Page 5 - 6858

Подаючи електричний сигнал з виходу мікрофону на вхід звукової плати комп'ютера, корисно уявляти собі,
як аналоговий сигнал перетвориться в дискретний, і як потім дискретний сигнал перетвориться в послідовність
чисел. У даному розділі ми розглянемо перший етап – перетворення аналогового сигналу в дискретний. Таке
перетворення прийнято називати «дискретизацією».
Можливі варіанти сигналів показані на рис. 1. Сигнал, зображений на рис. 1.а, називатимемо початковим
аналоговим. На мал. 0.б представлена дискретна версія початкового сигналу, що зазвичай іменується даними,
оцифрованими природним способом, або даними з амплітудно-імпульсною модуляцією (pulse amplitude modulation —
РАМ). Дані на рис.1.б ще несумісні з цифровою системою, оскільки амплітуда кожної природної вибірки все ще
може приймати нескінченну безліч можливих значень, а цифрова система працює з кінцевим набором значень. На
рис. 1.в і рис.1.г показано представлення початкового сигналу такими дискретними імпульсами, вершина яких
плоска. Якщо значення імпульсів утворюють незліченну множину, вони називаються дискретними відліками. Далі ці
імпульси можна подати на пристрій квантування, що перетворює імпульси так, що їх значення утворюють рахункову
множину, - такі імпульси називаються квантованими відліками. Дані в такому форматі сумісні з цифровою
системою.

Рис. 1.1 Початкові дані в системі координат "час-амплітуда ":
а) початковий аналоговий сигнал; 6) дані в природній дискретизації;
в) квантовані вибірки; г) вибірка-зберігання
Імпульси рис. 1.г відрізняються від імпульсів рис. 1.в тим, що повністю заповнюють проміжок між
моментами оновлення значення сигналу. Такий спосіб дискретизації, що іменується «вибірка-зберігання [3]»,
найбільш ефективний з погляду перешкодостійкості.
Моделювання дискретних сигналів в Matlab
Генерувати сигнали в Matlab можна трьома способами:
 у діалоговому режимі, за допомогою послідовності команд в командному вікні;
 у автоматичному режимі, шляхом створення і запуску на виконання m-скрипта;
 у автоматичному режимі, шляхом створення і виклику m-функции.

Генерування сигналів в діалоговому режимі. Цей спосіб найбільш трудомісткий, оскільки вимагає
кожну команду набирати з клавіатури в командному вікні. Щоб підвищити продуктивність праці, можна всю
послідовність команд заздалегідь набрати в будь-якому текстовому редакторові (звичайно це Notebook або Word),
а потім, скопіювавши текст в буферну пам'ять (Clipboard), вставити його в командне вікно. Недолік цього
способу в тому, що необхідно одночасно тримати активними дві програми – Matlab і текстовий редактор. Гідність
даного способу виявляється тоді, коли роботу в Matlab проводять, слідуючи якійсь інструкції, в якій теоретичні
відомості чергуються з практичними завданнями у вигляді фрагментів текстів m-скриптов. Такий стиль роботи
типовий, наприклад, при проведенні лабораторних робіт [1].
Наприклад, так виглядає в текстовому редакторові послідовність команд генерування N відліків
тонального сигналу амплітудою A, частотою f0, початковою фазою Fi0, з частотою дискретизації fs:
% гармонійний сигнал
A=1; f0=100; Fi0=pi/2; fs=1000; N=20; % параметри сигналу
t=(0:N-1) /fs; % моменти часу
s=A*sin(2*pi*f0*t+Fi0); % обчислення відліків сигналу
plot(t,s) % виведення графіка
title('Гармонійний сигнал') % заголовок
xlabel('ЧАС, з'); ylabel('Рівень'); % написи уздовж осей
grid on % координатнаЯ сітка
Отриманий графік відображається в спеціальному вікні з написом Figure #1 (якщо це перший графік, що
будується). Графік зручно зберігати шляхом експорту в економному форматі *.jpg (рис.2).
5