Аналого-цифровое преобразование аудио сигналов. Вологдин Э.И. - 25 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

25
Расширение динамического диапазона за счет передачи через АЦП ЗС с амплитудой
меньше 0,5 кванта при использовании технологии Dithering достигается необычным пу-
тем благодаря возникновению паразит-
ной модуляции шума, вводимого при ис-
пользовании технологии Dithering зву-
ковым сигналом.
Это поясняется рис.4.3. При ис-
пользовании технологии квантования
rounding вводимый шум с амплитудой
чуть больше 0,5 кванта на входе кван-
тователя порождает на выходе стацио-
нарный поток двух полярных импуль-
сов со случайной частотой и длитель-
ностью с амплитудой 1 квант.
Благодаря нелинейности квантова-
теля звуковой сигнал с уровнем меньше шума вызывает модуляцию частоты повторения
и длительности случайной последовательности импульсов (времяимпульсная модуляция).
Естественно в спектре этой последовательности появляется составляющая ЗС, которая
может быть выделена. В квантователе с технологией truncating происходит примерно то-
же. Отличие только в том, что шум любого уровня на входе порождает стационарный по-
ток на выходе одно полярных импульсов с амплитудой 1 квант.
Аналоговый и цифровой шум, используемые в технологии Dithering могут иметь раз-
личные законы распределения плотности вероятности пиковых значений (PDF-
Probability Density Function) - такие как прямоугольный (RPDF), треугольный (TPDF) и
Гаусса (GPDF) (рис.4.4). Пиковые значения шума могут быть от 0,5 младшего разряда до
10 и более разрядов.
Шум с гауссовым законом распределения возникает из-за тепловых шумов активных и
пассивных элементов электронных схем. Поэтому он часто используется в операции «di-
thering » при аналого-цифровом преобразовании. Два других шума обычно реализуются в
цифровом варианте, и применяется при реквантизации кодовых слов в процессе редакти-
рования цифровых данных, при фильтрации и изменении уровня.
Спектральная плотность мощности вводимого шума (PSD-Power Spectral Density)
обычно имеет равномерное распределение в диапазоне от нуля до частоты Найквиста
N
f
(белый шум). Лишь в отдельных случаях используется окрашенный шум с равномер-
ным подъемом PSD в области высоких частот (рис.4.5.). Такой окрашенный шум форми-
руется из белого шума с использованием фильтра верхних частот (ФВЧ). В этом случае в
названии закона распределения добавляется слово shaped. В звуковых
редакторах разных фирм используются ФВЧ с различными передаточными функция-
ми, поэтому значения SNR при одном и том же законе распределения шума могут суще-
ственно отличаться.
Рис.4.3. К вопросу расширения динамического диапа-
зона АЦПс помощью технологии Dithering
))a truncating b rounding
Рис. 4.4. Законы изменения плотности веро-
ятности пиковых значений шума (PDF)
0
1
1
1
1
1
1
0
0
N
f
Белый шум
Окрашенный шум (ФВЧ)
Рис.4.5. Графики спектральной
плотности мощности шума

Страницы