2020-06-08
219
RMS измерения нельзя считать надежными, потому что в настоящее время в любой установке имеется множество источников шума, из-за которых форма волны переменного тока никогда не бывает идеальной.
В измерении True RMS (истинное среднеквадратичное значение) используются более сложные математические формулы, которые позволяют приблизить значение к реальности, чем RMS. В дополнение к пиковым значениям они берут несколько выборок значений по каждому циклу.
Математическая формула, применяемая мультиметром True RMS:
Значения переменного тока и напряжения всегда задают в виде среднеквадратической величины, за исключением специально оговоренных случаев.
Пример 1
Какое сопротивление имеет домашний электрический обогреватель мощностью 1 кВт?
Решение
Домашние обогреватели работают от сетевого напряжения, имеющего среднеквадратическое значение 240 В (в России 220 В. — Прим. перев.). Мощность, потребляемая обогревателем, составляет 1 кВт = 1000 Вт. Из формулы P = V2/R определяем
P = V2/R = 240*240/1000 = 57, б Ом.
RMS в звукорежиссуре:
Для условной градации песен по громкости и анализа динамического диапазона звукорежиссеры используют характеристику RMS в различных видах.
RMS – параметр, показывающий среднюю громкость звучания трека или какой-либо его части. С математической точки зрения RMS (Root Mean Square) – это среднеквадратическое значение громкостей всех семплов дорожки.
Билет 10
Импульсно-кодовая модуляция. Теорема Котельникова. Дискретизация. Второй и третий этап ИКМ - квантование и кодирование (скорость цифрового потока)
Для записи аналогового/чистого звука в цифровом формате, нужно его представить в виде цифрового бинарного кода - последовательности "1" и "0" - это и есть Импульсно - Кодовая Модуляция (ИКМ)
ИКМ используется в технике связи как в цифровых системах передачи (ЦСП), так и в системах цифровой электронной коммутации (ЦЭАТС).
В основе всех методов аналого-цифрового преобразования, включая ИКМ, лежит теория дискретизации. В соответствии с этой теорией: при передаче по линии гармонического (плавно меняющегося) аналогового сигнала, он может быть преобразован в импульсный путём его стробирования импульсами с определённой длительностью и частотой следования. Иными словами, дискретизация – отсчёт звуковой волны через равные промежутки времени.
Частота Дискретизации – количество отсчётов в секунду(замеров)
Период дискретизации – расстояние между двумя соседними отсчетами.
Чем больше частота дискретизации – тем лучше качество, тем ближе цифровая звуковая волна к аналоговой или подлинной, тем больше места занимает информация.
Наиболее распространена равномерная дискретизация, имеющая постоянный период, основанная на теореме Котельникова.
Общепринятые значения:
Самая низкая частота – 22КГц, 32КГц; самая распространённая сейчас – 44,1 КГц
Популярны частоты кратные 44,1 и 48 КГц: 192КГц, 384КГц
Теорема Котельникова - Частота дискретизации должна быть как минимум в 2 раза больше, чем максимальная передаваемая частота
(если ЧД будет ниже максимальной частоты, то система не сможет в точности передать звуковой сигнал)
Для удовлетворительной передачи человеческого голоса достаточно использовать полосу частот от 300 Гц до 3,4 кГц
Передискретизация – добавление лишних отсчетов между уже имеющимися. Необходимо для фильтрации более высоких частот для корректной передачи.
Каждый отчёт описывается битами в виде двоичной системы счисления (битность (разрядность) – количество цифр, описывающих каждый отсчет, это влияет на точность записи: 8 бит – 01000101, 8 бит = 2^8,16 бит = 2^16 и т.д.)
Квантование заключается в замене полученных после дискретизации мгновенных значений отсчетов ближайшими значениями из набора отдельных фиксированных уровней. Квантование также представляет собой дискретизацию сигнала, но осуществляемую не во времени, а по уровню сигнала u(t). При этом амплитуда каждого импульса сравнивается с соответствующим эталонным сигналом, разбитым на определённое число уровней или шагов квантования.
Если амплитуда импульсов дискретизированного сигнала u(nТ) может принимать любые произвольные значения в пределах исходного динамического диапазона сигнала u(t), то операция квантования привела к замене всех возможных значений амплитуды сигнала ограниченным числом значений, равным числу уровней квантования. Иными словами, квантование (округление) – приближение неточных значений амплитуды к тем, которые можно округлить(к более точным). Квантование влияет на динамический диапазон
(квантованному сигналу в заданный момент времени присваивается значение ближайшего фиксированного уровня которого достиг квантуемый сигнал. Это значение сохраняется до следующего момента квантования).
Шаг квантования – расстояние между двумя различными уровнями квантования.
(за величину отсчета (выборки) принимается номер ближайшего уровня квантования)
Линейное квантование — разбиение диапазона значений на отрезки равной длины. (деление исходного значения на постоянную величину (шаг квантования))
Квантование по уровню — представление величины отсчётов цифровыми сигналами.
В результате квантования по уровню непрерывно изменяющийся сигнал заменяется ступенчатой функцией.
Для увеличения помехозащищенности сигнала его лучше всего преобразовать в двоичную форму, т.е. каждое значение уровня сигнала записать в двоичной системе счисления. При этом номер (значение уровня) будет преобразован в кодовую комбинацию символов 0 или 1. Это и есть операция кодирования!
Кодирование представляет собой преобразование квантованного значения уровня в соответствующую ему кодовую комбинацию символов. Наиболее распространенный способ кодирования сигнала — представление его дискретных и проквантованных отсчетов в натуральном двоичном коде (1 и 0). Этот способ по сути и есть импульсно-кодовая модуляция (ИКМ)!
Оценим скорость передачи цифрового потока ИКМ сигнала по каналу связи.
При непосредственном кодировании сигнала методом ИКМ кодовые комбинации создаются с частотой, равной частоте отсчетов, то есть частоте дискретизации.
Каждая кодовая комбинация соответствует определенному отсчету и содержит некоторое число k двоичных символов (битов).
Скоростью цифрового потока С называется число передаваемых двоичных знаков в единицу времени. За единицу скорости принимается 1 бит в секунду. Таким образом, скорость передачи сигнала в цифровой форме равна произведению частоты дискретизации fд и числа двоичных символов k в одном дискретном отсчете
С = fдk
Битрейт – количество имеющейся к передаче информации в секунду
Разрядность х Частота дискретизации х Количество каналов = Битрейт
