Achizitia si transmiterea semnalului vocal

Achizitia si transmisia semnalului vocal

Un semnal este o functie de una sau mai multe variabile independente care contine informatie despre comportarea sau natura unor fenomeme.

Semnalul vocal este un semnal cu frecventa cuprinsa intre 0 si 20kHz si este limitat in amplitudine si nedeterminist.

Achizitia semnalului vocal se face prin sisteme specializate alcatuite din mai multe dispozitive ce prelucreaza secvential semnalul pentru a fi transmis, stocat, procesat si redat pe difuzoare. Aceste sisteme se numesc Sisteme de Achizitie Date (SAD).

Sisteme de achizitie de date:

Schema bloc generala a unui 525w2213f SAD este prezentata in figura 1:

La sistemele de achizitie voce rolul senzorului din schema de mai sus este preluat de microfon. Acesta este un traductor acustic-electric folosit in convertirea unui semnal acustic intr-un semnal electric continuu de ordinul milivoltilor (in general 600mV). Mai departe se transmite intr-o linie acustica, in vederea amplificarii, retinerii pe un suport magnetic in timp continuu (benzi magnetice) sau pe un suport in timp discret (digital) de orice fel. Microfoanele sunt pe zi ce trece tot mai diverse, azi putem intalni microfoane de performante si preturi in cea mai variata gama. De asemenea microfoanele sunt de mai multe tipuri si pot fi clasificate din mai multe puncte de vedere. Un prim criteriu de caracterizare ar fi acela al modului de captare a semnalului: din acest punct de vedere exista microfoane unidirectionale si multidirectionale. Alt criteriu ar fi acela al modului in care capsula microfon lucreaza: exista microfoane cu membrana bobinate care lucreaza pe principiul invers difuzoarelor, microfoane cu membrana si celula piezo-electrica care lucreaza pe principiul invers tweeterelor precum si alte tipuri de microfoane cu capsule si utilizari speciale. Ultimul concept aparut in acest domeniu este acela de microfon stereo care are 2 capsule active si care din cauza unei amplasari speciale a capsulelor capteaza sunetul pe doua cai, de aceea acest microfon se numeste microfon stereo.

Elementul de conditionare incadreaza semnalul electric continuu in intervalul de intrare al convertorului analog numeric (CAN).

Blocul de esantionare si retinere si convertorul analog numeric preiau semnalul in forma continua si dau la iesire o serie de valori numerice ce vor fi procesate de sistemul de prelucrare. Deci, in intervale egale de timp, se masoara valoarea functiei continue. Acest interval de timp se numeste timp de esantionare (sampling time). Valoarea reciproca se numeste viteza de esantionare (sampling rate). Valoarea momentana (instantanee) se numeste esantion. Pentru a nu pierde nici o informatie importanta, conform teoremei lui Nyquist, este strict necesar ca viteza de esantionare sa fie cel putin de doua ori mai mare decat cea mai mare viteza de schimbare a semnalului. Daca aceasta viteza nu e destul de mare, rezultatele nu vor fi exacte iar functia reconstituita din esantioane va fi alta.

Valoarea instantanee a semnalului poate lua fiecare valoare din interval si poate fi reprezentata ca un numar de niveluri finite (2 la puterea N niveluri, corespunde la n biti). Acest proces se numeste cuantizare. Numarul de biti īntrebuintat pentru reprezentarea semnalului analogic se numeste rezolutia analog digitala a convertorului. O rezolutie mai mare ne permite impartirea intervalul intr-un numar mai mare de niveluri. In acest fel se pot inregistra schimbari mai mici de semnal.

Tehnica prezentata mai sus este cunoscuta sub numele de esantionarea semnalului. Pentru o inregistrare buna a realitatii si pentru precizia informatiilor este nevoie de o buna viteza de esantionare si o rezolutie buna.

Semnalul continuu este mai intai retinut pe impulsurile unui ceas, pentru ca apoi aceste informatii sa fie convertite cu usurinta de CAN in semnal numeric. Etapele esantionarii unui semnal continuu sunt descrise in Figura 2:

Figura 2

Figura 8

Figura 0

Schema simplificata a emitatorului cu modulatie in amplitudine este prezentata in Figura 11:

Figura 11

Dezavantajul modularii in amplitudine este necesarul unei largimi de banda duble fata de banda initiala si calitatea slaba a receptiei. Pentru demodularea semnalului la receptor este nevoie de un bloc de redresare si de unul de filtrare.

BIBLIOGRAFIE:

CABLE ANATOMY, UNDERSTANDING THE MICROPHONE CABLE, T. Deater

Factors Affecting Sound Transmission Loss, https://irc.nrc-cnrc.gc.ca/

Sound files, Sampling,Quantization, https://www.fon.hum.uva.nl/

Sound Transmission Loss https://www.cwc.ca/

Cursul de sisteme de analiza si sinteza voce, Prof. Radu Varbanescu

Principles of radio transmission, https://www.mikroelektronika.co.yu/

Comunicatii seriale, www.bobtech.home.ro

Frequency Modulation Principles, https://murray.newcastle.edu.au/

Cables: Materials Properties, Jim Lesurf

Radio Transmission Sounds, https://www.grc.nasa.gov/