Методы и алгоритмы обработки звуковых сигналов. Вологдин Э.И. - 31 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

большинстве случаев динамический диапазон не превышает 20 дБ, а пик-фактор- чуть
больше 3 дБ, что вполне достаточно для танцевальной музыки. На рис.2.4. приведена
картинка современной фонограммы с компакт диска.
Динамический диапазон микрофонов определяется так же, как это обычно делается в
электрических трактах. Верхняя граница ограничивается допустимой величиной
нелинейных искажений, а нижняя - уровнем собственных шумов. Современные
студийные микрофоны допускают максимальное звуковое давление 125…145 дБ SPL, при
этом нелинейные искажения не превышают 0,5% … 3%. Уровень собственных шумов
микрофонов составляет 15…20 дБА, динамический диапазон – от 90 до 112 дБА, а
отношение сигнал/шум- от 70 до 80 дБА. Эти микрофоны с запасом перекрывают весь
диапазон слуха человека от 120 дБ SPL до уровня шума студии 20 дБ SPL. В
современных студиях запись производится с использованием 22 или 24 разрядных АЦП,
иногда используется квантование с плавающей запятой, поэтому проблем с динамическим
диапазоном не возникает. Стоит такая аппаратура крайне дорого.
Динамический диапазон любого АЦП определяется как отношение в децибелах
максимального и минимального значений уровней электрических сигналов, которые
можно оцифровать в принципе (передать сигнал с входа на выход), без всяких условий
относительно возможных искажений.
В аналого-цифровом преобразователе линейного ИКМ тракта максимальная
амплитуда синусоидального сигнала однозначно определяется шагом квантования
Q
и
числом разрядов квантователя
q
( 1)
max
2
q
A Q
−
= ⋅
.
В таком АЦП пока амплитуда входного сигнала не превысит половины шага
квантования - на выходе сигнала нет, поэтому можно считать, что минимальное значение
входного сигнала равно половине шага квантования и тогда динамический диапазон АЦП
определяется равенством
6,02= ⋅DR q
.
Значение SNR в ИКМ тракте рассчитывается через отношение среднеквадратических
значений синусоидального колебания максимально возможной амплитуды и искажений
квантования. Его вычисления производятся по известной формуле
max
6.02 1,78 10 log
2
s
f
SNR q
F
= + + ⋅
⋅
, (2.1)
где
s
f
- частота дискретизации,
max
F
- максимальная частота звукового диапазона. При
s
f
= 44,1 кГц и
max
F
= 20 кГц DR = 96 дБ и SNR = 98,5 дБ. Как видно, отношение
сигнал/шум лишь на 2 децибела больше динамического диапазона, надо обратить
внимание на то, что величина SNR зависит еще от частот
s
f
и
max
F
, тогда как DR от этих
параметров не зависит.
Тем не менее, в большинстве технических публикаций динамический диапазон
отождествляется с отношением сигнал/шум. Это подтверждается и стандартом AES 17 [].
В этом стандарте рекомендуется измерять SNR и DR при подаче на вход АЦП
синусоидального сигнала с частотой 997 Гц и уровнем минус 60 дБ FS c обязательным
использованием TPDF дизера. При этом расчетное соотношение для SNR из-за вносимого
дополнительного шума предлагается в виде
. (2.2)
31

Страницы