Як саме AM / FM переносить звук і голос?

Практично кожен підручник з модуляції AM / FM показує модулюючий сигнал як щось на зразок простого тону або безперервної синусоїди. Тепер це просто, і для AM ви просто накладаєте модулюючий сигнал над хвилею несучої як конверт, так і вуаля, а для FM ви постійно і послідовно змінюєте частоту. але, схоже, ніхто не вказує на очевидну проблему ... Голос має як висоту, тобто частоту, так і гучність, які є двома окремими аналоговими потоками даних. Жоден підручник чи пояснення я не бачив, а потім робить наступний, яскраво необхідний крок, щоб пояснити, як обидва аспекти передаються по радіо-схемам, які, мабуть, можуть приймати лише одну ступінь варіації, тобто амплітуду для AM або частоту для FM.

TL; DR:

1. Яким чином модуляція AM або FM, кожна з яких має лише одну модульовану змінну, несе як висоту, так і гучність голосу, які є щонайменше двома різними аналоговими потоками даних?

2. Чому начебто абсолютно ніхто не займається цим кричущим питанням у будь-яких навчальних посібниках / відео / записах на радіомодуляції?

Голос має як висоту, тобто частоту, так і гучність, які є двома окремими аналоговими потоками даних.

Ні. Голос передається спочатку як один аналоговий «потік» хвиль звукового тиску, в якому амплітуда зміни тиску повітря відповідає гучності (в цей момент), а швидкість зміни дає висоту.

Немає підручника ... поясніть [s], як обидва аспекти передаються по радіо-схемам, які, мабуть, можуть приймати лише одну ступінь варіації, ...

Схеми модуляції AM та FM є аналоговими і називаються аналоговими, оскільки модуляція є аналогічною ( прикметник , порівнянна в певних аспектах, як правило, таким чином, що робить більш зрозумілим характер порівняння) з оригінальним сигналом - голосом чи музикою.

Але мені також цікаво, чому це наступне очевидне запитання, яке ніколи не виникає перед людьми, що роблять ці підручники та пояснення, і відповіді не легко знайти там, як я безрезультатно шукав.

Можливо, є можливість для вас там, коли ви це зрозумієте.

Підручники демонструють результати за допомогою синусоїдальних сигналів, оскільки в іншому випадку неможливо побачити модуляцію складного сигналу в розумному масштабі на діаграмі.

Малюнок 1. Спрощений аналіз стандартної АМ з Вікіпедії дещо докладно описує те, що ви запитуєте.

Зауважте на ілюстрації, що форма хвилі не є синусоїдальною, а є довільною формою хвилі. Зауважте також, що амплітудна модуляція якраз слідує за сигнальною хвилею. Не багато чого в цьому. Мікрофон перетворить голос в аналоговий електричний сигнал, і модулятор буде модулювати несучий аналогічно.

Забудьте про радіо - як ви думаєте, як голос передається по проводу, у якого є лише "напруга" - знову ж таки, одна змінна?

Справа в тому, що "крок" і "амплітуда" - це абстрактні параметри однозначної функції часу. Насправді на один провід можна накладати багато різних сигналів з різною частотою. Кожен компонент такої складної форми хвилі має свою частоту, фазу та амплітуду, але ми все ще можемо їх розрізнити.

Можна перетворити напругу в амплітуду в AM передавачі та перетворити його на частоту в FM-передавачі. В обох випадках сигнал може бути перетворений приймачем назад у репліку тієї ж форми хвилі напруги, яка створила модуляцію в першу чергу.

Тож якщо ви вірите, що голос (і музика, з цього приводу) може передаватися по дроту, це просто простір для передачі його як радіосигналу.

Звук - це лише одновимірний змінюється часом сигнал. Мікрофони по суті безперервно відстежують коливання тиску повітря. У будь-який момент часу це є єдине значення. Це значення - це те, що «модулюється» на носії.

Цей одновимірний змінний у часі сигнал несе в собі інформацію про гучність та висоту. Він може насправді містити інформацію про гучність та висоту звуку для багатьох різних голосів одночасно, або багатьох музичних інструментів одночасно тощо тощо.

Голос має як висоту, тобто частоту, так і гучність, які є двома окремими аналоговими потоками даних.

Існує більше двох, повністю залежить від того, як ви сприймаєте / аналізуєте її, і що ще відбувається, на трасі. У пісні My Bloody Valentine може бути сотні , у потоках є потоки, і вони йдуть до 11.

Що робити, якщо ми змусили їх усіх вписатись в один потік даних?

Тому що саме так відбувається, коли всі ці речі потрапляють у середовище повітря , що є природженим середовищем для всіх звуків. Він може обробляти лише один потік даних , тому стиснення змушене.

Коли ми вставляємо мікрофон у цьому повітрі і отримуємо форму хвилі, ми отримуємо єдиний потік даних. Відокремити дивовижний трель Білліда М'ясника в хорі від того, що її фазовий компресор MP-41 (особливо) зробив для своєї гітари серед 16-ти інших педалей ефектів у стеці ... Це неможливо. Тому що стільки унікальності було втрачено при стисненні в той єдиний потік.

І все-таки, це музика, і ми її любимо.

Цей мікрофонний потік - це те, що кодується в AM або FM. Ось що ви пропустили.

Я ігнорую стерео , це сама справа.

У простій системі АМ переданий сигнал є чимось подібним

$m(t)$

$m(t)$

$m(t)$$m(t)$

А якщо ви хочете музичного звукового сигналу, ви збираєте разом кілька тонів з різними частотами та амплітудами та змінюєте їх мелодійно.

Голос має як висоту, тобто частоту, так і гучність, які є двома окремими аналоговими потоками даних.

"Піт" / "частота", "гучність" / "амплітуда". Ці слова належать до моделі, яку ми побудуємо для розуміння звуку / голосу / музики та слуху людини. Але багато явищ можна змоделювати та зрозуміти на різних рівнях - іноді, на багатьох рівнях.

Інший спосіб описати звук - це одна кількість звукового тиску , яка змінюється в залежності від часу. (Дивіться відповідь Дейва Твіда ). Звуковий тиск - це концепція, що належить до нижчого рівня / більш примітивної моделі. Це також кількість, яку передає модуляція AM або FM.

Чому абсолютно ніхто, здається, не займається цим кричущим питанням ...?

ІМО, авторам та викладачам дуже часто зосереджуватись на навчанні однієї конкретної моделі якогось явища, і вони втрачають слід від того, що існують інші моделі та інші рівні розуміння. Хтось, кому головний інтерес, це розуміння того, як людський мозок обробляє мову чи музику, може мати зовсім інше розуміння того, що звук "насправді є" порівняно з тим, хто зацікавлений у розробці радіо. І якщо вони обоє досить закриті, вони можуть мати гарячий аргумент щодо того, хто з них "правильний".

Жоден з них не підходить. Звук насправді не те, що говорить один із них. Звук - це саме те, що він є, і у них є різні способи його розуміння.

Було зазначено, що миттєвий рівень сигналу є лише одновимірною змінною за часом. То чому б це турбувати синусоїди? Оскільки як AM, так і FM використовуються для передачі смуги з обмеженою смугою сигналу несучої високої частоти, а найпростіший обмежений діапазоном сигнал є синусоїдальним сигналом, оскільки він має лише одну частоту. AM досить простий щодо поширення частоти (і ви можете подвоїти потужність, використовуючи модуляцію бічної смуги), тоді як FM є досить нечітким і передбачає розподіл рису, при цьому частотна частота частково залежить від глибини модуляції.

У будь-якому випадку, найпростішим сигналом для аналізу комбінації несучої частоти та обмеженого смугою сигналу залишається синусоїдальний сигнал.

Ще не сказано, як це робить FM. Величина відхилення частоти від несучої частоти відповідає амплітуді. Більш висока частота - позитивна амплітуда, нижча - негативна амплітуда. Швидкість зміни FM-сигналу відповідає частоті.

Стаття Wiki включає рухоме зображення як для AM, так і для FM.

https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency_modulation

На додаток до існуючих відповідей, які вказують на принципове неправильне уявлення про сигнали загалом, дозвольте мені щось зазначити. Ви пишете:

Практично кожен підручник з модуляції AM / FM показує модулюючий сигнал як щось на зразок простого тону або безперервної синусоїди

Так, і це абсолютно добре без втрати узагальнення завдяки теоремі Фур'є , згідно з якою більшість сигналів, які нас цікавлять, можна виразити як суму синусів.

Тоді (квазі) лінійність наших пристроїв дозволяє допустити міркування про прості синуси, гарантуючи, що все буде працювати навіть за наявності більш складних сигналів - лінійність по суті означає, що подача суми синусів на пристрій - це те саме, що підсумовувати результати подачі n синусів до n пристроїв.

Я згоден з вами, що є дві окремі інформаційні компоненти звукових хвиль, висота (частота) та гучність (амплітуда).

Як показано на фіг.1 відповіді Транзистора, звукова хвиля не тільки змінюється по амплітуді , але і змінюється по частоті . Амплітуда звуку модулює амплітуду носія, в той час як його частота модулює частоту носія. Тож носій також має обидві інформаційні компоненти звукової хвилі. Після того, як перевізник є демодуляції обидві інформаційні компоненти вихідної звукової хвилі відновлюються.
Сподіваємось, це пояснює ваше нерозуміння можливостей перевізника та дає зрозуміти, що він має два (не один) ступінь мінливості.