Bagaimana tepatnya AM / FM membawa nada dan kenyaringan suara?

Hampir setiap tutorial tentang modulasi AM / FM menunjukkan sinyal modulasi sebagai sesuatu seperti nada sederhana atau gelombang sinus kontinu. Nah, itu mudah, dan untuk AM Anda hanya menempatkan sinyal modulasi di atas gelombang pembawa sebagai amplop, dan voila, dan untuk FM Anda secara terus-menerus dan konsisten memvariasikan frekuensi. tetapi tampaknya tidak ada yang menunjukkan masalah yang jelas ... Suara memiliki nada, yaitu frekuensi, dan kenyaringan, yang merupakan dua aliran data analog yang terpisah. Tidak ada tutorial atau penjelasan yang saya lihat kemudian mengambil langkah selanjutnya, yang sangat diperlukan, untuk menjelaskan bagaimana kedua aspek ditransmisikan melalui skema radio yang tampaknya hanya dapat mengambil satu derajat variasi, yaitu amplitudo untuk AM atau frekuensi untuk FM.

TL; DR:

1. Bagaimana modulasi AM atau FM, yang masing-masing hanya memiliki satu variabel yang dapat dimodulasi, membawa pitch dan kenyaringan suara, yang setidaknya merupakan dua aliran data analog yang berbeda?

2. Mengapa benar-benar tidak ada orang yang menjawab pertanyaan mencolok ini dalam setiap tutorial / video / penulisan di modulasi radio?

Suara memiliki nada, yaitu frekuensi, dan kenyaringan, yang merupakan dua aliran data analog yang terpisah.

Tidak. Suara ditransmisikan pada awalnya sebagai 'aliran' analog dari gelombang tekanan suara di mana amplitudo variasi tekanan udara sesuai dengan volume (pada saat itu) dan laju perubahan menghasilkan pitch.

Tidak ada tutorial ... jelaskan [s] bagaimana kedua aspek ditransmisikan melalui skema radio yang tampaknya hanya dapat mengambil satu tingkat variasi, ...

Skema modulasi AM dan FM adalah analog dan disebut analog karena modulasi bersifat analagous ( kata sifat , dapat dibandingkan dalam hal tertentu, biasanya dengan cara yang memperjelas sifat dari hal-hal yang dibandingkan) dengan sinyal asli - suara atau musik.

Tetapi saya juga ingin tahu mengapa pertanyaan jelas berikutnya yang tampaknya tidak pernah muncul kepada orang-orang yang membuat tutorial dan penjelasan ini, juga tidak mudah menemukan jawabannya di sana, karena saya telah mencari tanpa hasil.

Mungkin ada peluang bagi Anda di sana ketika Anda mengetahuinya.

Tutorial menunjukkan hasilnya dengan sinyal sinusoidal karena jika tidak maka tidak akan mungkin untuk melihat modulasi sinyal kompleks pada skala yang masuk akal pada diagram.

Gambar 1. The Analisis standar AM sederhana dari Wikipedia menunjukkan sedikit cara untuk menggambarkan apa yang Anda tanyakan.

Perhatikan dalam ilustrasi bahwa bentuk gelombang bukan sinusoidal tetapi bentuk gelombang yang sewenang-wenang. Perhatikan juga bahwa modulasi amplitudo hanya mengikuti bentuk gelombang sinyal. Tidak ada yang lebih dari itu. Mikrofon akan mengubah suara menjadi sinyal listrik analog dan modulator akan memodulasi pembawa secara analog juga.

Lupakan radio - bagaimana menurut Anda suara ditransmisikan melalui kabel, yang hanya memiliki "tegangan" - sekali lagi, satu variabel?

Intinya adalah, "pitch" dan "amplitudo" adalah parameter abstrak dari fungsi waktu bernilai tunggal. Bahkan, Anda dapat menempatkan banyak sinyal yang berbeda pada frekuensi yang berbeda pada satu kabel. Setiap komponen dari bentuk gelombang yang kompleks memiliki frekuensi, fase dan amplitudo sendiri, namun kita masih dapat membedakannya.

Dimungkinkan untuk mengubah tegangan menjadi amplitudo dalam pemancar AM, dan mengubahnya menjadi frekuensi dalam pemancar FM. Dalam kedua kasus, sinyal dapat dikonversi oleh penerima kembali menjadi replika dari gelombang tegangan yang sama yang menciptakan modulasi di tempat pertama.

Jadi jika Anda percaya bahwa suara (dan musik, dalam hal ini) dapat ditransmisikan melalui kabel, itu adalah ekstensi sederhana untuk mengirimkannya sebagai sinyal radio.

Suara hanyalah sinyal beragam waktu satu dimensi. Mikrofon pada dasarnya terus melacak variasi dalam tekanan udara. Kapan pun, ini adalah nilai tunggal. Nilai ini adalah apa yang 'dimodulasi' ke operator.

Sinyal beragam waktu satu dimensi ini membawa informasi kenyaringan dan suara. Ini sebenarnya dapat berisi informasi kenyaringan dan nada untuk banyak suara yang berbeda pada saat yang sama, atau banyak instrumen musik pada waktu yang bersamaan, dll. Dalam nilai tunggal yang bervariasi waktu ini.

Suara memiliki nada, yaitu frekuensi, dan kenyaringan, yang merupakan dua aliran data analog yang terpisah.

Ada lebih dari dua, tergantung sepenuhnya pada bagaimana Anda memandang / menganalisisnya, dan apa lagi yang terjadi, di trek. Mungkin ada ratusan dalam lagu My Bloody Valentine, aliran memiliki aliran dan mereka pergi ke 11.

Bagaimana kalau kita memaksa mereka semua masuk ke satu aliran data?

Karena itulah yang terjadi ketika semua itu memasuki medium udara , yang merupakan media bawaan untuk semua suara. Itu hanya bisa menangani satu aliran data , sehingga kompresi terpaksa.

Ketika kita menempelkan mikrofon di udara itu dan mendapatkan bentuk gelombang, kita mendapatkan satu aliran data. Memisahkan getaran nafas Bilinda Butcher dalam paduan suara dari apa yang dilakukan MP-41 Phase Compressor (khususnya) terhadap gitarnya di antara 16 pedal efek lainnya di tumpukan ... Tidak mungkin. Karena begitu banyak keunikan telah hilang dalam kompresi ke dalam aliran tunggal itu.

Namun, itulah musik itu, dan kami menyukainya.

Aliran satu mikrofon ini adalah hal yang disandikan pada AM atau FM. Itu yang Anda lewatkan.

Saya mengabaikan stereo , itu masalah tersendiri.

Dalam sistem AM sederhana, sinyal yang ditransmisikan adalah sesuatu seperti

$m(t)$

Dalam radio AM, sinyal pesan pada dasarnya hanya mengatakan betapa sulitnya mendorong kerucut speaker pada setiap saat. Jika sinyal audio adalah nada tunggal,$m(t)$ itu sendiri akan menjadi sinusoid.

Jika Anda ingin nada yang lebih keras, Anda menambah amplitudo $m(t)$. Jika Anda ingin nada frekuensi yang lebih tinggi, Anda menambah frekuensi$m(t)$.

Dan jika Anda menginginkan sinyal audio musikal, Anda menjumlahkan banyak nada dengan frekuensi dan amplitudo yang berbeda, dan memvariasikannya dalam cara melodi.

Suara memiliki nada, yaitu frekuensi, dan kenyaringan, yang merupakan dua aliran data analog yang terpisah.

"Pitch" / "frekuensi", "kenyaringan" / "amplitudo". Kata-kata itu milik model yang kami bangun untuk memahami suara / suara / musik dan pendengaran manusia. Tetapi banyak fenomena dapat dimodelkan dan dipahami pada tingkat yang berbeda - kadang-kadang, pada banyak tingkatan.

Cara lain untuk menggambarkan suara adalah dengan kuantitas tunggal , tekanan suara , yang bervariasi sesuai waktu. (Lihat jawaban Dave Tweed ). Tekanan suara adalah konsep yang dimiliki oleh model tingkat yang lebih rendah / lebih primitif. Ini juga merupakan kuantitas yang disampaikan oleh modulasi radio AM atau FM.

Mengapa benar-benar tidak ada orang yang menjawab pertanyaan mencolok ini ...?

IMO, sangat umum bagi penulis dan pendidik untuk fokus pada pengajaran satu model tertentu dari beberapa fenomena, dan mereka kehilangan jejak fakta bahwa ada model lain dan tingkat pemahaman lainnya. Seseorang yang memiliki minat utama adalah memahami bagaimana otak manusia memproses ucapan atau musik dapat memiliki pemahaman yang sangat berbeda tentang suara "sebenarnya" dibandingkan dengan seseorang yang tertarik untuk merancang radio. Dan, jika keduanya cukup berpikiran tertutup, mereka dapat memiliki argumen panas tentang siapa di antara mereka yang "benar."

Tak satu pun dari mereka yang benar. Suara sebenarnya bukan apa yang dikatakan salah satu dari mereka. Suara adalah apa adanya, dan mereka memiliki cara berbeda untuk memahaminya.

Telah ditunjukkan bahwa level sinyal sesaat hanya variabel waktu satu dimensi yang bervariasi. Jadi mengapa repot dengan sinyal sinus? Karena baik AM maupun FM digunakan untuk mentransmisikan sinyal pita terbatas melalui sinyal pembawa frekuensi tinggi, dan sinyal pita terbatas paling sederhana adalah sinyal sinus karena hanya memiliki frekuensi tunggal. AM cukup mudah mengenai penyebaran frekuensinya (dan Anda dapat menggandakan kapasitas dengan menggunakan modulasi sideband) sedangkan FM agak lebih kabur dan melibatkan distribusi Beras, dengan penyebaran frekuensi sebagian tergantung pada kedalaman modulasi.

Either way, sinyal paling sederhana untuk menganalisis kombinasi frekuensi pembawa dan sinyal terbatas-band tetap menjadi sinyal sinus.

Belum disebutkan bagaimana FM melakukan ini. Jumlah penyimpangan frekuensi dari frekuensi pembawa sesuai dengan amplitudo. Frekuensi yang lebih tinggi adalah amplitudo positif, frekuensi yang lebih rendah adalah amplitudo negatif. Laju perubahan sinyal FM sesuai dengan frekuensi.

Artikel wiki termasuk gambar bergerak untuk AM dan FM.

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

Selain jawaban yang ada yang menunjukkan kesalahpahaman mendasar tentang sinyal secara umum, izinkan saya menunjukkan sesuatu. Anda menulis:

Hampir setiap tutorial tentang modulasi AM / FM menunjukkan sinyal modulasi sebagai sesuatu seperti nada sederhana atau gelombang sinus kontinu

Ya, dan itu baik-baik saja tanpa kehilangan generalisasi berkat teorema Fourier , yang menurutnya sebagian besar sinyal yang kita pedulikan dapat dinyatakan sebagai jumlah sinus.

The (quasi) linearitas dari perangkat kami kemudian membuatnya diterima untuk alasan tentang sinus sederhana menjamin bahwa hal-hal akan bekerja bahkan di hadapan sinyal yang lebih kompleks - linearitas pada dasarnya berarti bahwa memberi makan sejumlah sinus untuk perangkat adalah sama dengan menjumlahkan hasil memberi makan n sinus ke n perangkat.

Saya setuju dengan Anda bahwa ada dua komponen informasi yang terpisah dari gelombang suara, nada (frekuensi) dan volume (amplitudo).

Seperti ditunjukkan dalam gambar 1 dari jawaban Transistor, tidak hanya gelombang suara bervariasi dalam amplitudo , tetapi juga bervariasi dalam frekuensi . Amplitudo suara, memodulasi amplitudo pembawa, sedangkan frekuensinya memodulasi frekuensi pembawa. Jadi pembawa juga memiliki kedua komponen informasi dari gelombang suara. Setelah pembawa didemodulasi , kedua komponen informasi dari gelombang suara asli dipulihkan.
Semoga ini menjelaskan kesalahpahaman Anda tentang kemampuan operator, dan membuatnya jelas bahwa ia memiliki dua (tidak satu) derajat variabilitas.