Аналого-цифровое преобразование аудио сигналов. Вологдин Э.И. - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

5
2. Линейная импульсно - кодовая модуляция
Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования звука в высококачественных
цифровых трактах наиболее часто осуществляются на основе линейной импульсно-
кодовой модуляции (ИКМ). Она отличается тем, что цифровое преобразование звуковых
сигналов (ЗС) малого и высокого уровня производится с одинаковой абсолютной точ-
ностью. При этом обеспечивается пока наилучшее качество звучания, но достигается это
за счет слишком высокой скорости цифрового потока и дорогостоящей технологии изго-
товления АЦП и ЦАП.
Принцип работы ИКМ. Для преобразования ЗС в цифровой код производится его
дискретизация, при которой с частотой f
s
делаются очень короткие по времени выбор-
ки, так чтобы за время их длительности ЗС не успевал существенно измениться. Эти вы-
борки запоминаются на время, необходимое для преобразования их в двоичный код. Час-
тота дискретизации, в соответствии с теоремой В.П.Котельникова, должна, по крайней
мере вдвое, превышать максимальную частоту спектра звукового сигнала
max
F
max
2
s
fF
.
Чем выше частота дискретизации и больше число разрядов, используемых для коди-
рования, тем лучше звучание при воспроизведении цифровой записи музыкальных про-
грамм.
Функциональная схема ИКМ модулятора схема приведена на рис.2.1. В этой схеме
антиэлайзинговый фильтр АФНЧ в соответствии с требованиями теоремы Котельникова
В.П. ограничивает спектр входного ЗС частотой Найквиста, равной половине частоты
дискретизации. Дискретизация осуществляется с помощью амплитудно-импульсной мо-
дуляции (АИМ). Линейный квантователь (ЛК) и двоичный кодер осуществляют анало-
го-цифровое преобразование АИМ сигнала, при котором формируется последователь-
ность двоичных q – разрядных кодовых слов с частотой выборки f
s
. При этой операции
устанавливается полярность выборки, ее величина и осуществляется отсчет в двоичном
коде. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для формирования
выходного цифрового сигнала в канальном коде NRZ (Non Return to Zero). В этом коде
осуществляется передача двоичной информации между элементами цифровой схемотех-
ники.
Антиэлайзинговая фильтрация в схеме модулятора предназначена для исключения
возможности перекрытия спектров звукового и АИМ сигналов. В спектре такого сигнала
около каждой гармоники частоты дискретизации возникают верхняя и нижняя боковые
полосы. Огибающие спектров этих полос являются соответственно прямым и зеркальным
отражениями огибающей спектра ЗС (рис.2.2.). Антиэлайзинговый ФНЧ подавляет все
продукты модуляции выше частоты Найквиста f
N
. В случае отсутствия АФНЧ и когда он
плохо спроектирован из-за перекрытия спектров невозможно восстановить исходный ЗС
при ИКМ демодуляции и возникают очень сильные искажения.
Рис.2.1. Функциональная схема ИКМ модулятора
s
Частота дискретизации f
T
Тактовая частота f
Аналоговый
вход
Цифровой выход
в коде NRZ
АФНЧ
АИМ
ЛК
Кодер
ОЗУ

Страницы