Составители:
Рубрика:
55
4. Методические указания
4.1.Технология Noise Shaping
Под технологией Noise Shaping (NS) понимается преобразование огибающей спек-
тральной плотности мощности шума квантования (PDF). Она является логическим разви-
тием технологии Dithering и с ее помощью шум квантования из белого преобразуется 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, проводимой перед записью му-
зыкальных программ, например, с помощью звуковых карт. В этом случае передискрети-
зация не используется 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 частот, близких к частоте Найквиста. Поэтому слуховая заметность шума кван-
тования существенно уменьшается, хотя значение SNR ухудшается.
Реализация технологии NS осуществляется путем использования в реквантователе
частотно-зависимой отрицательной обрат-
ной связи по ошибке квантования. На
рис.5.1 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
высоких частот первого порядка для оши-
бок квантования. Реквантование может
осуществляться с использованием опера-
ций 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 кванто-
вателя и преобразует ошибки квантования в белый шум. В принципе технология NS ра-
ботает и без этой операции, только качество звука при этом значительно ухудшается. Это
обстоятельство позволяет при выводе расчетных формул исключать операцию Dithering и
рассматривать шум от внешнего источника как аддитивную составляющую.
В функции дискретного времени j (номер выборки) сигнал на выходе реквантизатора
можно представить в виде равенства
( ) ( ) ( ) ( 1)Y j X j e j e j
,
из которого следует, что мгновенная ошибка реквантования определяется как
( ) ( ) ( 1).
ns
e j e j e j
Эта формула отражает основную суть технологии NS. Очевидно, что ошибки двух по-
следовательных выборок на низких частотах почти не отличаются и разностная ошибка
Рис.5.1. Схема реквантователя NS первого порядка
()Xj
()Yj
Квантователь
Dithering
()ej
( 1)ej
()Hz
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 53
- 54
- 55
- 56
- 57
- …
- следующая ›
- последняя »
