Λύσεις ερωτήσεων κεφ. 3 (σελ. 124) – ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Θεωρία Γ΄ ΕΠΑΛ

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Θεωρία Γ΄ ΕΠΑΛ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Θεωρία Γ΄ ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις ερωτήσεων κεφ. 3 (σελ. 124) – ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Θεωρία Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις ερωτήσεων κεφ. 3

Πλήρεις λύσεις και των είκοσι πέντε ερωτήσεων του κεφαλαίου 3 — η διάκριση αναλογικού και ψηφιακού σήματος, τα στάδια μετατροπής με τη δειγματοληψία, το κριτήριο Nyquist, την κβαντοποίηση και την κωδικοποίηση, η συμπίεση δεδομένων ψηφιακού ήχου με τους αλγορίθμους Dolby digital και MPEG, τα βασικά μέρη και οι είσοδοι-έξοδοι των συστημάτων ψηφιακού ήχου με τα πρωτόκολλα S/PDIF και AES/EBU, οι κατηγορίες των οπτικών δίσκων, τα συστήματα DAT, ADAT, DCC και μικρού δίσκου, ο σκληρός δίσκος και οι ψηφιακές κονσόλες μίξης.

Ερώτηση 1 — Η διαφορά ψηφιακού και αναλογικού σήματος

Ερώτηση: ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ: 1. Ποια είναι η διαφορά του ψηφιακού σήματος από το αναλογικό;

Απάντηση:

Αναλογικά σήματα (σελ. 89): αναλογικά ονομάζουμε τα σήματα, τα οποία μπορούν να λάβουν σε συνεχή ακολουθία όλες τις δυνατές τιμές μεταξύ δύο ορίων σε συνάρτηση με το χρόνο. Ψηφιακά σήματα (σελ. 89): ψηφιακά ονομάζουμε τα σήματα, τα οποία λαμβάνουν περιορισμένο αριθμό διακριτών τιμών.

	Αναλογικό	Ψηφιακό
Τιμές	όλες τις δυνατές τιμές μεταξύ δύο ορίων	περιορισμένο αριθμό διακριτών τιμών
Κλίμακα χρόνου	συνεχής	διακριτή (δειγματοληψία)
Κλίμακα στάθμης	συνεχής	διακριτή (κβαντοποίηση)
Μορφή	κυματομορφή ανάλογη του φυσικού μεγέθους	δυαδικοί αριθμοί / παλμοί 1 και 0

Το παράδειγμα του βιβλίου (σελ. 89): εάν εξετάσουμε τη θερμοκρασία του αέρα στη διάρκεια της ημέρας, παρατηρούμε, ότι μεταβάλλεται συνεχώς, περνώντας διαδοχικά από όλες τις ενδιάμεσες μεταξύ μέγιστης και ελάχιστης τιμής. Η μετάβαση, για παράδειγμα, από τους 19oC στους 20o C δεν γίνεται στιγμιαία, αλλά μεσολαβεί χρόνος, κατά τον οποίο η θερμοκρασία λαμβάνει όλες τις ενδιάμεσες τιμές. Αν όμως μετράμε τη θερμοκρασία ανά μία ώρα, προκύπτει ασυνεχής καμπύλη· και εάν σε κάθε δείγμα αντιστοιχίσουμε ένα δυαδικό αριθμό και μετατρέψουμε τα ψηφία 1 και 0 σε παλμούς, τότε απεικονίζουμε ψηφιακά τη θερμοκρασία. Η φύση του ήχου (σελ. 89, 90): τα περισσότερα φυσικά μεγέθη, που τα συναντούμε και στην καθημερινή ζωή, όπως η θερμοκρασία, η πίεση, ο ήχος, είναι αναλογικά· από τη φύση τους τα σήματα ήχου είναι αναλογικά και, συνεπώς, για να τα επεξεργαστεί το ψηφιακό σύστημα εγγραφής ήχου πρέπει να μετατραπούν σε ψηφιακά.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Αναλογικά ονομάζονται τα σήματα τα οποία μπορούν να λάβουν, σε συνεχή ακολουθία, όλες τις δυνατές τιμές μεταξύ δύο ορίων σε συνάρτηση με τον χρόνο. Ψηφιακά ονομάζονται τα σήματα τα οποία λαμβάνουν περιορισμένο αριθμό διακριτών τιμών. Η βασική διαφορά είναι επομένως ότι το αναλογικό σήμα είναι συνεχές τόσο ως προς τον χρόνο όσο και ως προς τη στάθμη, ενώ το ψηφιακό είναι διακριτό και στα δύο, αφού με τη δειγματοληψία γίνεται διακριτή η κλίμακα του χρόνου και με την κβαντοποίηση η κλίμακα της στάθμης. Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα της θερμοκρασίας: αν την παρακολουθήσουμε συνεχώς, προκύπτει ομαλή συνεχής καμπύλη, γιατί η μετάβαση από τους δεκαεννέα στους είκοσι βαθμούς περνά από όλες τις ενδιάμεσες τιμές. Αν όμως τη μετρήσουμε ανά μία ώρα, προκύπτει ασυνεχής καμπύλη δειγμάτων, και αν σε κάθε δείγμα αντιστοιχίσουμε δυαδικό αριθμό και μετατρέψουμε τα ψηφία ένα και μηδέν σε παλμούς, τότε την απεικονίζουμε ψηφιακά. Τα περισσότερα φυσικά μεγέθη, όπως η θερμοκρασία, η πίεση και ο ήχος, είναι από τη φύση τους αναλογικά, γι' αυτό και τα σήματα ήχου πρέπει να μετατραπούν σε ψηφιακά για να τα επεξεργαστεί ένα ψηφιακό σύστημα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 2 — Τα στάδια μετατροπής αναλογικού σε ψηφιακό

Ερώτηση: 2. Ποια είναι τα στάδια μετατροπής του αναλογικού σήματος σε ψηφιακό;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 90): το αναλογικό σήμα για να μετατραπεί σε ψηφιακό, περνάει από τα ακόλουθα στάδια επεξεργασίας: Φιλτράρισμα, Δειγματοληψία, Κβαντοποίηση και Κωδικοποίηση. Το φιλτράρισμα πραγματοποιείται από βαθυπερατό αναλογικό φίλτρο, ενώ τα υπόλοιπα στάδια εκτελούνται από κυκλώματα, που ονομάζονται μετατροπείς αναλογικού σήματος σε ψηφιακό (DAC).

  ΑΝΑΛΟΓΙΚΟ ─► ΦΙΛΤΡΑΡΙΣΜΑ ─► ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ ─► ΚΒΑΝΤΟΠΟΙΗΣΗ ─► ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ─► ΨΗΦΙΑΚΟ
              (βαθυπερατό      (διακριτή        (διακριτή       (δυαδικοί
               αναλογικό        κλίμακα          κλίμακα         αριθμοί)
               φίλτρο)          χρόνου)          στάθμης)

Στάδιο	Τι κάνει
Φιλτράρισμα	αναλογικό βαθυπερατό φίλτρο (Analog anti-aliasing Low Pass Filter) που αφαιρεί τις αρμονικές, πριν ξεκινήσει η διαδικασία της δειγματοληψίας (σελ. 92)
Δειγματοληψία	λαμβάνουμε δείγματα της στάθμης του σήματος σε συγκεκριμένα σημεία της κλίμακας του χρόνου (σελ. 90) — με τη δειγματοληψία μετατρέπουμε την κλίμακα του χρόνου σε διακριτή, ενώ η κλίμακα της στάθμης παραμένει συνεχής (σελ. 91)
Κβαντοποίηση	χωρίζουμε τη στάθμη του αναλογικού σήματος εισόδου σε περιοχές (διαστήματα) και αντιστοιχούμε την κεντρική τιμή του διαστήματος (σελ. 93)
Κωδικοποίηση	αντιστοιχούμε σε κάθε τιμή δείγματος, ένα δυαδικό αριθμό (σελ. 94)

Η σημασία των μετατροπέων (σελ. 90): οι τεχνικές προδιαγραφές των μετατροπέων αυτών καθορίζουν σε σημαντικό βαθμό τις επιδόσεις των ψηφιακών συσκευών επεξεργασίας ήχου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το αναλογικό σήμα, για να μετατραπεί σε ψηφιακό, περνάει από τέσσερα στάδια επεξεργασίας: το φιλτράρισμα, τη δειγματοληψία, την κβαντοποίηση και την κωδικοποίηση. Το φιλτράρισμα πραγματοποιείται από βαθυπερατό αναλογικό φίλτρο, το οποίο αφαιρεί τις αρμονικές πριν ξεκινήσει η δειγματοληψία, ώστε να αποφευχθεί το φαινόμενο της αναδίπλωσης συχνοτήτων, ενώ τα υπόλοιπα στάδια εκτελούνται από τους μετατροπείς αναλογικού σήματος σε ψηφιακό. Με τη δειγματοληψία λαμβάνονται δείγματα της στάθμης του σήματος σε συγκεκριμένα σημεία της κλίμακας του χρόνου, οπότε η κλίμακα του χρόνου γίνεται διακριτή ενώ η κλίμακα της στάθμης παραμένει συνεχής. Με την κβαντοποίηση χωρίζεται η στάθμη του σήματος σε περιοχές και σε κάθε δείγμα αντιστοιχείται η κεντρική τιμή του διαστήματος στο οποίο ανήκει, οπότε γίνεται διακριτή και η κλίμακα της στάθμης. Με την κωδικοποίηση, τέλος, αντιστοιχείται σε κάθε τιμή δείγματος ένας δυαδικός αριθμός. Οι τεχνικές προδιαγραφές των μετατροπέων καθορίζουν σε σημαντικό βαθμό τις επιδόσεις των ψηφιακών συσκευών επεξεργασίας ήχου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 3 — Συχνότητα δειγματοληψίας και απόκριση συχνότητας

Ερώτηση: 3. Τι ονομάζεται συχνότητα δειγματοληψίας και τι σχέση έχει με την απόκριση συχνότητας του ψηφιακού συστήματος;

Απάντηση:

Ο ορισμός (σελ. 90): το σταθερό χρονικό διαστήματα μεταξύ των δειγμάτων ονομάζεται περίοδος δειγματοληψίας tδ. Ο αριθμός των δειγμάτων, που λαμβάνονται, καθορίζονται από τη συχνότητα δειγματοληψίας fδ, η οποία ισούται με το αντίστροφο της περιόδου δειγματοληψίας fδ = 1/tδ. Εάν η συχνότητα δειγματοληψίας είναι fδ = 40 kHz, τότε λαμβάνονται 40.000 δείγματα το δευτερόλεπτο.

Η σχέση με την απόκριση (σελ. 92): η επιλογή της συχνότητας δειγματοληψίας είναι πολύ σημαντική, επειδή καθορίζει την απόκριση συχνότητας των ψηφιακών συστημάτων ήχου και, κατά συνέπεια, το κόστος τους, το οποίο αυξάνει ανάλογα με τη συχνότητα δειγματοληψίας. Η μέγιστη απόκριση του συστήματος ισούται με το μισό της συχνότητας δειγματοληψίας.
```
   fδ = 1 / tδ            μέγιστη απόκριση = fδ / 2
```
fδ Μέγιστη απόκριση (σελ. 101-102)

32 kHz 16 kHz

44,1 kHz 22 kHz

48 kHz 24 kHz

Το θεώρημα πίσω από τη σχέση (σελ. 91): σύμφωνα με το κριτήριο Nyquist ή το θεώρημα Shannon, για να μη χαθούν πληροφορίες από το αναλογικό σήμα κατά τη φάση της δειγματοληψίας… πρέπει η συχνότητα δειγματοληψίας να είναι τουλάχιστον διπλάσια από τη μέγιστη συχνότητα του αναλογικού σήματος. Γιατί 44,1 και όχι 40 kHz (σελ. 92): στα σήματα ήχου, τα οποία έχουν εύρος ζώνης συχνοτήτων από 20 Hz έως 20 kHz, η ελάχιστη συχνότητα δειγματοληψίας… είναι 40 kHz. Επειδή, όμως, στην περίπτωση αυτή είναι απαραίτητο φίλτρο αντί-αλίασης με πολύ απότομη ζώνη μετάβασης, το οποίο κοστίζει, χρησιμοποιείται μεγαλύτερη συχνότητα δειγματοληψίας, δηλαδή 44.1kHz.

fδ	Μέγιστη απόκριση (σελ. 101-102)
32 kHz	16 kHz
44,1 kHz	22 kHz
48 kHz	24 kHz

Σύνοψη: (ενδεικτική) Συχνότητα δειγματοληψίας ονομάζεται το μέγεθος που καθορίζει τον αριθμό των δειγμάτων που λαμβάνονται από το αναλογικό σήμα και ισούται με το αντίστροφο της περιόδου δειγματοληψίας, δηλαδή του σταθερού χρονικού διαστήματος μεταξύ δύο διαδοχικών δειγμάτων. Για παράδειγμα, αν η συχνότητα δειγματοληψίας είναι σαράντα kilohertz, τότε λαμβάνονται σαράντα χιλιάδες δείγματα το δευτερόλεπτο. Η συχνότητα δειγματοληψίας συνδέεται άμεσα με την απόκριση συχνότητας του ψηφιακού συστήματος, καθώς η μέγιστη απόκριση του συστήματος ισούται με το μισό της συχνότητας δειγματοληψίας. Έτσι, με συχνότητα δειγματοληψίας τριάντα δύο kilohertz η μέγιστη απόκριση είναι δεκαέξι kilohertz, με σαράντα τέσσερα κόμμα ένα kilohertz είναι είκοσι δύο kilohertz και με σαράντα οκτώ kilohertz είναι είκοσι τέσσερα kilohertz. Η σχέση αυτή προκύπτει από το κριτήριο Nyquist ή θεώρημα Shannon, σύμφωνα με το οποίο, για να μη χαθούν πληροφορίες, η συχνότητα δειγματοληψίας πρέπει να είναι τουλάχιστον διπλάσια της μέγιστης συχνότητας του αναλογικού σήματος. Για ήχο εύρους είκοσι hertz έως είκοσι kilohertz η ελάχιστη συχνότητα δειγματοληψίας θα ήταν σαράντα kilohertz, όμως επειδή τότε θα απαιτούνταν πολύ ακριβό φίλτρο αντι-αλίασης με απότομη ζώνη μετάβασης, χρησιμοποιείται η μεγαλύτερη τιμή των σαράντα τεσσάρων κόμμα ένα kilohertz. Σημειώνεται τέλος ότι το κόστος του συστήματος αυξάνει ανάλογα με τη συχνότητα δειγματοληψίας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 4 — Τι πετυχαίνουμε με την κβαντοποίηση

Ερώτηση: 4. Τι πετυχαίνεται με την κβαντοποίηση;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 94): ουσιαστικά αυτό που πετυχαίνουμε με την κβαντοποίηση είναι να μετατρέψουμε τη στάθμη του αναλογικού σήματος σε διακριτή, δηλαδή το σήμα, που προκύπτει, λαμβάνει περιορισμένο αριθμό τιμών στάθμης.

