Составители:
При прежних условиях DR = SNR = 93,7 дБ, а не 96 дБ, как это часто встречается в
технической литературе. Следовательно, уменьшается и расчетный динамический
диапазон.
Вместо SNR часто используется его обратная величина, определяющая интегральный
уровень шума квантования
n
L SNR= −
.
Уровень шума минус 93,7 дБ – это много или мало. Важно насколько этот уровень
превышает порог слышимости. С использованием технологии дизеринг шум квантования
становится белым шумом, порог слышимости которого равен 4 дБ SPL []. Это значит, что
при максимальном звуковом давлении 120 дБ SPL шум квантования при q = 16 бит будет
превышать порог слышимости на 22,3 дБ . Для того чтобы шум квантования был не
слышен в АЦП с ИКМ требуется
использовать 20-разрядное квантование.
При квантовании сигналов
минимального уровня возникают
громадные искажения, превышающие
100%, а из-за дизеринга вносятся шумы,
по уровню вдвое больше основного
сигнала. На рис.2.5. приведена форма
сигнала, которую приобретает
синусоидальный сигнал с уровнем минус
93 дБ FS на выходе АЦП.
В связи с этим на практике приходиться руководствоваться реальным динамическим
диапазоном АЦП. При определении этого диапазона необходимо учитывать: пик-фактор
музыкальных сигналов, достигающий 12…20 дБ, необходимость поднимать уровень
нижней границы динамического диапазона над уровнем шума квантования хотя бы на
20 дБ и иметь дополнительный запас в верхней части динамического диапазона около
10…12 дБ для предотвращения случайной перегрузки.
В результате реальный динамический диапазон записи 16-ти разрядного АЦП ИКМ
тракта не превышает 48…54 дБ. Этого даже близко не хватает для хорошей студийной
звукозаписи. При автоматической регулировке уровней, что имеет место при записи
компакт-дисков, этот диапазон может быть расширен до 74 дБ, только с заметным
ухудшением качества звука сигналов низкого уровня.
Запас динамического диапазона сверху предохраняет от возможности перегрузки,
когда пиковые уровни превышают ожидаемое значение. При записи танцевальной музыки
вполне достаточно запаса в 6 дБ. При записи симфонической музыки иногда
приходиться иметь запас до 20…30 дБ. Запас динамического диапазона снизу
предотвращает возможность тихих пассажей оказаться ниже уровня шума и, тем более,
ниже порога слышимости
Для расширения динамического диапазона АЦП без увеличения числа разрядов и
частоты дискретизации разработано множество специальных алгоритмов. Например,
запись в студии осуществляется с использованием 20 или 24- разрядов, а затем
цифровые данные округляются до 16 разрядов с применением технологий дизеринг и
нойз-шейпинг.
При использовании технологии дезеринг, устраняется порог квантования,
линеаризуется передаточная функция при малых уровнях сигналов, погрешности
квантования преобразуются в белый шум с равномерной спектральной плотностью.
Благодаря этому динамический диапазон расширяется вниз на 25 и достигает 118 дБ [].
Физической основой такого феномена является способность человека слышать
тональный звук, маскируемый белым шумом, когда уровень интенсивности тона меньше
уровня мощности шума. Это связано с тем, что маскировка тона происходит в
32
Рис.2.5. Последовательность выборок искаженной
формы синусоидального сигнала
16бит,1000 Гц, 93 дБ TPDF dither
− +
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- …
- следующая ›
- последняя »
