Аналого-цифровое преобразование аудио сигналов. Вологдин Э.И. - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

23
На тестовых синусоидальных сигналах никаких особо неприятных для слуха звуков
ошибки квантования не создают. На субкратных частотах из-за них возникают НЧ при-
звуки в виде тона или созвучия, либо звонкие биения. В связи с очень большим числом
кратных и субкратных частот, особенно на высоких частотах, наиболее характерным ис-
кажением является звук в виде рокота. На музыкальных сигналах с 8- разрядным кванто-
ванием этот рокот воспринимается как «грязное звучание» или дробовой шум. При 16-
разрядном квантовании ни на тестовых синусоидальных сигналах, ни на музыке ошибки
квантования практически не слышны.
4. Аудио технологии
4.1.Технология Dithering
Особенности цифрового звука. Цифровой звук формируется с помощью квантователя
с принципиально нелинейной передаточной функцией в виде лестницы (рис 4.1.). По этой
причине порождаются детерминированные ошибки квантования звуковых сигналов (ЗС),
спектр и характер звучания которых зависит как от коэффициента кратности частоты ЗС
и частоты дискретизации, так и от вида самого ЗС. Спектр может быть гармоническим,
субгармоническим и близким к белому шуму. На слух эти ошибки наиболее часто вос-
принимаются в виде неприятного ощущение грязного звука.
Округление цифровых данных при квантовании может производиться по двум алго-
ритмам: до ближайшего двоичного значения или к меньшей величине. Первый алгоритм
принято называть rounding, второй - truncating. При ана-
лого-цифровом преобразовании на основе импульсно-
кодовой модуляции используется первый алгоритм округ-
ления, который реализуется путем смещения шкалы кван-
тования (рис.4.1). В этом случае выходной сигнал квантова-
теля симметричен относительно оси времени, и квантова-
ние осуществляется с порогом, равным 0,5 шага квантова-
ния Q.
Пока входной сигнал меньше этого порога выходной
сигнал квантователя равен нулю, это значит, что квантова-
ние осуществляется с центральной отсечкой. Выше порога
квантования выходной сигнал имеет вид последовательно-
сти импульсов со скважностью, зависящей от уровня ЗС.
Ситуации, когда входной сигнал может быть ниже по-
рога квантования, возникают при реверберации звука и от-
ражении звуковых колебаний, которые очень медленно затухают по амплитуде, но несут
важную акустическую информацию об объеме помещении, где происходит звукозапись.
При квантовании эта информация частично теряется и пространственное восприятие
звука сильно искажается.
Величина ошибок квантования определяется только числом используемых двоич-
ных разрядов
q
, и, следовательно, выбранным шагом квантования
Q
. При выбранном
числе разрядов эффективное значение ошибок квантования не зависит от уровня ЗС и оп-
ределяется равенством
0,289
qef
EQ
Поэтому в цифровом звуке, в отличие от аналогового, чем меньше уровень ЗС тем от-
носительные искажения квантования больше, а при уровне ЗС близком к 0,5 кванта
они достигают 100%. Искажения, вызванные ошибками квантования, уверенно заметны
на слух уже при 8-разрядном кодировании, хотя при этом величина искажений не превы-
шает 0,5%. Это значит, что при 16-ти разрядном кодировании, используемом при запи-
Рис. 4.1. Передаточные
функции квантователя
Q/ 2
Вход
Выход
Выход
rounding
truncating

Страницы