Аналого-цифровое преобразование аудио сигналов. Вологдин Э.И. - 30 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

30
Широкое применение технологии Dithering ограничивается тем, что после этой опе-
рации нельзя производить цифровое микширование, цифровую фильтрацию и цифровое
регулирование уровня, иначе могут возникнуть серьезные искажения звука. Эта техноло-
гия может быть только завершающей операцией. Поэтому при аналого-цифровом преоб-
разовании она применяется только при записи мастер-дисков и мастер-лент, причем не
всегда. Более широко ее применяют в процессе реквантования после окончания редакти-
рования цифровых звукозаписей (микширование, изменение уровня, фильтрация…). Это
связано с тем, что при выполнении этих операций вычисления часто производятся с 32-
разрядными словами, а при записи используются только 16 разрядов.
4.2.Технология Noise Shaping
Основы теории. Под технологией Noise Shaping (NS) понимается преобразование оги-
бающей спектральной плотности мощности шума квантования. Она является логическим
развитием технологии Dithering и с ее помощью шум квантования из белого преобразует-
ся в окрашенный шум с передаточной функцией такой же, как у фильтра высоких частот -
с завалом низких частот и подъемом в области высоких частот.
В современной аудиотехнике эта технология наиболее широко используется в анало-
го-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях, работающих на основе сигма-дельта
модуляции. В этих структурах технология NS реализуется при частоте дискретизации
значительно выше, чем это требуется по теореме В.П. Котельникова и основная мощность
шума квантования переносится в область выше частоты Найквиста, поэтому достигается
значительное увеличение SNR .
В настоящем разделе рассматривается применение такой технологии только при им-
пульсно-кодовой модуляции в процессе реквантования цифровых музыкальных фоно-
грамм, например, с помощью звуковых карт. В этом случае передискретизация не исполь-
зуется и происходит изменение огибающей спектра шума квантования только в звуковом
диапазоне. При этом обеспечивается понижение уровня спектральной плотности шума в
области максимальной чувствительности
слуха и повышение в области высоких час-
тот, близких к частоте Найквиста. Поэтому
слуховая заметность шума квантования
существенно уменьшается, хотя значение
SNR ухудшается.
Реализация технологии NS осуществ-
ляется путем использования в реквантова-
теле частотно-зависимой отрицательной
обратной связи по ошибке квантования. На
рис.4.11 приведена простейшая схема рек-
вантователя NS с элементом временной за-
держки
1/
s
f
в цепи отрицательной об-
ратной связи на один такт. Этот элемент и сумматор выполняют функцию фильтра высо-
ких частот первого порядка для ошибок квантования. Реквантование может осуществ-
ляться с использованием операций rounding или truncating.
На входе и выходе схемы сигналы
()Xj
и
()Yj
в цифровой форме, работа всех узлов
тактируется с частотой дискретизации, а операция Dithering выполняется в цифровом
виде. Применение этой операции линеаризует передаточную функцию квантователя и
преобразует ошибки квантования в белый шум. В принципе технология NS работает и
без этой операции, только качество звука при этом значительно ухудшается. Это обстоя-
тельство позволяет при выводе расчетных формул исключать операцию Dithering и рас-
сматривать шум от внешнего источника как аддитивную составляющую.
Рис.4.11. Схема реквантователя NS первого по-
рядка
()Xj
()Yj
Квантователь
Dithering
( 1)ej
()Hz

Страницы