Πώς γίνεται (σελ. 93): με την κβαντοποίηση, χωρίζουμε τη στάθμη του αναλογικού σήματος εισόδου σε περιοχές (διαστήματα). Σε κάθε δείγμα, που λάβαμε με τη διαδικασία της δειγματοληψίας, αντιστοιχούμε μία τιμή στάθμης (ένα επίπεδο στάθμης), ανάλογα με την περιοχή, που βρίσκεται. Η τιμή στάθμης, που αντιστοιχούμε σε κάθε δείγμα, είναι η κεντρική τιμή του διαστήματος, στο οποίο ανήκει.
```
ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ  →  διακριτή η κλίμακα του ΧΡΟΝΟΥ
ΚΒΑΝΤΟΠΟΙΗΣΗ   →  διακριτή η κλίμακα της ΣΤΑΘΜΗΣ
```
Γραμμική και μη γραμμική (σελ. 94): όταν οι περιοχές κβάντισης είναι όλες ίδιες, τότε το σύστημα κβαντοποίησης ονομάζεται γραμμικό (linear). Στην αντίθετη περίπτωση, έχουμε συστήματα κβάντισης μη γραμμικά (non linear). Πόσα επίπεδα (σελ. 94): το πλήθος των επιπέδων στάθμης εξαρτάται από τον αριθμό των ψηφίων του δυαδικού αριθμού… Για δυαδικό αριθμό 4 ψηφίων, έχουμε 2⁴ = 16 επίπεδα στάθμης, για αριθμό 8 ψηφίων, 2⁸ = 256 επίπεδα στάθμης, ενώ, για αριθμό 16 ψηφίων, τα επίπεδα στάθμης είναι 2¹⁶ = 65.536. Πότε καθορίζεται (σελ. 94): ο αριθμός των ψηφίων ανά δείγμα (bits/sample) επιλέγεται στην κατασκευή του μετατροπέα και δεν μπορεί να αλλάξει κατά τη λειτουργία του συστήματος ήχου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Με την κβαντοποίηση πετυχαίνουμε να μετατρέψουμε τη στάθμη του αναλογικού σήματος σε διακριτή, δηλαδή το σήμα που προκύπτει λαμβάνει πλέον περιορισμένο αριθμό τιμών στάθμης. Πρακτικά, χωρίζουμε τη στάθμη του αναλογικού σήματος εισόδου σε περιοχές ή διαστήματα και σε κάθε δείγμα που λάβαμε με τη δειγματοληψία αντιστοιχούμε μία τιμή στάθμης, ένα επίπεδο στάθμης, ανάλογα με την περιοχή στην οποία βρίσκεται, και η τιμή αυτή είναι η κεντρική τιμή του διαστήματος στο οποίο ανήκει το δείγμα. Έτσι, ενώ με τη δειγματοληψία έγινε διακριτή η κλίμακα του χρόνου, με την κβαντοποίηση γίνεται διακριτή και η κλίμακα της στάθμης. Όταν οι περιοχές κβάντισης είναι όλες ίδιες το σύστημα ονομάζεται γραμμικό, διαφορετικά μη γραμμικό. Το πλήθος των επιπέδων στάθμης εξαρτάται από τον αριθμό των ψηφίων του δυαδικού αριθμού: για τέσσερα ψηφία έχουμε δεκαέξι επίπεδα, για οκτώ ψηφία διακόσια πενήντα έξι και για δεκαέξι ψηφία εξήντα πέντε χιλιάδες πεντακόσια τριάντα έξι. Ο αριθμός των ψηφίων ανά δείγμα επιλέγεται κατά την κατασκευή του μετατροπέα και δεν μπορεί να αλλάξει κατά τη λειτουργία του συστήματος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 5 — Κβαντοποίηση και λόγος σήματος προς θόρυβο

Ερώτηση: 5. Τι σχέση έχει η κβαντοποίηση με το λόγο σήματος προς θόρυβο (SNR):

Απάντηση:

Η σχέση (σελ. 94): η επιλογή του αριθμού (Ν) των ψηφίων ανά δείγμα καθορίζει, επίσης, το μέγιστο λόγο σήματος προς το θόρυβο του συστήματος ήχου, ο οποίος δίδεται από τον τύπο: SNR(dB) = 6.02N + 1.76.
```
   SNR(dB) = 6,02 · N + 1,76        (N = αριθμός ψηφίων ανά δείγμα)

   N =  8  →  SNR = 6,02·8  + 1,76 =  49,9 dB
   N = 12  →  SNR = 6,02·12 + 1,76 =  74,0 dB
   N = 16  →  SNR = 6,02·16 + 1,76 =  98,1 dB
```
Ο πρακτικός κανόνας: κάθε επιπλέον ψηφίο κβάντισης βελτιώνει τον λόγο σήματος προς θόρυβο κατά περίπου 6 dB, γιατί διπλασιάζει τα επίπεδα στάθμης και άρα υποδιπλασιάζει το σφάλμα κβάντισης.

Η σύνδεση με τη δυναμική περιοχή (σελ. 101-102): η επιλογή του αριθμού των ψηφίων, που αντιστοιχεί σε κάθε δείγμα, προσδιορίζει τη δυναμική περιοχή και το λόγο σήματος προς το θόρυβο του συστήματος. Η δυναμική περιοχή εκφράζει το λόγο της μεγαλύτερης έντασης ήχου προς τη μικρότερη σε λογαριθμική κλίμακα. Χρησιμοποιώντας 16 ψηφία για κάθε δείγμα προκύπτει περιοχή τιμών δειγμάτων από 0 έως 65.534, με αποτέλεσμα να έχουμε μέγιστη δυναμική περιοχή 96 dB. Και η ποιότητα του ήχου (σελ. 105): ο ήχος, ο οποίος παράγεται, είναι μη φυσικός (ψυχρός)… Το μειονέκτημα αυτό περιορίζεται με την αύξηση του αριθμού των επιπέδων στάθμης κατά την κβαντοποίηση. Για αριθμό ψηφίων κβάντισης μεγαλύτερο του 16 το μειονέκτημα αυτό ελαχιστοποιείται.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η κβαντοποίηση συνδέεται άμεσα με τον λόγο σήματος προς θόρυβο μέσω του αριθμού των ψηφίων ανά δείγμα. Η επιλογή του αριθμού των ψηφίων καθορίζει τον μέγιστο λόγο σήματος προς θόρυβο του συστήματος ήχου, ο οποίος δίνεται από τον τύπο έξι κόμμα μηδέν δύο επί τον αριθμό των ψηφίων συν ένα κόμμα εβδομήντα έξι, σε decibel. Έτσι, για οκτώ ψηφία ο λόγος είναι περίπου σαράντα εννέα κόμμα εννέα decibel, για δώδεκα ψηφία περίπου εβδομήντα τέσσερα decibel και για δεκαέξι ψηφία περίπου ενενήντα οκτώ decibel. Πρακτικά, κάθε επιπλέον ψηφίο κβάντισης βελτιώνει τον λόγο σήματος προς θόρυβο κατά περίπου έξι decibel, γιατί διπλασιάζει τα επίπεδα στάθμης και άρα υποδιπλασιάζει το σφάλμα κβάντισης. Ο ίδιος αριθμός ψηφίων προσδιορίζει και τη δυναμική περιοχή, δηλαδή τον λόγο της μεγαλύτερης έντασης ήχου προς τη μικρότερη σε λογαριθμική κλίμακα: με δεκαέξι ψηφία ανά δείγμα προκύπτει περιοχή τιμών από μηδέν έως εξήντα πέντε χιλιάδες πεντακόσια τριάντα τέσσερα και μέγιστη δυναμική περιοχή ενενήντα έξι decibel. Τέλος, η αύξηση των επιπέδων στάθμης περιορίζει και το μειονέκτημα του ψυχρού, μη φυσικού ψηφιακού ήχου, το οποίο για αριθμό ψηφίων μεγαλύτερο του δεκαέξι ελαχιστοποιείται.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 6 — Γιατί γίνεται συμπίεση δεδομένων ψηφιακού ήχου

Ερώτηση: 6. Για ποιο λόγο πραγματοποιείται η συμπίεση των δεδομένων ψηφιακού ήχου;

Απάντηση:

Το πρόβλημα (σελ. 95): κατά τη μετατροπή αναλογικού σήματος ήχου σε ψηφιακό, παράγεται σημαντική ποσότητα δεδομένων, η οποία εξαρτάται από τη χρονική διάρκεια και την ποιότητά του. Η ποιότητα καθορίζεται από τη συχνότητα δειγματοληψίας και τον αριθμό ψηφίων ανά δείγμα.
```
ΠΔΨΗ = (Fδ × Β × Ν × Τ) / 1000   [kbps]
   Fδ = συχνότητα δειγματοληψίας (Hz)
   Β  = αριθμός ψηφίων ανά δείγμα
   Ν  = αριθμός καναλιών
   Τ  = χρόνος (sec)
```
Το παράδειγμα (σελ. 96): για τρίλεπτο τραγούδι ποιότητας CD — (44100 × 16 × 2 × 180) / (8 × 1024) = 31007,8 kbytes ή 30,28 Mbytes. Ο λόγος (σελ. 96): αυτή η ποσότητα δεδομένων είναι πολύ μεγάλη και αυξάνει περισσότερο, όταν χρησιμοποιούμε περισσότερα κανάλια (συνήθως 5+1). Επομένως, δημιουργείται πρόβλημα κόστους αποθήκευσης και ταχύτητας μετάδοσής τους. Για το λόγο αυτό, πραγματοποιείται συμπίεση δεδομένων ψηφιακού ήχου με τη χρήση αλγορίθμων συμπίεσης.

Πώς πετυχαίνεται (σελ. 96-97) — με αρχές της ψυχοακουστικής: Το κατώφλι ακουστότητας: η ευαισθησία του ανθρώπινου αυτιού μεταβάλλεται ανάλογα με την περιοχή συχνοτήτων… Αναλύοντας το σήμα ήχου μπορούμε να απορρίψουμε τα μέρη, που βρίσκονται κάτω από το κατώφλι ακουστότητας και, έτσι, να μειώσουμε το ρυθμό δεδομένων. Το φαινόμενο ακουστικής σκίασης (masking effect): οι ισχυρότερης στάθμης ακουστικοί τόνοι επικαλύπτουν κάποιο ασθενέστερο με παραπλήσια συχνότητα. Επομένως, μπορούμε να απορρίψουμε τους τόνους, που επικαλύπτονται και, έτσι, να μειώσουμε το ρυθμό δεδομένων.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η συμπίεση των δεδομένων ψηφιακού ήχου γίνεται επειδή κατά τη μετατροπή του αναλογικού σήματος σε ψηφιακό παράγεται πολύ μεγάλη ποσότητα δεδομένων, η οποία εξαρτάται από τη χρονική διάρκεια και την ποιότητα του ήχου, δηλαδή από τη συχνότητα δειγματοληψίας και τον αριθμό ψηφίων ανά δείγμα. Χαρακτηριστικά, ένα τρίλεπτο τραγούδι ποιότητας οπτικού δίσκου, με συχνότητα δειγματοληψίας σαράντα τεσσάρων κόμμα ένα kilohertz, δεκαέξι ψηφία ανά δείγμα και δύο κανάλια, καταλαμβάνει περίπου τριάντα κόμμα είκοσι οκτώ megabytes. Η ποσότητα αυτή είναι πολύ μεγάλη και αυξάνεται ακόμη περισσότερο όταν χρησιμοποιούνται περισσότερα κανάλια, συνήθως πέντε συν ένα, με αποτέλεσμα να δημιουργείται πρόβλημα κόστους αποθήκευσης και ταχύτητας μετάδοσης. Για τον λόγο αυτό εφαρμόζονται αλγόριθμοι συμπίεσης, οι οποίοι για την απόρριψη δεδομένων λαμβάνουν υπόψη αρχές της ψυχοακουστικής: το κατώφλι ακουστότητας, ώστε να απορρίπτονται τα μέρη του σήματος που βρίσκονται κάτω από αυτό, και το φαινόμενο της ακουστικής σκίασης, σύμφωνα με το οποίο οι ισχυρότεροι τόνοι επικαλύπτουν ασθενέστερους με παραπλήσια συχνότητα, οπότε οι επικαλυπτόμενοι τόνοι μπορούν επίσης να απορριφθούν.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 7 — Οι δημοφιλέστεροι κώδικες συμπίεσης ψηφιακού ήχου

Ερώτηση: 7. Ποιοί είναι οι δημοφιλέστεροι κώδικες συμπίεσης ψηφιακού ήχου;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 97): οι πιο δημοφιλείς αλγόριθμοι συμπίεσης ψηφιακού σήματος ήχου είναι: Dolby digital (AC-3) και MPEG.

Ο MPEG (σελ. 97-98): ο MPEG (Moving Picture Experts Group) δεν είναι απλώς αλγόριθμος, αλλά οικογένεια διεθνών τυποποιήσεων κωδικοποίησης πληροφοριών εικόνας και ήχου σε συμπιεσμένη ψηφιακή μορφή.

Αλγόριθμος	Συμπίεση	Ρυθμός δεδομένων	Χρήση
MPEG-1 layer 1	4:1	384 kbit/s (kbps)	σύστημα συμπίεσης PASC του ψηφιακού συστήματος ήχου DCC
MPEG-1 layer 2	6:1 έως 8:1	256kBps έως 192kBps	ψηφιακές ραδιοφωνικές εκπομπές, ψηφιακή τηλεόραση, DVD
MPEG-1 layer 3	10:1	128 kbps	στο Διαδίκτυο… αρχείων με επέκταση .MP3

Πώς δουλεύουν (σελ. 98): το σήμα ήχου στους αλγόριθμους MPEG-1 layer 1, MPEG-1 layer [2] χωρίζεται σε 32 ζώνες συχνοτήτων, ενώ στον MPEG-1 layer 3 σε 576 και με τη χρήση ψυχοακουστικών μοντέλων καθορίζεται για κάθε ζώνη ένα κατώφλι ακουστότητας. Είναι απωλεστικοί (σελ. 98): οι αλγόριθμοι αυτοί είναι απωλεστικοί, δηλαδή μέρος της πληροφορίας ήχου χάνεται για πάντα κατά την συμπίεση και επεξεργάζονται δύο κανάλια ήχου. Το Dolby digital (σελ. 99-100): το 1996 η Ομοσπονδιακή Επιτροπή Επικοινωνιών των Ηνωμένων Πολιτειών καθόρισε τις τυποποιήσεις για τη ψηφιακή τηλεόραση και μεταξύ αυτών υιοθέτησε το dolby digital ως ψηφιακή τυποποίηση ήχου. Η κωδικοποίηση dolby digital χρησιμοποιείται στα ηλεκτρονικά συστήματα, όπως VCR, οπτικούς δίσκους, HDTV, στα πολυμέσα και στην καλωδιακή τηλεόραση. Επίσης, στους DVD video δίσκους ένα ίχνος ήχου είναι αφιερωμένο σε κωδικοποίηση Dolby digital.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι δημοφιλέστεροι αλγόριθμοι συμπίεσης ψηφιακού σήματος ήχου είναι το Dolby digital, γνωστό και ως AC τρία, και το MPEG. Το MPEG δεν είναι απλώς αλγόριθμος αλλά οικογένεια διεθνών τυποποιήσεων κωδικοποίησης πληροφοριών εικόνας και ήχου σε συμπιεσμένη ψηφιακή μορφή, η οποία περιλαμβάνει τις τυποποιήσεις MPEG ένα και MPEG δύο. Στο MPEG ένα περιλαμβάνονται τρεις αλγόριθμοι συμπίεσης ήχου. Ο layer ένα προσφέρει συμπίεση τέσσερα προς ένα και ρυθμό δεδομένων τριακόσια ογδόντα τέσσερα kilobit ανά δευτερόλεπτο και χρησιμοποιήθηκε στο σύστημα συμπίεσης PASC του συστήματος DCC. Ο layer δύο προσφέρει συμπίεση από έξι προς ένα έως οκτώ προς ένα και ρυθμό δεδομένων από διακόσια πενήντα έξι έως εκατόν ενενήντα δύο kilobit ανά δευτερόλεπτο και χρησιμοποιείται στις ψηφιακές ραδιοφωνικές εκπομπές, στην ψηφιακή τηλεόραση και στο DVD. Ο layer τρία προσφέρει συμπίεση δέκα προς ένα και ρυθμό δεδομένων εκατόν είκοσι οκτώ kilobit ανά δευτερόλεπτο και χρησιμοποιείται ευρέως στο Διαδίκτυο για τη μεταφορά ψηφιακών τραγουδιών, δηλαδή αρχείων με επέκταση mp3. Και οι τρεις είναι απωλεστικοί. Το Dolby digital υιοθετήθηκε το χίλια εννιακόσια ενενήντα έξι ως ψηφιακή τυποποίηση ήχου για την ψηφιακή τηλεόραση στις Ηνωμένες Πολιτείες και χρησιμοποιείται σε συσκευές βίντεο, σε οπτικούς δίσκους, στην τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας, στα πολυμέσα και στην καλωδιακή τηλεόραση, ενώ στους δίσκους DVD video ένα ίχνος ήχου είναι αφιερωμένο σε κωδικοποίηση Dolby digital.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 8 — Τα βασικά μέρη συστήματος επεξεργασίας ψηφιακού ήχου

Ερώτηση: 8. Ποια είναι τα βασικά μέρη συστήματος επεξεργασίας ψηφιακού ήχου

Απάντηση:

Το πλαίσιο (σελ. 101): οι δημοφιλέστερες συσκευές ψηφιακού ήχου είναι: CD, DAT, ADAT, DCC και MD. Τα βασικά μέρη των συστημάτων αυτών είναι τα ακόλουθα:

Μέρος	Ρόλος
Μετατροπέας αναλογικού σήματος σε ψηφιακό	πραγματοποιείται η δειγματοληψία του αναλογικού σήματος τόσες φορές το δευτερόλεπτο, όσο είναι η συχνότητα δειγματοληψίας και δημιουργούνται δυαδικοί αριθμοί, οι οποίοι αντιπροσωπεύουν το κάθε δείγμα
Τμήμα επεξεργασίας ψηφιακού σήματος	γίνεται η επεξεργασία του ψηφιακού σήματος ήχου, στην οποία περιλαμβάνεται και η συμπίεση
Τμήμα αποθήκευσης ψηφιακών δεδομένων	γίνεται η κατάλληλη επεξεργασία του σήματος για την αποθήκευσή του — οπτικός δίσκος (CD), μικρός δίσκος (MD), σκληρός δίσκος (HD) και μαγνητικές ταινίες
Μετατροπέας ψηφιακού σήματος σε αναλογικό	οι δυαδικοί αριθμοί, που αντιπροσωπεύουν τη στάθμη του σήματος, μετατρέπονται σε αναλογική κυματομορφή
Είσοδοι - Έξοδοι	για επικοινωνία μεταξύ τους καθώς και με άλλες συσκευές παραγωγής και επεξεργασίας ήχου· χωρίζονται σε αναλογικές και ψηφιακές

 ΑΝΑΛΟΓ. ΕΙΣΟΔΟΣ ─► ADC ─► ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ─► ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ─► ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ─► DAC ─► ΑΝΑΛΟΓ. ΕΞΟΔΟΣ
                            (+ συμπίεση)   (CD/MD/HD/ταινία)
 ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΙΣΟΔΟΣ ──────────────┘                            └───────────► ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΞΟΔΟΣ

Τα χαρακτηριστικά του μετατροπέα (σελ. 101-102): οι συχνότητες δειγματοληψίας, που χρησιμοποιούνται, είναι 32 KHz, 44,1 ΚHz, 48 ΚHz. Επομένως, η υψηλότερη συχνότητα, που μπορεί να αναπαραχθεί, είναι αντίστοιχα 16 ΚHz, 22 ΚHz, 24 ΚHz.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα βασικά μέρη ενός συστήματος επεξεργασίας ψηφιακού ήχου, όπως τα CD, DAT, ADAT, DCC και MD, είναι πέντε. Πρώτον, ο μετατροπέας αναλογικού σήματος σε ψηφιακό, όπου πραγματοποιείται η δειγματοληψία του αναλογικού σήματος τόσες φορές το δευτερόλεπτο όσο είναι η συχνότητα δειγματοληψίας και δημιουργούνται οι δυαδικοί αριθμοί που αντιπροσωπεύουν κάθε δείγμα. Η συχνότητα δειγματοληψίας καθορίζει την υψηλότερη συχνότητα που μπορεί να αναπαραχθεί, ενώ ο αριθμός των ψηφίων ανά δείγμα προσδιορίζει τη δυναμική περιοχή και τον λόγο σήματος προς θόρυβο. Δεύτερον, το τμήμα επεξεργασίας ψηφιακού σήματος, όπου γίνεται η επεξεργασία του σήματος και περιλαμβάνεται και η συμπίεση. Τρίτον, το τμήμα αποθήκευσης ψηφιακών δεδομένων, όπου το σήμα προετοιμάζεται για το συγκεκριμένο μέσο, με κυριότερα μέσα τον οπτικό δίσκο, τον μικρό δίσκο, τον σκληρό δίσκο και τις μαγνητικές ταινίες. Τέταρτον, ο μετατροπέας ψηφιακού σήματος σε αναλογικό, όπου οι δυαδικοί αριθμοί μετατρέπονται πάλι σε αναλογική κυματομορφή. Πέμπτον, οι είσοδοι και έξοδοι, οι οποίες χρησιμεύουν για την επικοινωνία με άλλες συσκευές ήχου και χωρίζονται σε αναλογικές και ψηφιακές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 9 — Τυποποιήσεις διασύνδεσης ψηφιακών δεδομένων

Ερώτηση: 9. Ποιες τυποποιήσεις διασύνδεσης για την ανταλλαγή ψηφιακών δεδομένων έχουν επικρατήσει στα καταναλωτικά και στα επαγγελματικά συστήματα ήχου

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 104): οι ψηφιακές είσοδοι-έξοδοι χαρακτηρίζονται από το είδος του πρωτοκόλλου διασύνδεσης, S/PDIF ή AES/EBU και το τύπο του υποδοχέα RCA, XLR και Toslink.

	S/PDIF (καταναλωτικά)	AES/EBU (επαγγελματικά)
Κατασκευαστής	κατασκευάσθηκε από τις εταιρείες Sony και Philips	από το Σύλλογο Μηχανικών Ηχου (Audio Engineering Society) και την Ευρωπαϊκή Ένωση Ραδιοφωνίας (European Broadcasting Union)
Χρήση	καθιερώθηκε διεθνώς για την ανταλλαγή ψηφιακών δεδομένων σε καταναλωτικές συσκευές ψηφιακού ήχου	χρησιμοποιείται, κυρίως, στις επαγγελματικές συσκευές ήχου
Γραμμές / συνδετήρας	ηλεκτρικά μέσω μη ισορροπημένων γραμμών με συνδετήρα RCA ή οπτικά με συνδετήρα Toslink	μέσω ισορροπημένων γραμμών με συνδετήρα XLR
Ιδιαιτερότητες	πολυπλέκει τα δύο κανάλια ήχου και τα μεταδίδει σε μία γραμμή· διαθέτει σύστημα SCMS, που απαγορεύει την παράνομη αντιγραφή τραγουδιών και μουσικής	—

Γιατί χρησιμοποιούνται (σελ. 104): οι ψηφιακές είσοδοι-έξοδοι επιτρέπουν την απευθείας ανταλλαγή ψηφιακού ήχου (χωρίς τη μετατροπή του σε αναλογικό) μεταξύ ψηφιακών συσκευών ήχου. Με τη σύνδεση των συσκευών ήχου μέσω ψηφιακών εισόδων-εξόδων αποφεύγουμε την απώλεια ποιότητας ήχου, που οφείλεται στις πολλαπλές μετατροπές του από ψηφιακό σε αναλογικό και αντίστροφα. Ο υποδοχέας Toslink (σελ. 104): κατασκευάσθηκε από την εταιρεία TOSHIBA και χρησιμοποιείται στην οπτική μεταφορά δεδομένων, δηλαδή μέσω οπτικών ινών με βύσμα Toslink.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Για την ανταλλαγή ψηφιακών δεδομένων μεταξύ συσκευών ήχου έχουν επικρατήσει δύο τυποποιήσεις διασύνδεσης. Η πρώτη είναι το πρωτόκολλο S/PDIF, το οποίο κατασκευάστηκε από τις εταιρείες Sony και Philips και καθιερώθηκε διεθνώς για την ανταλλαγή ψηφιακών δεδομένων στις καταναλωτικές συσκευές ψηφιακού ήχου. Η τυποποίηση αυτή πολυπλέκει τα δύο κανάλια ήχου και τα μεταδίδει σε μία γραμμή, ενώ διαθέτει και σύστημα SCMS που απαγορεύει την παράνομη αντιγραφή τραγουδιών και μουσικής. Τα δεδομένα μεταφέρονται ηλεκτρικά μέσω μη ισορροπημένων γραμμών με συνδετήρα RCA ή οπτικά με συνδετήρα Toslink. Η δεύτερη είναι το πρωτόκολλο AES/EBU, το οποίο κατασκευάστηκε από τον Σύλλογο Μηχανικών Ήχου και την Ευρωπαϊκή Ένωση Ραδιοφωνίας και χρησιμοποιείται κυρίως στις επαγγελματικές συσκευές ήχου, με τα δεδομένα να μεταφέρονται μέσω ισορροπημένων γραμμών με συνδετήρα XLR. Οι ψηφιακές είσοδοι και έξοδοι επιτρέπουν την απευθείας ανταλλαγή ψηφιακού ήχου χωρίς μετατροπή του σε αναλογικό και έτσι αποφεύγεται η απώλεια ποιότητας που οφείλεται στις πολλαπλές μετατροπές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 10 — Τα στοιχεία που χαρακτηρίζουν τις αναλογικές εισόδους-εξόδους

Ερώτηση: 10. Ποια στοιχεία χαρακτηρίζουν τις αναλογικές εισόδους και εξόδους;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 103): οι αναλογικοί είσοδοι-έξοδοι χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά αναλογικών σημάτων ήχου μεταξύ των συσκευών ήχου. Οι αναλογικές είσοδοι-έξοδος χαρακτηρίζονται από: τη στάθμη του σήματος: -10 dΒν ή +4 dBm· τη σύνθετη αντίσταση: χαμηλή ή υψηλή· το τύπο του υποδοχέα (συνδετήρα): RCΑ ή XLR.

Στοιχείο	Περιεχόμενο (σελ. 103)
Στάθμη	τα ντεσιμπέλ με δείκτη m (dBm) εκφράζουν το λόγο της στάθμης σήματος προς τη στάθμη αναφοράς 0,775 V. Τα ντεσιμπέλ με δείκτη ν (dBν) εκφράζουν το λόγο της στάθμης σήματος προς τη στάθμη αναφοράς 1 volt… 1 dBν = 2,14 dBm· τα επαγγελματικά συστήματα χρησιμοποιούν στάθμη σήματος +4 dBm, ενώ τα οικιακά και τα ημι-επαγγελματικά -10 dBν
Σύνθετη αντίσταση	διακρίνεται σε χαμηλή και υψηλή· το επαγγελματικό μικρόφωνο, το οποίο έχει χαμηλή σύνθετη αντίσταση στην έξοδο, για να αποδίδει καλύτερα, πρέπει να συνδέεται με είσοδο χαμηλής σύνθετης αντίστασης
Υποδοχέας	RCA — χρησιμοποιείται, κυρίως, στις καταναλωτικές συσκευές ήχου… για συνδέσεις με μη ισορροπημένες γραμμές· XLR — στις επαγγελματικές συσκευές ήχου, που συνδέονται μέσω ισορροπημένων γραμμών

Οι γραμμές (σελ. 103-104): οι μη ισορροπημένες γραμμές αποτελούνται από καλώδια με έναν αγωγό και τον αγωγό προστασίας (θωράκιση). Οι ισορροπημένες γραμμές αποτελούνται από καλώδια με δύο αγωγούς και τον αγωγό προστασίας (θωράκιση). Το σήμα μεταφέρεται με διαφορά φάσης 180° από τους δύο αγωγούς και ο αγωγός προστασίας γειώνεται. Με τον τρόπο αυτό περιορίζουμε τη ποσότητα θορύβου, που εισάγεται στο σύστημα και οφείλεται στις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι αναλογικές είσοδοι και έξοδοι χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά αναλογικών σημάτων ήχου μεταξύ των συσκευών και χαρακτηρίζονται από τρία στοιχεία. Πρώτον, από τη στάθμη του σήματος, η οποία είναι πλην δέκα decibel volt ή συν τέσσερα decibel milliwatt. Τα decibel με δείκτη m εκφράζουν τον λόγο της στάθμης του σήματος προς τη στάθμη αναφοράς μηδέν κόμμα επτακόσια εβδομήντα πέντε volt, ενώ τα decibel με δείκτη v τον λόγο προς τη στάθμη αναφοράς του ενός volt. Τα επαγγελματικά συστήματα χρησιμοποιούν στάθμη συν τέσσερα decibel milliwatt, ενώ τα οικιακά και ημιεπαγγελματικά πλην δέκα decibel volt. Δεύτερον, από τη σύνθετη αντίσταση, η οποία διακρίνεται σε χαμηλή και υψηλή, με τη σωστή πρακτική να είναι η σύνδεση συσκευής χαμηλής σύνθετης αντίστασης εξόδου, όπως το επαγγελματικό μικρόφωνο, σε είσοδο χαμηλής σύνθετης αντίστασης. Τρίτον, από τον τύπο του υποδοχέα, ο οποίος είναι RCA για τις καταναλωτικές συσκευές, που συνδέονται με μη ισορροπημένες γραμμές ενός αγωγού και θωράκισης, ή XLR για τις επαγγελματικές συσκευές, που συνδέονται με ισορροπημένες γραμμές δύο αγωγών και θωράκισης, όπου το σήμα μεταφέρεται με διαφορά φάσης εκατόν ογδόντα μοιρών και έτσι περιορίζεται ο θόρυβος από τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 11 — Στάθμη σήματος σε επαγγελματικά και οικιακά συστήματα

Ερώτηση: 11. Ποια στάθμη σήματος χρησιμοποιείται στα επαγγελματικά συστήματα και ποια στα οικιακά;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 103): τα επαγγελματικά συστήματα χρησιμοποιούν στάθμη σήματος +4 dBm, ενώ τα οικιακά και τα ημι-επαγγελματικά -10 dBν.

Σύστημα Στάθμη

επαγγελματικά +4 dBm

οικιακά και ημι-επαγγελματικά -10 dBν

Τι σημαίνουν οι δείκτες (σελ. 103): τα ντεσιμπέλ (dB) είναι ο πιο κατάλληλος τρόπος, για να εκφράσουμε το λόγο της στάθμης σήματος προς τη στάθμη άλλου σήματος. Όταν θέλουμε να εκφράσουμε την απόλυτη στάθμη σήματος, χρησιμοποιούμε το λόγο του σήματος προς τη στάθμη αναφοράς. Τα ντεσιμπέλ με δείκτη m (dBm) εκφράζουν το λόγο της στάθμης σήματος προς τη στάθμη αναφοράς 0,775 V. Τα ντεσιμπέλ με δείκτη ν (dBν) εκφράζουν το λόγο της στάθμης σήματος προς τη στάθμη αναφοράς 1 volt. Από τα προηγούμενα προκύπτει ότι 1 dBν = 2,14 dBm.
```
   dBm  →  στάθμη αναφοράς 0,775 V
   dBv  →  στάθμη αναφοράς 1 V
```
Το συνοδευτικό χαρακτηριστικό — ο υποδοχέας (σελ. 103-104): οι επαγγελματικές συσκευές χρησιμοποιούν XLR με ισορροπημένες γραμμές (δύο αγωγοί + θωράκιση, σήμα με διαφορά φάσης 180°, μικρότερος θόρυβος), ενώ οι καταναλωτικές RCA με μη ισορροπημένες γραμμές (ένας αγωγός + θωράκιση).

Σύστημα	Στάθμη
επαγγελματικά	+4 dBm
οικιακά και ημι-επαγγελματικά	-10 dBν

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα επαγγελματικά συστήματα χρησιμοποιούν στάθμη σήματος συν τέσσερα decibel milliwatt, ενώ τα οικιακά και τα ημιεπαγγελματικά πλην δέκα decibel volt. Τα decibel εκφράζουν τον λόγο της στάθμης ενός σήματος προς τη στάθμη άλλου σήματος, και όταν θέλουμε να εκφράσουμε απόλυτη στάθμη χρησιμοποιούμε τον λόγο προς μια στάθμη αναφοράς. Τα decibel με δείκτη m έχουν στάθμη αναφοράς μηδέν κόμμα επτακόσια εβδομήντα πέντε volt, ενώ τα decibel με δείκτη v έχουν στάθμη αναφοράς ένα volt, με ένα decibel volt να ισούται με δύο κόμμα δεκατέσσερα decibel milliwatt. Παράλληλα με τη διαφορετική στάθμη, τα επαγγελματικά συστήματα χρησιμοποιούν συνδετήρες XLR και ισορροπημένες γραμμές δύο αγωγών με θωράκιση, όπου το σήμα μεταφέρεται με διαφορά φάσης εκατόν ογδόντα μοιρών ώστε να περιορίζεται ο θόρυβος, ενώ οι καταναλωτικές συσκευές χρησιμοποιούν συνδετήρες RCA και μη ισορροπημένες γραμμές ενός αγωγού με θωράκιση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 12 — Πλεονεκτήματα των ψηφιακών συστημάτων επεξεργασίας ήχου

Ερώτηση: 12. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των συστημάτων επεξεργασίας ψηφιακού ήχου σε σχέση με τα αντίστοιχα αναλογικά;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 105): υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα στην επεξεργασία του ψηφιακού ήχου σε σχέση με τον αναλογικό, τα κυριότερα των οποίων είναι:

#	Πλεονέκτημα
1	μικρότερη παραμόρφωση σήματος
2	λιγότερος θόρυβος
3	μεγαλύτερη δυναμική περιοχή
4	μεγαλύτερη δυνατότητα χειρισμού και επεξεργασίας ψηφιακού σήματος ήχου
5	παραγωγή ειδικών εφφέ, χωρίς υποβάθμιση της ποιότητας ήχου
6	μεγαλύτερη ακρίβεια στο μοντάζ
7	παραγωγή αντιγράφων πολλών γενεών, χωρίς αλλοίωση του σήματος ήχου

Και τα μειονεκτήματα, για πληρότητα (σελ. 105): απαιτούν μεγάλο εύρος ζώνης συχνοτήτων· διαθέτουν πολύπλοκα κυκλώματα· ο ήχος, ο οποίος παράγεται, είναι μη φυσικός (ψυχρός) σε σχέση με τον ήχο, που παράγουν τα αναλογικά συστήματα. Το μειονέκτημα αυτό περιορίζεται με την αύξηση του αριθμού των επιπέδων στάθμης κατά την κβαντοποίηση. Για αριθμό ψηφίων κβάντισης μεγαλύτερο του 16 το μειονέκτημα αυτό ελαχιστοποιείται.

Η γενική εικόνα (σελ. 89): η επεξεργασία και αποθήκευση του ήχου σε ψηφιακή μορφή παρουσιάζει πολλά πλεονεκτήματα και για το λόγο αυτό οι ψηφιακές συσκευές επεξεργασίας ήχου κατακτούν συνέχεια έδαφος και εκτοπίζουν τις αντίστοιχες αναλογικές από την αγορά.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα κυριότερα πλεονεκτήματα των συστημάτων επεξεργασίας ψηφιακού ήχου σε σχέση με τα αναλογικά είναι επτά. Πρώτον, η μικρότερη παραμόρφωση του σήματος. Δεύτερον, ο λιγότερος θόρυβος. Τρίτον, η μεγαλύτερη δυναμική περιοχή. Τέταρτον, η μεγαλύτερη δυνατότητα χειρισμού και επεξεργασίας του ψηφιακού σήματος ήχου. Πέμπτον, η παραγωγή ειδικών εφέ χωρίς υποβάθμιση της ποιότητας του ήχου. Έκτον, η μεγαλύτερη ακρίβεια στο μοντάζ. Έβδομον, η παραγωγή αντιγράφων πολλών γενεών χωρίς αλλοίωση του σήματος ήχου. Ως μειονεκτήματα αναφέρονται ότι απαιτούν μεγάλο εύρος ζώνης συχνοτήτων, ότι διαθέτουν πολύπλοκα κυκλώματα και ότι ο παραγόμενος ήχος είναι μη φυσικός, ψυχρός, σε σχέση με τον ήχο των αναλογικών συστημάτων, μειονέκτημα που περιορίζεται με την αύξηση των επιπέδων στάθμης κατά την κβαντοποίηση και ελαχιστοποιείται για αριθμό ψηφίων κβάντισης μεγαλύτερο του δεκαέξι. Συνολικά, η επεξεργασία και αποθήκευση του ήχου σε ψηφιακή μορφή παρουσιάζει τόσα πλεονεκτήματα, ώστε οι ψηφιακές συσκευές κατακτούν συνεχώς έδαφος και εκτοπίζουν τις αναλογικές από την αγορά.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 13 — Οι κατηγορίες των οπτικών δίσκων

Ερώτηση: 13. Ποιες κατηγορίες οπτικών δίσκων υπάρχουν;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 106): οι πιο διαδεδομένες κατηγορίες οπτικών δίσκων είναι οι ακόλουθες: Οπτικός Δίσκος CD-ROM· Εγγράψιμα CD (CD-Recordable)· Επανεγγράψιμα CD (CD-RW).

Κατηγορία	Δομή και λειτουργία (σελ. 106-107)
CD-ROM	τα ψηφιακά δεδομένα αποτυπώνονται με μορφή πολύ μικρών κοιλοτήτων και νησίδων σε διαφανές πλαστικό με μηχανική πίεση αρνητικού καλουπιού· ανάγνωση με δέσμη — κοιλότητα → 0, νησίδα (λεία επιφάνεια) → 1
CD-Recordable	πλαστικό υπόστρωμα, που επιχρυσώνεται και καλύπτεται με στρώμα οργανικής βαφής… Επειδή η αλλαγή της βαφής είναι μόνιμη, οι δίσκοι αυτοί μπορούν να εγγραφούν μόνο μία φορά
CD-RW	κρυσταλλικό στρώμα, το οποίο έχει μεγάλη ανακλαστικότητα και το οποίο, όταν δεχθεί συγκεκριμένη δέσμη φωτός, μετατρέπεται σε άμορφη κατάσταση με χαμηλή ανακλαστικότητα· μέχρι και 1.000 φορές

Υποδιαίρεση του CD-ROM κατά περιεχόμενο (σελ. 107): οπτικό δίσκο ήχου (CD-Audio) — ο ψηφιακός ήχος αποθηκεύεται με συχνότητα δειγματοληψίας 44,1 ΚHz και αριθμό ψηφίων ανά δείγμα 16 bits. Η συνολική διάρκεια του δίσκου είναι 74 min· και οπτικό δίσκο δεδομένων (CD-Data) — η συνολική χωρητικότητα αποθήκευσης δεδομένων στο δίσκο είναι 650 MB. Σε κάθε τομέα… αφιερώνονται 288 bytes στο κώδικα διόρθωσης λαθών, 16 bytes στον καθορισμό της αρχής του τομέα και στην αρίθμησή του και τα υπόλοιπα 2048 χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση των πληροφοριών. Κοινά χαρακτηριστικά (σελ. 106): η χωρητικότητα των ψηφιακών δίσκων είναι 650 MB· ο δίσκος είναι χωρισμένος σε 333.000 τομείς, οι οποίοι περιέχουν ο καθένας 2352 bytes. Ο τομέας είναι η μικρότερη μονάδα αποθήκευσης του δίσκου, στην οποία μπορούμε να έχουμε τυχαία πρόσβαση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι πιο διαδεδομένες κατηγορίες οπτικών δίσκων είναι τρεις. Πρώτη, ο οπτικός δίσκος CD-ROM, στον οποίο τα ψηφιακά δεδομένα αποτυπώνονται με μορφή πολύ μικρών κοιλοτήτων και νησίδων σε διαφανές πλαστικό με μηχανική πίεση αρνητικού καλουπιού, το οποίο στη συνέχεια επιστρώνεται με λεπτό στρώμα αλουμινίου και καλύπτεται από προστατευτικό πλαστικό στρώμα. Ανάλογα με το είδος της πληροφορίας διακρίνεται σε οπτικό δίσκο ήχου, με συχνότητα δειγματοληψίας σαράντα τεσσάρων κόμμα ένα kilohertz, δεκαέξι ψηφία ανά δείγμα και διάρκεια εβδομήντα τεσσάρων λεπτών, και σε οπτικό δίσκο δεδομένων με χωρητικότητα εξακόσια πενήντα megabytes. Δεύτερη, τα εγγράψιμα CD, τα οποία αποτελούνται από πλαστικό υπόστρωμα που επιχρυσώνεται και καλύπτεται με στρώμα οργανικής βαφής· επειδή η αλλαγή της βαφής είναι μόνιμη, οι δίσκοι αυτοί μπορούν να εγγραφούν μόνο μία φορά. Τρίτη, τα επανεγγράψιμα CD, των οποίων η επιφάνεια εγγραφής αποτελείται από κρυσταλλικό στρώμα μεγάλης ανακλαστικότητας που μετατρέπεται σε άμορφη κατάσταση χαμηλής ανακλαστικότητας όταν δεχθεί συγκεκριμένη δέσμη φωτός, και επειδή οι αλλαγές κατάστασης μπορούν να γίνουν μέχρι και χίλιες φορές, ο δίσκος επανεγγράφεται κατ' επανάληψη. Όλοι οι οπτικοί δίσκοι έχουν χωρητικότητα εξακόσια πενήντα megabytes και είναι χωρισμένοι σε τριακόσιες τριάντα τρεις χιλιάδες τομείς των δύο χιλιάδων τριακοσίων πενήντα δύο bytes, με τον τομέα να αποτελεί τη μικρότερη μονάδα αποθήκευσης στην οποία μπορούμε να έχουμε τυχαία πρόσβαση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 14 — Η εγγραφή σε επανεγγράψιμο οπτικό δίσκο (CDRW)

Ερώτηση: 14. Πώς γίνεται η εγγραφή σε επανεγράψιμο οπτικό δίσκο (CDRW);

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 107): η επιφάνεια εγγραφής των δίσκων αυτών αποτελείται από κρυσταλλικό στρώμα, το οποίο έχει μεγάλη ανακλαστικότητα και το οποίο, όταν δεχθεί συγκεκριμένη δέσμη φωτός, μετατρέπεται σε άμορφη κατάσταση με χαμηλή ανακλαστικότητα. Η άμορφη κατάσταση λειτουργεί όπως οι κοιλότητες στους δίσκους CD-ROM. Επομένως, μπορούμε με τον τρόπο αυτό να εγγράψουμε τα δυαδικά ψηφία 0 και 1 και να τα διαβάσουμε αντίστοιχα. Επειδή οι αλλαγές κατάστασης μπορούν να πραγματοποιηθούν μέχρι και 1.000 φορές, έχουμε τη δυνατότητα να επανεγγράψουμε το δίσκο κατ' επανάληψη.
```
ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΗ κατάσταση  → μεγάλη ανακλαστικότητα  → όπως η ΝΗΣΙΔΑ του CD-ROM
        │ δέσμη laser συγκεκριμένης ισχύος
        ▼
ΑΜΟΡΦΗ κατάσταση       → χαμηλή ανακλαστικότητα  → όπως η ΚΟΙΛΟΤΗΤΑ του CD-ROM

Έως 1.000 αλλαγές κατάστασης ⇒ επανεγγραφή
```
Η σύγκριση με τις άλλες κατηγορίες: CD-ROM (σελ. 106): τα ψηφιακά δεδομένα αποτυπώνονται με μορφή πολύ μικρών κοιλοτήτων και νησίδων σε διαφανές πλαστικό με μηχανική πίεση αρνητικού καλουπιού — μόνιμα, δεν γράφονται από τον χρήστη. CD-R (σελ. 107): στρώμα οργανικής βαφής. Η βαφή αυτή αλλάζει τοπικά τις οπτικές της ιδιότητες, όταν δεχθεί οπτική ακτίνα χαμηλής ισχύος… Επειδή η αλλαγή της βαφής είναι μόνιμη, οι δίσκοι αυτοί μπορούν να εγγραφούν μόνο μία φορά. Το σύστημα εγγραφής (σελ. 105-106): laser ημιαγωγού (διόδου), το οποίο παράγει τη δέσμη φωτός για την ανάγνωση ή την εγγραφή· δέκτης φωτός (Photo detector), ο οποίος δέχεται το ανακλώμενο φως από το δίσκο και το μετατρέπει σε ηλεκτρικό σήμα· σύστημα φακών και πρισμάτων.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η επιφάνεια εγγραφής των επανεγγράψιμων οπτικών δίσκων αποτελείται από κρυσταλλικό στρώμα, το οποίο έχει μεγάλη ανακλαστικότητα. Όταν το στρώμα αυτό δεχθεί συγκεκριμένη δέσμη φωτός από το laser, μετατρέπεται τοπικά σε άμορφη κατάσταση με χαμηλή ανακλαστικότητα. Η άμορφη κατάσταση λειτουργεί όπως οι κοιλότητες στους δίσκους CD-ROM, ενώ η κρυσταλλική όπως οι νησίδες, οπότε με τον τρόπο αυτό εγγράφονται και διαβάζονται τα δυαδικά ψηφία μηδέν και ένα. Επειδή οι αλλαγές κατάστασης μπορούν να πραγματοποιηθούν μέχρι και χίλιες φορές, ο δίσκος μπορεί να επανεγγραφεί κατ' επανάληψη. Η διαφορά από τα εγγράψιμα CD είναι ότι εκείνα διαθέτουν στρώμα οργανικής βαφής, η οποία αλλάζει μόνιμα τις οπτικές της ιδιότητες όταν δεχθεί οπτική ακτίνα, οπότε μπορούν να εγγραφούν μόνο μία φορά, ενώ στα CD-ROM τα δεδομένα αποτυπώνονται με μηχανική πίεση αρνητικού καλουπιού και δεν εγγράφονται από τον χρήστη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 15 — Η υψηλή ποιότητα εγγραφής των συστημάτων DAT

Ερώτηση: 15. Πού οφείλεται η υψηλή ποιότητα εγγραφής των συστημάτων DAT;

Απάντηση:

Ο κύριος λόγος — η απουσία συμπίεσης (σελ. 108): είναι ηλεκτρονική συσκευή, η οποία εγγράφει και αναπαράγει ψηφιακό ήχο χωρίς συμπίεση, χρησιμοποιώντας ως μέσο εγγραφής μαγνητική ταινία. Είναι η μοναδική τυποποίηση ψηφιακού ήχου, που χρησιμοποιείται σε καταναλωτικά προϊόντα χωρίς συμπίεση δεδομένων. Η ποιότητα εγγραφής των συστημάτων DAT είναι τόσο υψηλή, που έγιναν αμέσως αποδεκτά από τα επαγγελματικά στούντιο και καθιερώθηκαν ως πρότυπα ψηφιακής εγγραφής.

Παράγοντας	Στοιχεία (σελ. 108-111)
Χωρίς συμπίεση	δεν εφαρμόζεται απωλεστικός αλγόριθμος, άρα δεν χάνεται πληροφορία
Υψηλή συχνότητα δειγματοληψίας	48 kHz… χρησιμοποιείται για εγγραφή και αναπαραγωγή από τα επαγγελματικά στούντιο, γιατί προσφέρει υψηλής ποιότητας ήχο
Γραμμική κβάντιση 16 ψηφίων	χρησιμοποιείται και στις τρεις συχνότητες δειγματοληψίας
Ελικοειδής σάρωση	δύο περιστρεφόμενες κεφαλές, οι οποίες σαρώνουν ελικοειδώς τη ταινία, δηλαδή εγγράφουν διαγώνια· προσφέρει εγγραφή υψηλής πυκνότητας
Ταινία μετάλλου	μαγνητική επίστρωση σωματιδίων μετάλλου

Η γεωμετρία της εγγραφής (σελ. 109-110): οι κεφαλές είναι τοποθετημένες αντιδιαμετρικά (180°) στο τύμπανο κεφαλής διαμέτρου 30 mm, που περιστρέφεται με 2000 στροφές λεπτό (rpm)… Η γωνία τύλιξης της ταινίας στο τύμπανο κεφαλής είναι μικρή 90°, με αποτέλεσμα η ταινία να φθείρεται λιγότερο και να απαιτείται λιγότερο τέντωμα. Η πυκνότητα και το crosstalk (σελ. 110): τα διαγώνια ίχνη εγγράφονται χωρίς κενό μεταξύ τους (ζώνη προστασίας), αλλά με μερική επικάλυψη, για να αυξηθεί η πυκνότητα εγγραφής. Για να αποφύγουμε τις παρεμβολές (Crosstalk) κατά την αναπαραγωγή, οι εγγραφές γίνονται με γωνία σε σχέση με το ίχνος, που ονομάζεται αζιμούθιο. Η κάθε κεφαλή εγγράφει με διαφορετική γωνία αζιμούθιου, που στην περίπτωσή μας είναι 20°. Και υψηλότερης ποιότητας παραλλαγή (σελ. 111): ορισμένα συστήματα χρησιμοποιούν συχνότητα δειγματοληψίας 96 kHz και 16 ψηφία κβάντισης, που μειώνουν στο μισό το χρόνο εγγραφής.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η υψηλή ποιότητα εγγραφής των συστημάτων DAT οφείλεται πρωτίστως στο ότι εγγράφουν και αναπαράγουν ψηφιακό ήχο χωρίς συμπίεση, αποτελώντας τη μοναδική τυποποίηση ψηφιακού ήχου που χρησιμοποιείται σε καταναλωτικά προϊόντα χωρίς συμπίεση δεδομένων, οπότε δεν χάνεται μέρος της ηχητικής πληροφορίας. Δεύτερος λόγος είναι οι υψηλές συχνότητες δειγματοληψίας, με τα σαράντα οκτώ kilohertz να χρησιμοποιούνται από τα επαγγελματικά στούντιο επειδή προσφέρουν ήχο υψηλής ποιότητας, σε συνδυασμό με γραμμική κβάντιση δεκαέξι ψηφίων. Τρίτος λόγος είναι ο τρόπος εγγραφής: χρησιμοποιούνται δύο περιστρεφόμενες κεφαλές που σαρώνουν ελικοειδώς την ταινία, δηλαδή εγγράφουν διαγώνια, τοποθετημένες αντιδιαμετρικά σε τύμπανο διαμέτρου τριάντα χιλιοστών που περιστρέφεται με δύο χιλιάδες στροφές το λεπτό. Ο τρόπος αυτός προσφέρει εγγραφή υψηλής πυκνότητας, ενώ τα διαγώνια ίχνη εγγράφονται χωρίς ζώνη προστασίας αλλά με μερική επικάλυψη για μεγαλύτερη πυκνότητα, με τις παρεμβολές να αποφεύγονται χάρη στη διαφορετική γωνία αζιμουθίου των είκοσι μοιρών κάθε κεφαλής. Η μικρή γωνία τύλιξης των ενενήντα μοιρών περιορίζει τη φθορά της ταινίας, ενώ η μαγνητική επίστρωση σωματιδίων μετάλλου συμβάλλει επίσης στην ποιότητα. Ορισμένα συστήματα φτάνουν και τα ενενήντα έξι kilohertz δειγματοληψίας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 16 — Οι συχνότητες δειγματοληψίας των συστημάτων DAT

Ερώτηση: 16. Ποιες συχνότητες δειγματοληψίας χρησιμοποιούνται στα συστήματα DAT

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 110-111): τα συστήματα DAT λειτουργούν σε τρεις συχνότητες δειγματοληψίας:

Συχνότητα	Χρήση
48 kHz	χρησιμοποιείται για εγγραφή και αναπαραγωγή από τα επαγγελματικά στούντιο, γιατί προσφέρει υψηλής ποιότητας ήχο
44,1 kHz	χρησιμοποιείται κυρίως για αναπαραγωγή προεγγεγραμμένων κασετών
32 kHz	χρησιμοποιείται στις επίγειες και δορυφορικές ψηφιακές ραδιοφωνικές εκπομπές. Προσφέρει μεγάλης διάρκειας εγγραφή για παράδειγμα, σε ταινία 180min, μπορούμε να έχουμε εγγραφή 6 ωρών.

Η κβαντοποίηση που τις συνοδεύει (σελ. 111): γραμμική κβάντιση 16 ψηφίων χρησιμοποιείται και στις τρεις συχνότητες δειγματοληψίας. Επίσης, μη γραμμική κβάντιση 12 ψηφίων χρησιμοποιείται στη λειτουργία μακράς διάρκειας (LP) και τεσσάρων καναλιών. Η εξαίρεση (σελ. 111): ορισμένα συστήματα χρησιμοποιούν συχνότητα δειγματοληψίας 96 kHz και 16 ψηφία κβάντισης, που μειώνουν στο μισό το χρόνο εγγραφής. Για παράδειγμα, σε ταινία 2 ωρών, μπορούμε να εγγράψουμε μουσική μιας ώρας.

Γιατί το 32 kHz δίνει μεγάλη διάρκεια: με χαμηλότερη συχνότητα δειγματοληψίας παράγονται λιγότερα δεδομένα ανά δευτερόλεπτο, οπότε η ίδια ταινία χωράει περισσότερο χρόνο ήχου — αντίστροφα, τα 96 kHz διπλασιάζουν τα δεδομένα και μειώνουν στο μισό το χρόνο εγγραφής.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα συστήματα DAT λειτουργούν σε τρεις συχνότητες δειγματοληψίας. Τα σαράντα οκτώ kilohertz χρησιμοποιούνται για εγγραφή και αναπαραγωγή από τα επαγγελματικά στούντιο, γιατί προσφέρουν ήχο υψηλής ποιότητας. Τα σαράντα τέσσερα κόμμα ένα kilohertz χρησιμοποιούνται κυρίως για την αναπαραγωγή προεγγεγραμμένων κασετών. Τα τριάντα δύο kilohertz χρησιμοποιούνται στις επίγειες και δορυφορικές ψηφιακές ραδιοφωνικές εκπομπές και προσφέρουν εγγραφή μεγάλης διάρκειας, καθώς σε ταινία εκατόν ογδόντα λεπτών επιτρέπουν εγγραφή έξι ωρών. Και στις τρεις συχνότητες χρησιμοποιείται γραμμική κβάντιση δεκαέξι ψηφίων, ενώ μη γραμμική κβάντιση δώδεκα ψηφίων χρησιμοποιείται στη λειτουργία μακράς διάρκειας και στη λειτουργία τεσσάρων καναλιών. Ορισμένα συστήματα χρησιμοποιούν επιπλέον συχνότητα δειγματοληψίας ενενήντα έξι kilohertz με δεκαέξι ψηφία κβάντισης, η οποία μειώνει στο μισό τον χρόνο εγγραφής, ώστε σε ταινία δύο ωρών να εγγράφεται μουσική μίας ώρας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 17 — Οι τυποποιημένοι τρόποι λειτουργίας των DAT

Ερώτηση: 17. Ποιοι είναι οι τυποποιημένοι τρόποι λειτουργίας των συστημάτων DAT;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 111): η λειτουργία των συστημάτων DAT έχει τυποποιηθεί στους παρακάτω τρόπους:

#	Τρόπος λειτουργίας
1	Κανονικός
2	Προαιρετικός. Συμβατός με τις δορυφορικές ψηφιακές ραδιοφωνικές εκπομπές
3	Προαιρετικός. Μακράς διάρκειας (Long Play)
4	Προαιρετικός. Τεσσάρων καναλιών
5	Προεγγεγραμμένων κασετών κανονικού ίχνους
6	Προεγγεγραμμένων κασετών μεγάλου ίχνους

Τα διαφοροποιητικά στοιχεία του πίνακα (σελ. 111-112) — για κάθε τρόπο ορίζονται: αριθμός καναλιών, συχνότητα δειγματοληψίας (kHz), αριθμός ψηφίων κβαντοποίησης (bit), ρυθμός μετάδοσης Mbits/sec, διάρκεια εγγραφής (min), ταχύτητα ταινίας (mm/sec), σχετική ταχύτητα (m/sec), ταχύτητα τυμπάνου (rpm) και μαγνητική επίστρωση.

Χαρακτηριστικές τιμές του πίνακα: ο κανονικός τρόπος και οι περισσότεροι προαιρετικοί λειτουργούν με ρυθμό 2,46 Mbits/sec, ταχύτητα ταινίας 8,15 mm/sec, σχετική ταχύτητα 3,133 m/sec και τύμπανο στις 2000 rpm· ο τρόπος μακράς διάρκειας (3ος) υποδιπλασιάζει τα μεγέθη — 1,23 Mbits/sec, 4,075 mm/sec, 1,567 m/sec, 1000 rpm — και γι' αυτό διπλασιάζει τον χρόνο εγγραφής· ο 6ος (προεγγεγραμμένες μεγάλου ίχνους) χρησιμοποιεί μεγαλύτερη ταχύτητα ταινίας 12,25 mm/sec. Η μαγνητική επίστρωση (σελ. 110): μαγνητική επίστρωση σωματιδίων μετάλλου εκτός από τις προεγγεγραμμένες κασέτες, που η ταινία έχει επίστρωση οξειδίου. Η κβάντιση ανά τρόπο (σελ. 111): γραμμική κβάντιση 16 ψηφίων στους κανονικούς, μη γραμμική κβάντιση 12 ψηφίων… στη λειτουργία μακράς διάρκειας (LP) και τεσσάρων καναλιών.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η λειτουργία των συστημάτων DAT έχει τυποποιηθεί σε έξι τρόπους. Ο πρώτος είναι ο κανονικός. Ο δεύτερος είναι προαιρετικός και συμβατός με τις δορυφορικές ψηφιακές ραδιοφωνικές εκπομπές. Ο τρίτος είναι προαιρετικός, μακράς διάρκειας. Ο τέταρτος είναι προαιρετικός, τεσσάρων καναλιών. Ο πέμπτος αφορά προεγγεγραμμένες κασέτες κανονικού ίχνους και ο έκτος προεγγεγραμμένες κασέτες μεγάλου ίχνους. Για κάθε τρόπο λειτουργίας ορίζονται ο αριθμός καναλιών, η συχνότητα δειγματοληψίας, ο αριθμός ψηφίων κβαντοποίησης, ο ρυθμός μετάδοσης, η διάρκεια εγγραφής, η ταχύτητα της ταινίας, η σχετική ταχύτητα, η ταχύτητα του τυμπάνου και το είδος της μαγνητικής επίστρωσης. Ο κανονικός τρόπος και οι περισσότεροι προαιρετικοί λειτουργούν με ρυθμό δύο κόμμα σαράντα έξι megabit ανά δευτερόλεπτο, ταχύτητα ταινίας οκτώ κόμμα δεκαπέντε χιλιοστά ανά δευτερόλεπτο και τύμπανο στις δύο χιλιάδες στροφές το λεπτό, ενώ ο τρόπος μακράς διάρκειας υποδιπλασιάζει τα μεγέθη αυτά, με ρυθμό ένα κόμμα είκοσι τρία megabit ανά δευτερόλεπτο και τύμπανο στις χίλιες στροφές, διπλασιάζοντας έτσι τη διάρκεια εγγραφής. Στους κανονικούς τρόπους χρησιμοποιείται γραμμική κβάντιση δεκαέξι ψηφίων, ενώ στη λειτουργία μακράς διάρκειας και στη λειτουργία τεσσάρων καναλιών μη γραμμική κβάντιση δώδεκα ψηφίων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 18 — Το κυριότερο πλεονέκτημα των συστημάτων ADAT

Ερώτηση: 18. Ποιο είναι το κυριότερο πλεονέκτημα των συστημάτων ADAT;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 112): το σύστημα αυτό κατασκευάσθηκε από την Εταιρεία Alesis και εγγράφει οκτώ κανάλια ψηφιακού ήχου σε μαγνητική ταινία τύπου S-VHS. Το κυριότερο πλεονέκτημα των συστημάτων ADAT σε σχέση με τα άλλα συστήματα ψηφιακού ήχου είναι η δυνατότητά τους να λειτουργούν δύο ή περισσότερα από αυτά μέχρι 16 σαν ένα σύστημα, το οποίο μας δίνει δυνατότητα ταυτόχρονης εγγραφής 16 έως 128 καναλιών.
```
   1 συσκευή ADAT  →   8 κανάλια
   2 συσκευές      →  16 κανάλια
   …
  16 συσκευές      → 128 κανάλια   (8 × 16)
```
Οι υπόλοιπες δυνατότητες (σελ. 112-113): γρήγορη προώθηση της ταινίας με ταχύτητα 20 φορές μεγαλύτερη από τη ταχύτητα αναπαραγωγής· γρήγορο τύλιγμα… 10 φορές μεγαλύτερη· ευκολόχρηστο πίνακα χειρισμού· λειτουργία παρακολούθησης εγγραφής, η οποία μας επιτρέπει να ακούμε το κανάλι, που εγγράφουμε· εύκολη επιλογή θέσης ταινίας για την εισαγωγή νέας εγγραφής· αυτόματη εύρεση θέσης ταινίας… 3 θέσεις της ταινίας, οι οποίες έχουν καθορισθεί εκ των προτέρων. Η ποιότητα (σελ. 113): τα συστήματα ADAT διαθέτουν ξεχωριστό μετατροπέα αναλογικού σήματος σε ψηφιακό για κάθε κανάλι, όπως και ξεχωριστό μετατροπέα ψηφιακού σήματος σε αναλογικό. Το γεγονός αυτό αυξάνει την ποιότητα του ψηφιακού ήχου. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά (πίνακας 3.6, σελ. 113): χρόνος εγγραφής και αναπαραγωγής 40 min, περιοχή συχνοτήτων 20 - 20.000 Hz, δυναμική περιοχή 103 dB, συχνότητα δειγματοληψίας 44.1, 48 kHz, αριθμός ψηφίων κβάντισης 16, 20, Wow & Flutter: πρακτικά αδύνατο να μετρηθεί.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το κυριότερο πλεονέκτημα των συστημάτων ADAT, τα οποία κατασκευάστηκαν από την εταιρεία Alesis και εγγράφουν οκτώ κανάλια ψηφιακού ήχου σε μαγνητική ταινία τύπου S-VHS, είναι η δυνατότητά τους να λειτουργούν δύο ή περισσότερα από αυτά, μέχρι δεκαέξι, σαν ένα ενιαίο σύστημα. Έτσι δίνεται δυνατότητα ταυτόχρονης εγγραφής από δεκαέξι έως εκατόν είκοσι οκτώ καναλιών, δηλαδή οκτώ κανάλια επί τον αριθμό των συνδεδεμένων συσκευών. Πέρα από αυτό, τα συστήματα ADAT διαθέτουν γρήγορη προώθηση της ταινίας με ταχύτητα είκοσι φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα αναπαραγωγής, γρήγορο τύλιγμα με ταχύτητα δέκα φορές μεγαλύτερη, ευκολόχρηστο πίνακα χειρισμού, λειτουργία παρακολούθησης εγγραφής που επιτρέπει να ακούμε το κανάλι που εγγράφουμε, εύκολη επιλογή θέσης ταινίας για την εισαγωγή νέας εγγραφής και αυτόματη εύρεση τριών προκαθορισμένων θέσεων της ταινίας. Επίσης διαθέτουν ξεχωριστό μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό και ψηφιακού σε αναλογικό για κάθε κανάλι, γεγονός που αυξάνει την ποιότητα του ψηφιακού ήχου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 19 — Οι συχνότητες δειγματοληψίας των συστημάτων ADAT

Ερώτηση: 19. Τι συχνότητες δειγματοληψίας χρησιμοποιούν τα συστήματα ADAT;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 113): χρησιμοποιεί συχνότητα δειγματοληψίας 48 ΚHz και 16 ψηφία ανά δείγμα. Η συχνότητα δειγματοληψίας μπορεί να ρυθμισθεί από τα 40,4 ΚHz μέχρι τα 50,85 ΚHz. Και ο πίνακας τεχνικών χαρακτηριστικών (πίνακας 3.6, σελ. 113): συχνότητα δειγματοληψίας 44.1, 48 kHz· αριθμό ψηφίων κβάντισης 16, 20.

Στοιχείο	Τιμή
Ονομαστική συχνότητα δειγματοληψίας	48 kHz
Δεύτερη τυποποιημένη τιμή	44,1 kHz
Περιοχή ρύθμισης	από τα 40,4 kHz μέχρι τα 50,85 kHz
Ψηφία ανά δείγμα	16 (ο πίνακας αναφέρει 16, 20)

Τα υπόλοιπα τεχνικά χαρακτηριστικά (πίνακας 3.6, σελ. 113): χρόνος εγγραφής και αναπαραγωγής 40 min· περιοχή συχνοτήτων 20 - 20.000 Hz· δυναμική περιοχή 103 dB· Wow & Flutter: πρακτικά αδύνατο να μετρηθεί. Το μέσο (σελ. 113): τα συστήματα ADAT εγγράφουν ψηφιακό σήμα στην ταινία της τυποποιημένης κασέτας S-VHS… μαγνητική ταινία πλάτους ½ ίντσας με μαγνητική επίστρωση σωματιδίων οξειδίου σιδήρου. Η μέγιστη διάρκεια εγγραφής είναι 40 min. Γιατί ρυθμίζεται η συχνότητα: η δυνατότητα ρύθμισης από 40,4 έως 50,85 kHz επιτρέπει τον συγχρονισμό πολλών συσκευών μεταξύ τους ή με άλλο εξοπλισμό του στούντιο, καθώς και μικρές μεταβολές του ύψους (pitch) της αναπαραγωγής.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα συστήματα ADAT χρησιμοποιούν ονομαστική συχνότητα δειγματοληψίας σαράντα οκτώ kilohertz με δεκαέξι ψηφία ανά δείγμα, ενώ ο πίνακας τεχνικών χαρακτηριστικών αναφέρει ως τυποποιημένες τιμές τα σαράντα τέσσερα κόμμα ένα και τα σαράντα οκτώ kilohertz, με αριθμό ψηφίων κβάντισης δεκαέξι ή είκοσι. Η συχνότητα δειγματοληψίας μπορεί να ρυθμιστεί από τα σαράντα κόμμα τέσσερα kilohertz μέχρι τα πενήντα κόμμα ογδόντα πέντε kilohertz, δυνατότητα που εξυπηρετεί τον συγχρονισμό πολλών συσκευών μεταξύ τους ή με άλλο εξοπλισμό του στούντιο. Τα υπόλοιπα τεχνικά χαρακτηριστικά είναι χρόνος εγγραφής και αναπαραγωγής σαράντα λεπτά, οκτώ κανάλια, περιοχή συχνοτήτων από είκοσι έως είκοσι χιλιάδες hertz, δυναμική περιοχή εκατόν τριών decibel και wow και flutter πρακτικά αδύνατο να μετρηθεί, ενώ ως μέσο χρησιμοποιείται η τυποποιημένη κασέτα S-VHS με ταινία πλάτους μισής ίντσας και επίστρωση σωματιδίων οξειδίου σιδήρου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 20 — Οι τύποι μικρού δίσκου στο εμπόριο

Ερώτηση: 20. Ποιοι τύποι μικρού δίσκου διατίθενται στο εμπόριο;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 117): υπάρχουν δύο είδη μικρών δίσκων, που θεωρητικά προσφέρουν την ίδια ποιότητα ήχου.

Τύπος	Χαρακτηριστικά (σελ. 117-118)
Ο προεγγεγραμμένος	έχει εγγράφει από τις δισκογραφικές εταιρείες και δεν μπορούμε να εγγράψουμε ή να διαγράψουμε δεδομένα. Είναι παρόμοιος με τον οπτικό δίσκο (CD-audio), γιατί έχει ίδια δομή, υλικά, οπτικές παραμέτρους και διάρκεια μουσικής 74 min· διαθέτει πίνακα περιεχομένων TOC (Table of contents), ο οποίος δεν μπορεί να μεταβληθεί
Ο επανεγγράψιμος	ο χρήστης μπορεί να εγγράψει ψηφιακό ήχο κατ' επανάληψη. Διαθέτει πίνακα περιεχομένων χρήστη UTOC (User Table Of Contents), στον οποίο μπορεί να εγγράψει πληροφορίες για τα μουσικά κομμάτια, όπως τίτλο, όνομα καλλιτέχνη, μέχρι 100 χαρακτήρες για κάθε τραγούδι

Τύπος

Χαρακτηριστικά (σελ. 117-118)

Ο προεγγεγραμμένος

έχει εγγράφει από τις δισκογραφικές εταιρείες και δεν μπορούμε να εγγράψουμε ή να διαγράψουμε δεδομένα. Είναι παρόμοιος με τον οπτικό δίσκο (CD-audio), γιατί έχει ίδια δομή, υλικά, οπτικές παραμέτρους και διάρκεια μουσικής 74 min· διαθέτει πίνακα περιεχομένων TOC (Table of contents), ο οποίος δεν μπορεί να μεταβληθεί

Ο επανεγγράψιμος

ο χρήστης μπορεί να εγγράψει ψηφιακό ήχο κατ' επανάληψη. Διαθέτει πίνακα περιεχομένων χρήστη UTOC (User Table Of Contents), στον οποίο μπορεί να εγγράψει πληροφορίες για τα μουσικά κομμάτια, όπως τίτλο, όνομα καλλιτέχνη, μέχρι 100 χαρακτήρες για κάθε τραγούδι

Ο επανεγγράψιμος αναλυτικά (σελ. 118): η εγγραφή γίνεται σε μαγνητικό-οπτικό υλικό από ειδικό κράμα σιδήρου, τερβίου και κοβαλτίου με χαμηλό σημείο Curie 185° C. Το υλικό αυτό έχει το πλεονέκτημα να απαιτεί χαμηλής έντασης μαγνητικό πεδίο για την εγγραφή των δεδομένων. Η μέθοδος εγγραφής, που εφαρμόζεται, ονομάζεται διαμόρφωση μαγνητικού πεδίου (Magnetic field modulation). Η μέθοδος αυτή προσφέρει μεγάλη διάρκεια εγγραφής και επιτρέπει μέχρι 1.000.000 εγγραφές. Πώς τους ξεχωρίζει η συσκευή (σελ. 119): για να μπορούν οι συσκευές μικρού δίσκου να αναπαράγουν και τα δύο είδη δίσκων, έχουν σύστημα ανάγνωσης διπλής λειτουργίας (Dual Function Pickup)… διαθέτει, όμως, αναλυτή δέσμης (Polarized beam splitter) και δύο δέκτες φωτός (Photo detectors). Ο αναλυτής δέσμης διαχωρίζει την ανακλώμενη δέσμη φωτός σε δύο δέσμες και από την σύγκριση της έντασης αυτών προκύπτει το είδος του δίσκου. Όταν οι δέσμες έχουν την ίδια ένταση, τότε έχουμε προεγγεγραμμένο δίσκο. Σε διαφορετική περίπτωση, έχουμε επανεγγράψιμο δίσκο. Οι κοινές διαστάσεις (σελ. 117): ο μικρός δίσκος έχει διάμετρο 64 mm, πάχος 1.2mm και τοποθετείται μέσα σε ειδική προστατευτική θήκη διαστάσεων 68mm μήκος, 72mm πλάτος και 5mm ύψος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στο εμπόριο διατίθενται δύο είδη μικρών δίσκων, τα οποία θεωρητικά προσφέρουν την ίδια ποιότητα ήχου. Ο πρώτος είναι ο προεγγεγραμμένος, ο οποίος έχει εγγραφεί από τις δισκογραφικές εταιρείες και δεν επιτρέπει στον χρήστη να εγγράψει ή να διαγράψει δεδομένα. Είναι παρόμοιος με τον οπτικό δίσκο ήχου, γιατί έχει ίδια δομή, υλικά, οπτικές παραμέτρους και διάρκεια μουσικής εβδομήντα τεσσάρων λεπτών, και διαθέτει πίνακα περιεχομένων ο οποίος δεν μπορεί να μεταβληθεί. Ο δεύτερος είναι ο επανεγγράψιμος, στον οποίο ο χρήστης μπορεί να εγγράψει ψηφιακό ήχο κατ' επανάληψη και ο οποίος διαθέτει πίνακα περιεχομένων χρήστη, όπου μπορούν να εγγραφούν πληροφορίες για τα μουσικά κομμάτια, όπως τίτλος και όνομα καλλιτέχνη, μέχρι εκατό χαρακτήρες για κάθε τραγούδι. Στον επανεγγράψιμο η εγγραφή γίνεται σε μαγνητικό οπτικό υλικό από ειδικό κράμα σιδήρου, τερβίου και κοβαλτίου με χαμηλό σημείο Curie εκατόν ογδόντα πέντε βαθμών, με τη μέθοδο της διαμόρφωσης μαγνητικού πεδίου, η οποία επιτρέπει μέχρι ένα εκατομμύριο εγγραφές. Οι συσκευές αναγνωρίζουν το είδος του δίσκου με σύστημα ανάγνωσης διπλής λειτουργίας, το οποίο διαθέτει αναλυτή δέσμης και δύο δέκτες φωτός: όταν οι δύο δέσμες έχουν την ίδια ένταση πρόκειται για προεγγεγραμμένο δίσκο, διαφορετικά για επανεγγράψιμο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 21 — Η ανάγνωση των προεγγεγραμμένων μικρών δίσκων

Ερώτηση: 21. Με ποιο τρόπο γίνεται η ανάγνωση των προεγγεγραμμένων μικρών δίσκων;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 117): ο προεγγεγραμμένος μικρός δίσκος αναπαράγεται ακριβώς με τον ίδιο τρόπο, όπως και ο οπτικός δίσκος. Όταν, δηλαδή, η δέσμη ακτινοβολίας του laser πέσει σε κοιλότητα, ανακλάται χάνοντας μέρος της ισχύος της, αυτό γίνεται αντιληπτό από το δέκτη της δέσμης και αντιστοιχεί στο δυαδικό ψηφίο 1. Όταν η δέσμη πέσει σε λεία επιφάνεια, έχουμε πλήρη ανάκλαση, αντιληπτή από το δέκτη και αντιστοιχεί στο δυαδικό ψηφίο 0.
```
   laser ──►  ΚΟΙΛΟΤΗΤΑ      → μερική ανάκλαση (απώλεια ισχύος) → ψηφίο 1
   laser ──►  ΛΕΙΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ → πλήρης ανάκλαση                  → ψηφίο 0
```
Σημείωση για τη σύμβαση των ψηφίων: στην περιγραφή του CD-ROM (σελ. 106) το βιβλίο δίνει την αντίστροφη αντιστοίχιση — η ανάγνωσή τους γίνεται με δέσμη ακτινοβολίας, η οποία, όταν πέφτει σε κοιλότητα, ανακλάται χάνοντας μέρος της ισχύος της… αντιστοιχεί, στην περίπτωση αυτή, το δυαδικό ψηφίο 0. Όταν η δέσμη πέσει σε νησίδα (λεία επιφάνεια), έχουμε πλήρη ανάκλαση… αντιστοιχεί το δυαδικό ψηφίο 1. Πρόκειται για εσωτερική ασυνέπεια του βιβλίου· το ουσιώδες, που είναι κοινό και στα δύο σημεία, είναι ότι η διάκριση των δύο ψηφίων γίνεται από τη διαφορά στην ένταση του ανακλώμενου φωτός ανάμεσα σε κοιλότητα και λεία επιφάνεια.

Το σύστημα ανάγνωσης (σελ. 105-106, 119): laser ημιαγωγού (διόδου), δέκτης φωτός (Photo detector) και σύστημα φακών και πρισμάτων· στις συσκευές MD υπάρχει σύστημα ανάγνωσης διπλής λειτουργίας (Dual Function Pickup) με αναλυτή δέσμης (Polarized beam splitter) και δύο δέκτες φωτός. Η διαφορά από τον επανεγγράψιμο (σελ. 118-119): στον επανεγγράψιμο η αναπαραγωγή των δεδομένων πραγματοποιείται με τη βοήθεια δέσμης ακτινοβολίας Laser, που στην περίπτωση αυτή έχει μικρότερη ισχύ… Η πόλωση της ανακλώμενης δέσμης αλλάζει με την επίδραση του μαγνητικού πεδίου των δεδομένων στο μαγνητικό-οπτικό στρώμα. Η αλλαγή της πόλωσης ονομάζεται φαινόμενο Kerr ή Faraday. Και η διαφορά περιεχομένου (σελ. 117): ο μικρός δίσκος περιέχει ψηφιακό ήχο με συμπίεση ATRACT, ενώ ο οπτικός χωρίς συμπίεση με κωδικοποίηση PCM.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι προεγγεγραμμένοι μικροί δίσκοι αναπαράγονται ακριβώς με τον ίδιο τρόπο όπως οι οπτικοί δίσκοι, δηλαδή οπτικά, με ανίχνευση της έντασης του ανακλώμενου φωτός. Όταν η δέσμη ακτινοβολίας του laser πέσει σε κοιλότητα, ανακλάται χάνοντας μέρος της ισχύος της, γεγονός που γίνεται αντιληπτό από τον δέκτη της δέσμης και αντιστοιχεί σε ένα δυαδικό ψηφίο, ενώ όταν πέσει σε λεία επιφάνεια έχουμε πλήρη ανάκλαση, η οποία αντιστοιχεί στο άλλο δυαδικό ψηφίο. Σημειώνεται ότι το βιβλίο δίνει στο σημείο αυτό την κοιλότητα ως ένα και τη λεία επιφάνεια ως μηδέν, ενώ στην περιγραφή του CD-ROM δίνει την αντίστροφη αντιστοίχιση· πρόκειται για εσωτερική ασυνέπεια, ενώ το ουσιώδες είναι ότι η διάκριση των δύο ψηφίων γίνεται από τη διαφορά στην ένταση του ανακλώμενου φωτός. Το σύστημα ανάγνωσης αποτελείται από laser ημιαγωγού, δέκτη φωτός και σύστημα φακών και πρισμάτων, ενώ οι συσκευές μικρού δίσκου διαθέτουν σύστημα ανάγνωσης διπλής λειτουργίας με αναλυτή δέσμης και δύο δέκτες φωτός, ώστε να αναπαράγουν και τα δύο είδη δίσκων. Αντίθετα, στους επανεγγράψιμους δίσκους η ανάγνωση γίνεται με δέσμη laser μικρότερης ισχύος και βασίζεται στην αλλαγή της πόλωσης του ανακλώμενου φωτός, δηλαδή στο φαινόμενο Kerr ή Faraday.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 22 — Αν οι εγγραφές στα Mini disc γίνονται με συμπίεση

Ερώτηση: 22. Στα συστήματα Mini disc οι εγγραφές γίνονται με συμπίεση ή όχι;

Απάντηση:

Η απάντηση: ναι, με συμπίεση.

Η τεκμηρίωση (σελ. 116): προσφέρει μέγιστη διάρκεια εγγραφής και αναπαραγωγής 74 min, που είναι ίδια με τις συσκευές οπτικού δίσκου (CD). Για να επιτύχει την ίδια διάρκεια μουσικής σε μικρότερο δίσκο, χρησιμοποιεί συμπίεση ψηφιακού ήχου. Η συμπίεση πραγματοποιείται από τον απωλεστικό αλγόριθμο ATRACT. Γιατί χρειάζεται (σελ. 121): στο μικρό δίσκο μπορούν να αποθηκευθούν το 1/5 των δεδομένων του οπτικού δίσκου. Επομένως, για να έχουμε την ίδια διάρκεια μουσικής με τον οπτικό δίσκο, δηλαδή 74 λεπτά, χρειάζεται να συμπιέσουμε το ρυθμό δεδομένων στο 1/5.
```
ΕΙΣΟΔΟΣ στο ATRACT :  1,4 Mbit/s   (44,1 kHz, 16 bit, stereo)
ΕΞΟΔΟΣ  από ATRACT :  292 Kbit/s   ⇒ συμπίεση ≈ 5:1
```
Πώς δουλεύει ο ATRACT (σελ. 121): Adaptive Transform Coding System — για τη μείωση του ρυθμού δεδομένων με ταυτόχρονη διατήρηση όμως της ποιότητας ήχου, ο αλγόριθμος αυτός χρησιμοποιεί αρχές της ψυχο-ακουστικής, όπως το κατώφλι ακουστότητας και την επικάλυψη (σκίαση) των ήχων (Masking effect). Ο ψηφιακός ήχος, που εισέρχεται στο σύστημα ATRACT, έχει συχνότητα δειγματοληψίας 44,1 kHz, αριθμό ψηφίων κβάντισης 16 και είναι στερεοφωνικός (Δύο κανάλια). Η αντίθεση με τον οπτικό δίσκο (σελ. 117): ο μικρός δίσκος περιέχει ψηφιακό ήχο με συμπίεση ATRACT, ενώ ο οπτικός χωρίς συμπίεση με κωδικοποίηση PCM. Και με το DAT (σελ. 108): το DAT είναι η μοναδική τυποποίηση ψηφιακού ήχου, που χρησιμοποιείται σε καταναλωτικά προϊόντα χωρίς συμπίεση δεδομένων. Η ποιότητα (σελ. 117): η ποιότητα ήχου, που προσφέρει, είναι πολύ καλή και πλησιάζει την ποιότητα των οπτικών δίσκων.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ναι, στα συστήματα Mini disc οι εγγραφές γίνονται με συμπίεση. Ο μικρός δίσκος προσφέρει μέγιστη διάρκεια εγγραφής και αναπαραγωγής εβδομήντα τεσσάρων λεπτών, όση δηλαδή και ο οπτικός δίσκος, όμως στον μικρό δίσκο μπορεί να αποθηκευτεί μόνο το ένα πέμπτο των δεδομένων του οπτικού. Για να επιτευχθεί λοιπόν η ίδια διάρκεια μουσικής σε μικρότερο δίσκο, χρειάζεται συμπίεση του ρυθμού δεδομένων στο ένα πέμπτο, η οποία πραγματοποιείται από τον απωλεστικό αλγόριθμο ATRAC. Ο ψηφιακός ήχος εισέρχεται στο σύστημα με ρυθμό δεδομένων ένα κόμμα τέσσερα megabit ανά δευτερόλεπτο, με συχνότητα δειγματοληψίας σαράντα τεσσάρων κόμμα ένα kilohertz, δεκαέξι ψηφία κβάντισης και δύο κανάλια, και εξέρχεται με ρυθμό διακόσια ενενήντα δύο kilobit ανά δευτερόλεπτο. Για τη μείωση του ρυθμού δεδομένων με ταυτόχρονη διατήρηση της ποιότητας, ο αλγόριθμος χρησιμοποιεί αρχές της ψυχοακουστικής, όπως το κατώφλι ακουστότητας και την επικάλυψη ή σκίαση των ήχων. Έτσι ο μικρός δίσκος περιέχει ψηφιακό ήχο με συμπίεση ATRAC, ενώ ο οπτικός δίσκος χωρίς συμπίεση με κωδικοποίηση PCM, ενώ και τα συστήματα DAT εγγράφουν χωρίς συμπίεση. Παρά τη συμπίεση, η ποιότητα ήχου του μικρού δίσκου είναι πολύ καλή και πλησιάζει την ποιότητα των οπτικών δίσκων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 23 — Η εγγραφή ψηφιακών δεδομένων στους σκληρούς δίσκους

Ερώτηση: 23. Με ποιο τρόπο γίνεται η εγγραφή ψηφιακών δεδομένων στους σκληρούς δίσκους;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 122): η εγγραφή ψηφιακών δεδομένων στους δίσκους γίνεται με τη βοήθεια της ηλεκτρομαγνητικής κεφαλής, η οποία μετατρέπει το ηλεκτρικό σήμα σε μαγνητικό. Ανάλογα με την τιμή 0 ή 1, που θέλουμε να εγγράφει στο δίσκο, διοχετεύεται στο πηνίο της κεφαλής ρεύμα αντίστοιχης φοράς, το οποίο δημιουργεί μαγνητικό πεδίο με συγκεκριμένη πολικότητα και το οποίο μαγνητίζει τη μαγνητική επίστρωση με την αντίστοιχη πολικότητα. Και η ανάγνωση (σελ. 122): κατά την αναπαραγωγή του ψηφιακού σήματος με το πέρασμα της κεφαλής από τη μαγνητισμένη περιοχή δημιουργείται στο πηνίο της ρεύμα με φορά, που εξαρτάται από την πολικότητα της μαγνήτισης. Έτσι, ανάλογα με τη φορά του ρεύματος έχουμε την ψηφιακή πληροφορία 0 ή 1.
```
ΕΓΓΡΑΦΗ:   ψηφίο 0/1 → ρεύμα αντίστοιχης φοράς στο πηνίο
                     → μαγνητικό πεδίο συγκεκριμένης πολικότητας
                     → μαγνήτιση της επίστρωσης

ΑΝΑΓΝΩΣΗ:  μαγνητισμένη περιοχή → επαγόμενο ρεύμα με φορά
                     → ψηφίο 0 ή 1
```
Η κατασκευή (σελ. 122): αποτελείται από δύο ή περισσότερους ομοαξονικούς δίσκους, που βρίσκονται σε μικρή απόσταση μεταξύ τους και περιστρέφονται με την ίδια γωνιακή ταχύτητα. Κατασκευάζονται από ελαφρύ και ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες υλικό (μεταλλικό ή κεραμικό κράμα) και στις επιφάνειές τους τοποθετείται μαγνητική επίστρωση. Η οργάνωση (σελ. 122): η επιφάνεια των μαγνητικών δίσκων χωρίζεται σε τροχιές και τομείς. Κάθε τομέας περιέχει σταθερό αριθμό bytes, ο οποίος κυμαίνεται από 512 bytes - 32 ΚΒ. Το σύνολο των δεδομένων, που αποθηκεύονται σε ένα τομέα, ονομάζεται ενότητα (block). Δύο ή περισσότεροι τομείς αποτελούν συστοιχία (cluster), η οποία αποτελεί τη μικρότερη μονάδα αποθήκευσης δεδομένων ενός προγράμματος. Η προσπέλαση (σελ. 122): υπάρχει μία μοναδική διεύθυνση για κάθε τομέα, η οποία αποτελείται από τον αριθμό της κεφαλής, τον αριθμό του κυλίνδρου ή της τροχιάς, και τον αριθμό του τομέα μέσα στο κύλινδρο. Η αναλογία με τη μαγνητική ταινία (σελ. 100-101): η αποθήκευση του σήματος γίνεται με τη μορφή παραμένοντος μαγνητισμού… Οι δύο στάθμες 0 και 1, του ψηφιακού σήματος αντιστοιχούν στις δύο πολικότητες του μαγνητισμού.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η εγγραφή ψηφιακών δεδομένων στους σκληρούς δίσκους γίνεται μαγνητικά, με τη βοήθεια της ηλεκτρομαγνητικής κεφαλής, η οποία μετατρέπει το ηλεκτρικό σήμα σε μαγνητικό. Ανάλογα με την τιμή μηδέν ή ένα που θέλουμε να εγγράψουμε, διοχετεύεται στο πηνίο της κεφαλής ρεύμα αντίστοιχης φοράς, το οποίο δημιουργεί μαγνητικό πεδίο συγκεκριμένης πολικότητας και μαγνητίζει τη μαγνητική επίστρωση του δίσκου με την αντίστοιχη πολικότητα. Κατά την ανάγνωση, με το πέρασμα της κεφαλής πάνω από τη μαγνητισμένη περιοχή, δημιουργείται στο πηνίο ρεύμα του οποίου η φορά εξαρτάται από την πολικότητα της μαγνήτισης, οπότε ανάλογα με τη φορά του ρεύματος προκύπτει η ψηφιακή πληροφορία μηδέν ή ένα. Ο σκληρός δίσκος αποτελείται από δύο ή περισσότερους ομοαξονικούς δίσκους από μεταλλικό ή κεραμικό κράμα με μαγνητική επίστρωση, οι οποίοι περιστρέφονται με την ίδια γωνιακή ταχύτητα. Η επιφάνειά τους χωρίζεται σε τροχιές και τομείς, με κάθε τομέα να περιέχει σταθερό αριθμό bytes από πεντακόσια δώδεκα bytes έως τριάντα δύο kilobytes, ενώ δύο ή περισσότεροι τομείς αποτελούν συστοιχία, που είναι η μικρότερη μονάδα αποθήκευσης δεδομένων ενός προγράμματος. Κάθε τομέας έχει μοναδική διεύθυνση, η οποία αποτελείται από τον αριθμό της κεφαλής, τον αριθμό του κυλίνδρου ή της τροχιάς και τον αριθμό του τομέα μέσα στον κύλινδρο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 24 — Η χωρητικότητα σκληρού δίσκου

Ερώτηση: 24. Τι ονομάζεται χωρητικότητα σκληρού δίσκου;

Απάντηση:

Ο ορισμός (σελ. 123): Χωρητικότητα αποθήκευσης: η χωρητικότητα μας δίνει τη μέγιστη αποθηκευτική ικανότητα του δίσκου σε bytes. Σήμερα, έχουμε δίσκους με χωρητικότητα της τάξης των 20 GB.

Οι μονάδες (σελ. 123): για να καταλάβουμε το μέγεθος της μονάδας GB, πρέπει να αναφέρουμε, ότι η μικρότερη μονάδα αποθήκευσης είναι το Byte. 1024 Byte = 1 KB, 1024 KB = 1 MB και 1024 KB = 1 GB. To 1024 αντιστοιχεί στο 2¹⁰.
```
   1 KB = 1024 Byte = 2¹⁰ Byte
   1 MB = 1024 KB
   1 GB = 1024 MB
```
Σημείωση: στο κείμενο του βιβλίου το τρίτο σκαλοπάτι τυπώνεται ως «1024 KB = 1 GB»· από την ίδια τη σειρά των μονάδων προκύπτει ότι το σωστό είναι 1024 MB = 1 GB — προφανές τυπογραφικό λάθος.

Το δεύτερο βασικό χαρακτηριστικό (σελ. 123): Ταχύτητα προσπέλασης: εκτός από τη χωρητικότητα των σκληρών δίσκων, πολύ μεγάλη σημασία έχει η ταχύτητα προσπέλασης δεδομένων. Όσο μικρότερος είναι αυτός ο αριθμός, τόσο πιο γρήγορα βρίσκει ο υπολογιστής τα αρχεία, που ζητάμε. Οι σημερινές ταχύτητες προσπέλασης στους σκληρούς δίσκους είναι της τάξης των 10 msec. Το πλαίσιο (σελ. 122): ο σκληρός δίσκος είναι η σημαντικότερη μονάδα αποθήκευσης δεδομένων στους σημερινούς υπολογιστές.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Χωρητικότητα ενός σκληρού δίσκου ονομάζεται η μέγιστη αποθηκευτική του ικανότητα, εκφρασμένη σε bytes. Κατά το βιβλίο, οι δίσκοι της εποχής του έχουν χωρητικότητα της τάξης των είκοσι gigabytes. Η μικρότερη μονάδα αποθήκευσης είναι το byte, ενώ χίλια είκοσι τέσσερα bytes αποτελούν ένα kilobyte, χίλια είκοσι τέσσερα kilobytes ένα megabyte και χίλια είκοσι τέσσερα megabytes ένα gigabyte, με το χίλια είκοσι τέσσερα να αντιστοιχεί στο δύο εις την δεκάτη. Σημειώνεται ότι στο κείμενο του βιβλίου το τελευταίο σκαλοπάτι τυπώνεται εσφαλμένα ως χίλια είκοσι τέσσερα kilobytes ίσον ένα gigabyte, προφανές τυπογραφικό λάθος. Εκτός από τη χωρητικότητα, πολύ μεγάλη σημασία έχει και η ταχύτητα προσπέλασης των δεδομένων: όσο μικρότερος είναι ο χρόνος αυτός, τόσο πιο γρήγορα εντοπίζει ο υπολογιστής τα αρχεία που ζητάμε, με τις τιμές να είναι της τάξης των δέκα χιλιοστών του δευτερολέπτου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 25 — Ψηφιακές και αναλογικές συσκευές μίξης

Ερώτηση: 25. Σε τι διαφέρουν οι ψηφιακές συσκευές μίξης από τις αναλογικές.

Απάντηση:

Ο κοινός ρόλος (σελ. 123): η κονσόλα ελέγχου του ήχου είναι το κεντρικό σημείο συντονισμού για όλα τα σήματα ήχου στο τηλεοπτικό πρόγραμμα. Όλες οι πηγές ήχου, όπως μικρόφωνα, αναλογικές και ψηφιακές συσκευές ήχου αποτελούν εισόδους της κονσόλας. Στη κονσόλα οι διάφοροι είσοδοι ρυθμίζονται, αναμιγνύονται και επεξεργάζονται και μετά εξέρχονται και κατευθύνονται στους σταθμούς εκπομπής, τα βίντεο και τις συσκευές εγγραφής ήχου.

Η διαφορά (σελ. 123): οι κονσόλες ήχου διαφέρουν σε μέγεθος, διαμόρφωση, τεχνολογία και διακρίνονται σε: Αναλογικές… [και] Ψηφιακές. Έχουν τις ίδιες βασικές λειτουργίες με τις αναλογικές, όμως ο ψηφιακός έλεγχος, που διαθέτουν, τους επιτρέπει την αυτοματοποίηση των λειτουργιών. Δηλαδή, μπορούμε να κάνουμε διάφορες μίξεις με ρυθμίσεις έντασης και ισοστάθμισης, να αποθηκεύσουμε τις ρυθμίσεις αυτές και να τις ανακαλέσουμε, όποτε τις χρειαζόμαστε. Προσφέρουν μεγαλύτερη ευκολία και ελαστικότητα στο χειρισμό, καθώς και περισσότερες δυνατότητες, όπως:

#	Επιπλέον δυνατότητα (σελ. 123)
1	έλεγχο από Ηλεκτρονικό Υπολογιστή μέσω ειδικού προγράμματος
2	βιβλιοθήκες ισοστάθμισης, στις οποίες μπορούμε να αποθηκεύσουμε επιλογές ισοστάθμισης και να τις ανακαλέσουμε, όποτε τις χρειαζόμαστε
3	βιβλιοθήκες εφφέ, στις οποίες μπορούμε να αποθηκεύσομε εφφέ και να τα ανακαλέσουμε
4	επεξεργαστές εφφέ

Οι είσοδοι-έξοδοι (σελ. 123): για την επικοινωνία με τις συσκευές ήχου διαθέτει αναλογικές και ψηφιακές εισόδους και εξόδους με ρύθμιση της στάθμης. Επίσης, διαθέτουν και συνδετήρα για σύνδεση με υπολογιστή.

Το προηγούμενο στάδιο της εξέλιξης (κεφ. 1, σελ. 39): και οι αναλογικές κονσόλες είχαν αρχίσει να συνεργάζονται με υπολογιστή — οι σύγχρονες κονσόλες διαθέτουν ηλεκτρονικό υπολογιστή και πρόγραμμα με το οποίο είναι δυνατή η προρύθμιση, ή ανάκληση ή και η ενεργοποίηση διαφόρων λειτουργιών για τη ρύθμιση του ήχου — στις ψηφιακές όμως η αυτοματοποίηση είναι εγγενής, αφού ο έλεγχος γίνεται στο ψηφιακό πεδίο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι ψηφιακές συσκευές μίξης έχουν τις ίδιες βασικές λειτουργίες με τις αναλογικές, δηλαδή δέχονται ως εισόδους όλες τις πηγές ήχου, τις ρυθμίζουν, τις αναμιγνύουν και τις επεξεργάζονται και στη συνέχεια οδηγούν το αποτέλεσμα στους σταθμούς εκπομπής, στα βίντεο και στις συσκευές εγγραφής ήχου. Η διαφορά τους είναι ότι ο ψηφιακός έλεγχος που διαθέτουν τους επιτρέπει την αυτοματοποίηση των λειτουργιών: μπορούμε να κάνουμε διάφορες μίξεις με ρυθμίσεις έντασης και ισοστάθμισης, να αποθηκεύσουμε τις ρυθμίσεις αυτές και να τις ανακαλέσουμε όποτε τις χρειαζόμαστε. Έτσι προσφέρουν μεγαλύτερη ευκολία και ελαστικότητα στον χειρισμό, καθώς και περισσότερες δυνατότητες, όπως έλεγχο από ηλεκτρονικό υπολογιστή μέσω ειδικού προγράμματος, βιβλιοθήκες ισοστάθμισης όπου αποθηκεύονται και ανακαλούνται επιλογές ισοστάθμισης, βιβλιοθήκες εφέ και επεξεργαστές εφέ. Για την επικοινωνία με τις υπόλοιπες συσκευές διαθέτουν τόσο αναλογικές όσο και ψηφιακές εισόδους και εξόδους με ρύθμιση της στάθμης, καθώς και συνδετήρα για σύνδεση με υπολογιστή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Προηγούμενο Στοιχείο

Επιστροφή στην Ενότητα

Επόμενο Στοιχείο