا برده بر روی I²C یا SPI عمل کند.

کانالهای A / D 6- تا 10 بیتی از تکنیک تبدیل سیگما / دلتا برای نمونه برداری از میکروفن های محلی و یا حتی لغو صدا استفاده می کنند. چهارده پین I / O دیجیتال با هدف کلی ، می تواند برای اسکن دکمه ها ، درایو LED ها یا رابط کاربری سایر قسمت های دیجیتال استفاده شود.

عامل بی سیم
ارتباطات بی سیم در خط مقدم پیشرفت فناوری موسیقی قرار دارد. هر نوازنده مدرن یا مهندس ضبط به شما خواهد گفت که حذف سیم ها یک نعمت است ، تا زمانی که با کیفیت صدا تداخل نداشته باشد.

فن آوری های طیف گسترده ای از طیف بی سیم ، پیوندهای داده ای با پهنای باند با سرعت بالا و تحمل قابل اعتماد را برای نیازهای نوازندگان فراهم می کند. به عنوان مثال ، سازها ، پخش کننده ها و ضبط کننده ها می توانند وفاداری بالا ، اطلاعات صوتی چند کانال را ارسال و دریافت کنند و به طور بی سیم در همان نزدیکی همزیستی شوند.

طیف گسترده همچنین دارای مزایای مشخص نسبت به تکنیک های سیگنالینگ مدوله شده قدیمی تر و باریک است. در مرحله اول ، طراحان مجاز به استفاده از سطح انتقال قدرت بالاتر با طیف گسترده تر از آنچه می توانند با باریک باریک باشند. سیگنالینگ مدولاسیون باریک بطور معمول محدود به 10 میکرو وات است ، در حالی که طیف گسترش می تواند تا 5W استفاده کند ، برای مسافت های طولانی تر و قابلیت اطمینان بالاتر از دریافت سیگنال.

طیف پخش نیز نسبت به نویز مصون تر است. مدولاسیون دامنه سیگنالهای حساس در برابر سر و صدای ضربه را مانند جرقه ها یا اعتصاب های رعد و برق دور می کند. به عنوان مثال ، اتصال کلید فرکانس (FSK) و کلید فاز Shift (PSK) به منابع سر و صدای پایدار فرکانس مانند موتور یا حتی چراغ های فلورسنت حساس هستند.

پروتکل های پیچیده مانند Ack / Nack می توانند درخواست انتقال مجدد از بسته هایی را داشته باشند که برای مجدداً جریان داده های خالص تداخل داشتند ، اما این می تواند تاخیراتی را اضافه کند. در عوض ، در صورت ظهور منابع صوتی جدید و غیر منتظره ، می توان از بسته های پر سر و صدا دور ریخت. مقدار زمان صرف شده در هر باند می تواند به این معنی باشد که بازدید از سیگنال در زمان واقعی می تواند نسبتاً غیر قابل تصور باشد.

در نتیجه ، این مبادله در زمان واقعی داده های عملکردی که معمولاً مستقیم و پخش می شوند ، به معنای تأخیر کم و تأخیر غیر قابل درک در زنجیره سیگنال است. علاوه بر این ، ویژگی ها و کارکردهای جدیدی را می توان به تجهیزات قدیمی اضافه کرد و به آن اجازه می داد آنچه را که در گذشته غیر ممکن یا عملی نبود ، انجام دهد. به عنوان مثال ، یک مرد صدا می تواند در طول یک کنسرت زنده در اطراف مرکز عملکرد قدم بزند و تخته مخلوط را با استفاده از دستگاه دستی بی سیم تنظیم کند.

در حالی که برخی پروتکل های طیف گسترده ای برای استفاده صوتی برای توده ها مورد استفاده قرار می گیرند ، ممکن است آنها به اندازه کافی برای نیازهای نوازنده مناسب نباشند. به عنوان مثال ، فناوری بلوتوث به طور گسترده ای برای بلندگوهای بی سیم ، هدفون و دستگاه های کاربر نهایی مورد استفاده قرار گرفته است ، اما برای نیازهای یک نوازنده یا مهندس ضبط محدود وفادار است.

ارتباط زیادی با انواع رمزگذار و فشرده سازی (CODEC) رمزگذار و رمزگشایی استفاده شده است. در اوایل زمان ، بلوتوث از کدگذاری زیر باند کم پیچیدگی (SBC) استفاده می کرد ، اما اخیراً ، AptX CODEC (توسط CSR) پذیرفته شده است و از آن حمایت می شود که قادر به تولید صدای کم کیفیت CD است. اما ، این برای مهندسان صدا و موسیقی دانانی که معمولاً خواهان نمونه گیری 192KHz از اجاره 24 بیت در عرض هستند ، کافی نیست.

این بدان معناست که پروتکل های طیف گسترده ای اختصاصی یا پروتکل های سرعت بالاتر داده ها (مانند Wi-Fi) مورد نیاز هستند ، و هر روش می تواند به طور مؤثر مورد استفاده قرار گیرد.

