Аналого-цифровое преобразование аудио сигналов. Вологдин Э.И. - 24 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

24
си CD, реальный динамический диапазон цифрового звука не превышает 48 дБ, а не 96 дБ,
как это пишется в рекламе.
Указанные особенности цифрового звука в значительной мере устраняются или де-
лаются менее заметными на слух при использовании технологии Dithering. Эта техноло-
гия при аналого-цифровом преобразовании позволяет линеаризовать передаточную
функцию квантователя, расширить реальный динамический диапазон ЗС, преобразовать
детерминированные ошибки квантования в случайные и при этом существенно понизить
их заметность на слух.
При аналого-цифровом преобразовании ЗС технология Dithering заключается в до-
бавлении к сигналу небольшого шума. Более часто эта технология используется при рек-
вантовании цифровых ЗС, когда производится уменьшение числа разрядов кодовых
слов. В этом случае в технологии Dithering применяется цифровой шум. В настоящее
время исходная запись в студии осуществляется с 24 разрядами, а затем производиться
реквантование, обычно до 16 разрядов, как это принято в стандарте CD. При этом качест-
во такого CD по шумам соответствует 20- разрядной записи.
В процессе реквантования чаще применяют операцию truncating, при которой просто
отбрасываются младшие разряды кодовых слов. В этом случае в выходном сигнале рек-
вантователя возникает отрицательная постоянная составляющая, равная половине кванта
(рис.4.1). При таком алгоритме округления пока входной синусоидальный сигнал меньше
одного кванта выходной сигнал квантователя имеет вид однополярных прямоугольных
импульсов с постоянной скважностью 0,5, а шум паузы любого уровня преобразуется в
случайную однополярную последовательность импульсов.
Технология Dithering решает три основные задачи. Первое, это линеаризация переда-
точной функции квантователя. Под действием шума дизеринга в процессе квантовании
происходит хаотическое перескакивание между
соседними уровнями и в результате передаточная
функция спрямляется (рис.3.2.). Чем больше пи-
ковые значения шума относительно шага кванто-
вания, тем линейность передаточной функции
становится лучше.
Вторая задача технологии Dithering - это де-
корреляция ошибок квантования. Благодаря шуму
дизеринга происходит беспорядочное дрожание
квантуемого сигнала относительно шкалы кван-
тования. Поэтому ошибки квантования становятся
случайными, корреляционные связи между ними
уменьшаются или вообще пропадают. При этом происходит декорреляция и рандомиза-
ция детерминированных ошибок квантования. Чем больше пиковые значения шума от-
носительно шага квантования, тем сильнее декорреляция ошибок квантования но сильнее
ухудшается отношение сигнал/шум. В результате гармонические и субгармонические ис-
кажения преобразуются в белый шум, который на слух действует менее раздражающе и
субъективно не искажает музыкальные сигналы.
Третья задача технологии Dithering - это расширение полного динамического диапа-
зона АЦП, в котором используется операции округления. В таких АЦП пока пиковое
значение ЗС на входе не превышает половины шага квантования, выходной сигнал
отсутствует, а динамический диапазон
DR
определяется числом разрядов
q
6DR q
Если, например,
8q
, это значит, что ЗС с уровнем ниже минус 48 дБ через АЦП не пе-
редаются.
Рис.4.2. Линеаризация передаточной
функции квантователя
Пиковые значения шума :
1/ 4,1/ 2,1 LSB

Страницы