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Ancho de banda de la toma de auriculares/micrófono (5)
20Khz es prácticamente el máximo en cualquier circuito destinado a transmitir audio, porque es prácticamente la parte superior de la respuesta de frecuencia del oído humano. Dado el límite de Nyquist, probablemente estés viendo tops de 10Kb / seg. Por supuesto, Back In The Day (TM), pensamos que 9600b / s era de alta velocidad, por lo que podría ser lo suficientemente bueno. Y sí, podrías duplicarlo usando la salida estéreo.
Me interesé en esto después de ver a Square usar el conector para auriculares del iPhone para enviar datos de la tarjeta de crédito.
¿Cuál es el ancho de banda promedio de la toma de auriculares en el iPhone, computadora portátil promedio y dispositivo móvil promedio?
¿Se puede duplicar enviando diferentes flujos de datos en los diferentes canales (izquierda / derecha)?
El máximo de dispositivo de audio típico es 48 KHz estéreo, muchos dispositivos pueden manejar 96 Khz.
Pero, por supuesto, lo que sale de la toma de auriculares es analógico, no digital, y se ejecuta a través de algunos filtros a la salida, por lo que es una forma de modulación de tono. Es posible que exista cierta interferencia entre los canales estéreo; la cantidad de interferencia será muy dependiente del dispositivo.
Los módems telefónicos de estilo antiguo podrían enviar 9600 baudios a través de líneas analógicas estándar que ni siquiera son tan limpias como la típica toma de auriculares. Y eso es MONO. Pensaría que podría obtener 2400 baudios por canal sin trabajar demasiado.
Es posible que puedas llegar hasta 100K baudios si fueras muy inteligente en el procesamiento de señales. Los sistemas de validación de tarjetas de crédito se diseñaron para funcionar a 2400 baudios mono la última vez que los miré. No me sorprendería si todavía se les diera cuánta inercia hay en los sistemas de punto de compra.
He reunido una biblioteca para responder esta pregunta por mí mismo. El iPhone tiene un corte bastante típico de alrededor de 20kHz, por lo que la velocidad de datos que puede alcanzar solo depende de qué tan bueno sea su SNR. La teoría relevante es el límite de Shannon-Nyquist. Me las arreglé para alcanzar aproximadamente 64 kbps con esta biblioteca, y creo que más es posible con un mejor ajuste
Si desea ver la biblioteca, es https://github.com/quiet/quiet Demostración en vivo: https://quiet.github.io/quiet-js/lab.html
No estoy seguro de si esto es correcto para todos los sistemas, pero casi todos, si no todos, los sistemas de muestreo utilizan un sistema de modulación delta de 1 bit que probablemente está integrado en el conjunto de chips dsp en la mayoría de las unidades portátiles. La reducción (cambiando 1 bit a 16,20 o 24 bit) se realiza en el software y también lo hacen los filtros anti-aliasing. Tenga en cuenta que estos chips dfp se están optimizando a través de hardware para reducir el consumo de energía, por lo que puede haber un límite a lo que podrían producir a través del software.
En lo que respecta a las limitaciones de nyquist, estas no entran realmente en contexto al transferir información digital a través de rutas de datos bien controladas. Si observa los módems y la forma en que transmiten la información, usan una gran cantidad de DSP para enviar un mayor ancho de banda mediante el cambio de fase, que observa el desplazamiento de fase relativo a la sincronización de la señal de la portadora y puede diferenciar incrementos mucho más pequeños la duplicación normal del límite nyquist (muestreo a 44 khz mientras se produce a datos a 20 khz), por lo que la dsp puede ver un cambio de 10 o 20 grados en la frecuencia de la portadora en comparación con el cambio de 180 grados. esto es porque tienes una señal de referencia para comparar.
Además, el flujo de datos está codificado en todo el espectro de banda ancha, lo que aumenta la densidad en un grupo completo (consulte a jesse russell para banda ancha y a Hedy Lamarr en espectro expandido)
Mi laptop hace 192khz a 24 bit (dell xrs / 14z) o eso dicen. Por lo general, transfiero mi audio a través de la conexión de red a mi PC principal del estudio, que tiene una óptica ADAT a una unidad remota, por lo que obtengo niveles superiores de ruido y interferencia. Las computadoras portátiles y los teléfonos inteligentes están llenos de ruido digital y son físicamente demasiado pequeños para reducir estos problemas. Hasta que obtienen audífonos digitales (no es probable que sea pronto), entonces uno tiene que usar sistemas discretos como lo hacen en un estudio de grabación profesional.
Un problema es el ancho de banda de los cables de audio, que no voy a entrar aquí. En cuanto a los puertos de audio, asuma una tarjeta de sonido con una frecuencia de muestreo máxima de 44.100 o 48.000 muestras / s a 16 bits / muestra / canal, lo que da como resultado un ancho de banda máximo de 22.05 o 24 kHz (básicamente un resultado del teorema de muestreo de Nyquist-Shannon) . aunque para el muestreo de sonido, la señal muestreada también tendría que ser de amplitud continua para que se aplique este teorema) y una velocidad de transferencia de 176.4 o 192 kBps para estéreo.
Según Studio Six Digital , la entrada de línea en el iPhone admite una frecuencia de muestreo máxima de 48 kHz. El micrófono de la versión 3G también funciona a 48 kHz, mientras que el micrófono de la primera generación del iPhone se muestra a 8 kHz. No he podido encontrar especificaciones de profundidad de bits para el iPhone, pero creo que utiliza muestras de 16 bits. Muestras de 24 bits es la otra posibilidad.
Según Fortuny en los foros de Apple , que estaba citando una nota de desarrollador de Apple Audio, la entrada de línea en una MacBook admite muestras de hasta 24 bits con una frecuencia de muestreo de 96 kHz, para una velocidad de datos de 576 kBps. La página de los Puertos Externos y del Conector del MacBook de Apple muestra la frecuencia de muestreo máxima en 192 kHz, pero es posible que lo hayan cambiado con la frecuencia de muestreo máxima para audio digital usando el puerto óptico.
Para una comparación de velocidad , los sistemas telefónicos tenían una frecuencia de muestreo de 8 kHz a 8 bits / muestra mono, lo que daba como resultado una velocidad de datos máxima de 8 kbps. FM tiene una frecuencia de muestreo de 22,05 kHz a 16 bits / muestra / canal y es estéreo, lo que da como resultado una velocidad de datos de 88,2 kBps.
Por supuesto, los cálculos anteriores ignoran el problema de sincronizar el flujo de datos y la detección y corrección de errores, todo lo cual consumirá una parte de la señal.