محدودیت های زمان به بازار
پروتکل های استاندارد و مستقر مانند Wi-Fi برای نیازهای سریع به بازار زمان مناسب هستند. Wi-Fi می تواند در فضای هوایی شلوغ به خوبی همزیستی باشد و تعدادی ماژول وجود دارد و ابزار طراحی به آسانی در دسترس است تا به طراحان کمک کند تا سریعتر سرعت بگیرند. در حالی که ماژول ها می توانند در زمان طراحی صرفه جویی کنند ، اما با هزینه کمی بالاتر می روند. هنوز سازندگان ماژول مراقب همه گواهینامه های جهانی هستند و وظیفه آنها حفظ جریان با مشخصات و پیروی از خصوصیات منطقه ای و جهانی است.

استفاده از ماژول ها مانع از آن نیست که تیم طراحی راه حل خود را طراحی کند. مهندسی همزمان اجازه می دهد تا تولید با یک ماژول شروع شود در حالی که در طرح های خانه تصفیه می شود ، آزمایش و گواهی می شود. این راهی است که اگر حجم تولید نیاز شما را تأکید کند ، پیش می رود ، اما در اکثر مراحل تولید حجم متوسط تا متوسط ، ماژول ها به بهترین وجه کار می کنند.

نمونه ای از یک ماژول پیش گواهی شده با عملکرد خوب با پهنای باند کافی و سرعت داده های کافی برای برآورده کردن بیشتر کارهای صوتی از LS Research است. ماژول فرستنده فرستنده LS Research TiWi5 می تواند حداکثر 65 مگابیت در ثانیه را برای بالاترین سطح صوتی و کنترل منتقل کند (شکل 4). ماژول قابل نصب از سطح 1.8V تا 3.6V تنها 18 mm x 13 mm x 1.7mm ارتفاع را اندازه گیری می کند و در محدوده 2.4 و 5GHz از حالت های 802.11 a / b / g / و n کار می کند. سری I / O به کاهش تعداد پین های I / O کمک می کند تا میکروب هاست کوچکتر شوند و مناطق PCB را کوچکتر نگه دارند.

شکل 4: ماژول های از قبل تصدیق شده مانند ماژول tiwi5 شامل phy / mac و پردازش پروتکل هستند. رابط های سریال مانند uart ، تقریباً توسط هر میکروکنترلر و میکروپروسسور پشتیبانی می شوند ، واسط های ساده ، آزمایش و اشکال زدایی را ساده می کنند.

سایر مسیرها
طراحی راه حل ها و پروتکل های بی سیم خودتان برای تولیدات با حجم بالا بهترین است. در اینجا موتورهای جستجو پارامتری می توانند ابزاری مفید باشند. لینک های پرتال همچنین می توانند اطلاعات با کیفیت و به روز را ارائه دهند.

موارد دیگری که باید در نظر داشته باشید دامنه پاسخ فرکانس است. برای سازهای موسیقی ، این می تواند بسیار مهم باشد. به عنوان مثال ، یک پخش کننده باس نسبت به فلوت نیاز به پاسخ فرکانس کمتر دارد. به عنوان مثال بسیاری از پیوندهای بی سیم از 80 هرتز شروع می شوند ، اما برخی از آنها از 10 هرتز شروع می شوند.

و اگر پهنای باند دارید ، از آن استفاده کنید. یک شکل موج غیر فشرده تر از شکل موج موج فشرده تر خواهد بود (شکل 5). بیشتر آنها هرگز تفاوت را نمی شنوند ، اما اگر رقیب شما صدای تمیزتری نسبت به شما داشته باشد ، ممکن است تفاوت بین موفقیت محصول یا عدم موفقیت محصول را ایجاد کند.

شکل 5: شکل موج فشرده نشده (A) خالص ترین است و گوش انسان شنونده تصفیه شده می تواند تحریفات ظریف اما موجود را بشنود که یک موج موج فشرده (B) با خود حمل می کند. (منبع: نویسنده)

نتیجه گیری
موسیقی و صدا به طور فزاینده ای اهمیت پیدا می کنند و فن آوری مدرن به افزایش تقاضای شنونده تصفیه شده و همچنین سازندگان موسیقی می پردازد. چندین سازنده ، قطعات و ابزار مناسب برای طراحی نسل بعدی آماده فراخوانی است.

خوشبختانه ، زیر مجموعه همپوشانی از مهندسان موسیقی دان هستند و برعکس. به نظر می رسد ما راحتی و خلاقیت را در یک حوزه ساختاری و منطقی می یابیم. اغلب اوقات محدود به روش ها ، اما با این وجود آزاد می شوند.

صدای مهندسی نیاز به مهندسی صدا دارد. به عنوان مثال گوش انسان می تواند از تحمل مقاومت 1٪ تا 1٪ در نردبان R-2R D / A استفاده کند. به مشتریان خود گوش دهید یا آنها به شما گوش نمی دهند.

قبلی:بهره وری تقویت کننده RF RF: یک متریک مهم برای 5G و IoT

بعد:گزارش ، زیرساخت پخش بازار به 12 میلیارد دلار در سال 2019 رسیده است

ترک یک پیام

فهرست پیام

نظرات در حال بارگذاری ...