Geheime tips

AD-DA converter

De AD-converter of Analoog Digitaal Converter (ADC) zet een analoog signaal (bijvoorbeeld spraak) om in een digitaal signaal. Een AD-converter is weer het omgekeerde van de DA-converter. Deze zet digitale signalen om in een analoog signaal. Wanneer een analoog signaal digitaal gemaakt wordt betekent dit dat het signaal in tijd en in amplitude wordt 'gediscretiseerd'. Want een discreet (digitaal) signaal is de tegenhanger van een continu signaal; een signaal wat altijd bestaat en alle mogelijke waarden aan mag nemen.

Om het signaal digitaal te maken zal er dus met vaste tussenpozen (bemonsteringsfrequentie of sample-rate) een monster genomen moeten worden waarna ook dit monster gediscretiseerd wordt. Om de zoveel tijd wordt er dus een sample genomen welke opgeslagen wordt als een digitaal getal. Dit digitale getal is eindig in nauwkeurigheid (discreet) en kan dus niet net zoals een analoog getal alle waarden voorstellen.

Als voorbeeld een korte uitleg over hoe het signaal door de AD-converter gaat. Als eerste bewerking wordt een filter ingezet om aliasing tegen te gaan. Vervolgens neemt de ADC op regelmatige tijdstippen een sample (monster); dit houdt in dat op een bepaald moment wordt gekeken wat de exacte signaalwaarde is. Bij telefonie wordt in de meeste systemen slechts 8000 keer per seconde een signaalmonster genomen (dus de bemonsteringsfrequentie is 8 kHz) waarmee de maximaal verwerkbare frequentie (of ook wel bandbreedte genoemd) 4000Hz wordt. Ieder monster wordt dan een woord dat uit meerdere bit's bestaat.

Het aantal bits bepaalt hoe precies het signaal gereproduceerd wordt. Door deze omzetting naar bits wordt elk signaalmonster gekwantiseerd in amplitude; kwantiseren is het afronden naar een zekere waarde, afkomstig uit een eindig waardenbereik. Analoge signalen kunnen immers een oneindig aantal waarden aannemen. Doordat per monster het waardenbereik waarnaar wordt afgerond, eindig is, is er per monster een beperkt aantal symbolen (bijvoorbeeld bit's) voldoende om de afgeronde waarde te representeren.

Kwantisatie leidt per definitie tot een vervorming van het signaal. Het verschil tussen het originele signaal en het gekwantiseerde signaal wordt wel kwantisatie genoemd. Hoe fijner de kwantisatie, des te hoger het aantal benodigde bits om het gekwantiseerde signaal vast te leggen, des te lager de kwantisatieruis. Bij CD's worden 16 bits per monster gebruikt, waardoor kwantisatieruis bij gemiddeld signaalniveau doorgaans niet hoorbaar is. Na bemonsteren en kwantiseren zegt men dat het signaal 'digitaal' is geworden. Voorbeeld: bij een spraaksignaal wordt vaak gewerkt met een bemonsteringsfrequentie van 8 kHz en met 256 mogelijke niveaus per signaalwaarde. Om 1 signaalniveau aan te duiden zijn 8 bit's voldoende. Op deze manier wordt een spraaksignaal omgezet naar een digitaal signaal van 8000*8=64000 bits per seconde.

De steekproef
Het woord sample komt uit het Engels en betekent steekproef of monster. Als zodanig wordt de term gebruikt bij digitale signaalbemonstering en in de context van digitale muziekinstrumenten. In digitale signaalbemonstering is een sample de momentane waarde van het betreffende signaal; één signaalmonster genomen op één tijdstip. Door bemonstering (sampling) van het signaal op opeenvolgende tijdstippen ontstaat vervolgens een digitaal signaal.
De bemonsteringsfrequentie geeft aan, hoeveel van deze samples per seconde worden genomen. Bij de CD is dit 44,1 kHz, dat wil zeggen 44.100 monsters per seconde. Hogere samplefrequenties zijn in professionele en hoogkwalitatieve toepassingen gebruikelijk, zoals 48 kHz, 96 kHz, 192 kHz (DVD-Audio) en zelfs 2,8 MHz (DSD Super Audio).
Een sample kan in een 1-, 4-, 6-, 8-, 12-, 16-, 24- of 32- bit's formaat worden opgeslagen. In de context van digitale muziekinstrumenten betekent een sample één fragment gedigitaliseerde muziek. Het fragment is langer dan een signaalmonster bij digitalisatie (geluid), zoals hiervoor gedefinieerd, en het beschrijft een karakteristiek stukje geluid. Samples worden gebruikt in diverse digitale muziekinstrumenten zoals sampler's.

Share |