Цифровая звукозапись. Вологдин Э.И. - 35 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

35
При использовании технологии Dithering , как видно из рис.5.8, независимо от
закона распределения шума дискретный спектр ошибок квантования преобразуется в
белый или окрашенный шум со спектральной плотностью мощности минус 90 дБ. Чем
меньше пиковые значения шума, тем меньше значение SNR, но хуже декоррелируются
ошибки квантования, а шум квантования модулируется гармониками ЗС
Когда реквантование осуществляется с использованием белого шума с
прямоугольной функцией PDF –R1 потери SNR в этом случае практически
отсутствуют. Однако, при этом не достигается полная декорреляция ошибок, так как
пиковые значения шума декорреляции не превышают 0,5 кванта. По этой причине в
спектре остаются дискретные составляющие, которые создают модуляцию шума
квантования ЗС и его гармониками. Это явление называется модуляционным шумом.
Увеличение пиковых значений шума до одного кванта (R2) устраняет этот эффект, но
при этом SNR уменьшается на 3 дБ.
Использование при реквантовании гауссового шума GPDF позволяет несколько
уменьшить модуляционный шум, но значение SNR при этом ухудшается на 2 дБ. В
случае применения при реквантовании шума с треугольной огибающей функции PDF
(TPDF), модуляционный шум полностью устраняется, но SNR уменьшается на 5 дБ.
Наиболее сильно ухудшается SNR при использовании шума с треугольным законом
распределения с повышением спектральной плотности шума в области высоких
частот. В этом случае SNR равен 2,7 дБ, что на 17 дБ меньше исходного значения.
Применение такого закона распределения позволяет снизить слуховую заметность
шума квантования, несмотря на значительное ухудшение отношения сигнал/шум. Это
объясняется тем, что высокочастотный шум слухом не воспринимается.
В настоящее время стандартом AES17 принята технология декорреляции ошибок
квантования, при которой используется случайный или псевдослучайный шум, у
которого треугольная форма огибающей плотности вероятности
(TPDF –Triangle
Probability Density Function) мгновенных значений шума. Шум имеет размах от пика
до пика 2 LSB (Least Significant Bit –биты младших разрядов), и c равномерную
спектральную плотностью мощности
от 0 до частоты Найквиста.
Эта технология сокращенно называется «TPDF dither». Она легко реализуется
практически и гарантирует: нулевое среднее значение ошибки квантования, отсутствие
коррелированных искажений, отсутствие больших вариаций амплитуды шума и
шума модуляции, зависимого от сигнала. При использовании такой технологии
цифровая система ведет себя также как идеальная аналоговая систем, у которой
беспредельное разрешение ниже LSB, отсутствуют искажения и шум модуляции. Надо
подчеркнуть, что при использовании технологии «TPDF dither» шум становится более
приятным на слух без использования эффектов маскировки искажений.
В соответствии с указанным стандартом при использовании технологии «TPDF
dither» значение SNR в функции числа разрядов q и уровня ЗС
s
L
рассчитывается по
формуле
max
( ) 6,02 3,01,= −
SNR TPDF q dBFS
.
max
( ) ( ) ,= +
s
SNR TPDF SNR TPDF L dBFS
Если используется повышенная частота дискретизации
s
f
, то формула принимает вид
max
( ) 10lg 6,02 3,01 ,
0,5
= + − +
s
s
F
SNR TPDF q L dBFS
f
.
Уровень спектральной плотности мощности рассчитывается по формуле
max
( ) 10lg( max)
= − −L PDF SNR F .
При 8-разрядном квантовании и
max
=
F кГц с применением технологии «TPDF
dither» SNR = 15
дБ, и
( ) 88,6
= −
L PDF дБ, что соответствует графикам на рис.5.8.
Для оценки слышимости ошибок и шума квантования необходимо учитывать
особенности восприятия человеком тональных звуков и шума. Тональные звуки

Страницы