4544139377

pobierane przez komputer pomiary chwilowych wartości, ponieważ tylko te chwilowe wartości zostaną następnie zamienione na kody i wprowadzone do określonych komórek pamięci komputera. Ustalenie zbyt dużej wartości kroku próbkowania, czyli zbyt rzadkie pobieranie próbek spowoduje, że pewne informacje zostaną pominięte i nastąpi utrata informacji, niemożliwa do odrobienia przez dalsze procedury. Zbyt mały krok dyskretyzacji spowoduje z kolei wprowadzenie informacji nadmiarowych, zajmujących miejsce w nośnikach pamięci i wydłużających obliczenia. Idea przetwarzania analogowo - cyfrowego przedstawiona została na rysunku 4.2.

Rys.4.2. Idea przetwarzania analogowo - cyfrowego [1]

Przy wyborze kroku próbkowania At, wyrażanym najczęściej pod postacią częstotliwości próbkowania f_p = 1/At, opieramy się na twierdzeniu Shannona. Krok próbkowania określa się na podstawie znajomości górnej częstotliwości sygnału. Częstotliwość tę ustalamy za pomocą filtru anty-aliasowego, dolnoprzepustowego o częstotliwości granicznej f„ = l/2At. Inaczej mówiąc, krok próbkowania zapewniający optymalne przeniesienie potrzebnych informacji do dalszej analizy jest równy co najwyżej połowie odwrotności maksymalnej częstotliwości sygnału mowy. Wiąże się to np. z koniecznością pobierania próbek sygnału co 0,000142857 sekundy dla częstotliwości górnej sygnału mowy (f_n = 3,5 kHz), a w sytuacji odwzorowywania pełnego pasma akustycznego (20 kHz) co 0,000025 s. Dyskretyzacja amplitudowa lub inaczej kwantyzacja potrzebna jest w tym celu, aby wartość próbki sygnału wyrazić w postaci liczby o skończonej liczbie cyfr, gdyż tylko taka liczba może być wprowadzona do komputera.

Problem liczby cyfr, za pomocą których odwzorowuje się wartości próbek sygnału jest pod pewnymi względami podobny do problemu wyboru kroku próbkowania. Tu również obowiązuje zasada, że im więcej cyfr opisuje daną próbkę, tym dokładniej sygnał jest odwzorowany. Z kolei zajętość pamięci komputera rośnie proporcjonalnie do liczby cyfr i stąd również wynika potrzeba rozsądnego kompromisu w dokładności odwzorowania poziomów próbek. Trzeci etap - kodowanie, jest przy dostępnych obecnie środkach technicznych prosty i łatwy, a wybór możliwych kodów jest bogaty. Zazwyczaj dobierając kod, kierujemy się właściwościami systemu wejściowego używanego komputera.

W wyniku przetwarzania analogowo-cyfrowego powstaje charakterystyczne zakłócenie sygnału zwane szumem kwantyzacji. Poza szumem kwantyzacji przetwarzanie analogowo-cyfrowe może wprowadzać jeszcze inne błędy i zniekształcenia:

a)    migotanie, czyli efekt powstający z losowych wahań długości okresu próbkowania At, które ma wpływ na kształt widma gęstości mocy G (f),

b)    zniekształcenia aperturowe, tzn. błędy wynikające ze skończonego czas pobrania próbki,

c)    nieliniowość, czyli błędy powstające na skutek niedomagać przetwornika a/c, np. na skutek przekłamania bitów, złego rozmieszczania kwantyzacji itp.

Zapis cyfrowy sygnałów drganiowych charakteryzuje się wysokim stopniem standaryzacji, umożliwiającym wymianę danych pomiędzy różnymi urządzeniami i systemami komputerowymi oraz ma następujące zalety: