...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Отметим, что восстановленная таким путем кривая непрерывного тока несколько отличается от той, которая была получена на клеммах микрофона: она имеет плоские ступеньки между отсчетными значениями. Можно сказать, что процесс взятия отсчетных значений и последующего восстановления непрерывной кривой пока микрофона сопровождается специфическими искажениями, которые могут повлиять на качество воспроизведения звука. Однако на практике для восстановления тока используют не конденсатор, а более сложные схемы, делающие форму восстановленного тока похожей на форму исходного тока и тем самым сводящие на нет действия указанных искажений.

Нельзя не сказать еще об одном виде искажений, появляющихся при переводе отсчетного значения тока в двоичный код. Так, если кодированию подвергается отсчетное значение 21,7 мА, кодер все равно выдает код 10101, как и в случае целого значения 21 мА. Это и понятно, поскольку "взвешивание" проводилось с точностью до 1 мА — "веса" самой меньшей "электрической гири". Такое округление чисел в технике называется квантование, а разница между отсчетным значением тока и величиной, набираемой двоичным кодом, — ошибка квантования.

Однако и искажения, вызванные ошибками квантования, можно если и не исключить совсем, то, по крайней мере, значительно уменьшить. Пусть, например, самая маленькая "электрическая гиря" будет иметь "вес" 0,125 мА. Тогда, взяв восемь "гирь", соответствующие 16; 8; 4; 2; 1; 0.5; 0,25; 0,125 мА, можно будет "взвешивать" отсчетные значения тока с точностью до 0,125 мА. При этом число 21 представится 8-разрядным двоичным кодом 10101000, а число 21,7 кодом 10101101, где последние три цифры означают добавку 0,625 к числу 21. Применение же 12-разрядного двоичного кода позволит вместо числа 21,7 набрать весьма близкое к нему число 21,692 1895.

Успехи в развитии интегральной микросхемотехники позволили объединить в корпусе одной небольшой микросхемы электронный ключ и кодер. Эта микросхема выполняет преобразование непрерывной (часто говорят аналоговой) электрической величины в двоичный цифровой код и известна под названием аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Выпускаются АЦП с 8-, 10- и 12-разрядными двоичными кодами. Существуют и микросхемы, преобразующие двоичные 8-, 10- или 12-разрядные коды в непрерывный (аналоговый) сигнал. Их называют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП).

Подключив к микрофону АЦП, можно записать речь, музыку и другие окружающие нас звуки в электронную память. Таким путем нетрудно "законсервировать" и сохранить для потомков голоса знаменитых певцов, артистов, исполнение музыкальных произведений талантливыми музыкантами, голоса птиц и животных, занесенных в "Красную книгу" или исчезающих с лица Земли… Эта кладовая будет поистине бесценна.

Цифровую информацию, извлеченную из памяти, всегда можно превратить в звук. Для этого ее нужно с помощью ЦАП преобразовать в непрерывный ток, а подключенный к ЦАП громкоговоритель точно так же, как "электрическая гортань" Белла, воспроизведет звуковые волны.

Интересно подсчитать, какой объем памяти потребуется для записи одной секунды разговорной речи. Определить это нетрудно. За секунду АЦП измеряет ток микрофона 8 000 раз. В 10-разрядном АЦП каждое измеренное значение тока представляется двоичным словом из 10 бит, значит, для записи отрезка речи "длиной" всего 1 с нужна память объемом 80000 бит.

Заметим, что в интегральную микросхему с объемом памяти 30∙10⁹ бит (помните, мы подсчитали, что в нее помещается 3 000 томов А. Дюма) можно записать около 100 часов непрерывного разговора!

Запись человеческого голоса в электронную память нужна не только в целях сохранения его для потомков. Практическое применение нашли "говорящие" автоответчики на телефонных станциях, в кинотеатрах, в банках, на предприятиях промышленности. Рядом зарубежных фирм выпущены электронные переводчики для туристов. Достаточно вначале нажать на нем клавишу с обозначением языка, на который вы хотите перевести свой вопрос, а потом произнести и саму фразу. Через несколько секунд искусственный голос повторит ваш вопрос на нужном вам языке.