Сигма дельта модуляция в цифровой аудиотехнике. Вологдин Э.И. - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

6
Найквиста, и при стандартных частотах дискретизации он полностью попадает в звуко-
вой диапазон и слышен в виде призвуков или шума. Спектр ошибок округления не огра-
ничен по частоте. Он всегда состоит из бесконечного числа очень медленно затухающих
гармоник ЗС.
В зависимости от характера ЗС ошибки квантования могут быть детерминированны-
ми, то есть сильно коррелированными со ЗС, или случайными, не связанными со ЗС. Это
может быть, когда ЗС является музыкальным. С помощью специальных аудио технологий
детерминированные ошибки квантования могут быть преобразованы в случайные. У слу-
чайных ошибок спектр сплошной и он простирается также до частоты Найквиста.
Вся теория квантования хорошо разработана применительно к квантователю Mid-
Tread в предположении, что входной сигнал по уровню много больше шага квантования
и является стационарным случайным процессом с равномерной плотностью вероятности
ошибок квантования в диапазоне
/2
.
При таких условиях ошибки квантования имеют характер белого шума, пиковые зна-
чения которого не превышают половины шага квантования. Основными характеристика-
ми такого шума является мощность шума квантования
q
P
и спектральная плотность
мощности
d
S
. Она определяется как отношение мощности
q
P
к ширине спектра шума
квантования от 0 до частоты Найквиста
q
d
n
P
S
f
Для ЗС, которые по уровню значительно выше шага квантования, мощность шума кван-
тования равна
2
/12.
Она не зависит от уровня ЗС его частоты и частоты дискретиза-
ции. Отношение сигнал шум квантователя этого типа определяется равенством
6,02 1,76
q
SNR q dB
.
Одноразядный квантователь Mid-Riser не имеет отсечки и поэтому принципиально
линеен. Однако, отсутствие отсечки приводит к тому, что при любом минимальном уров-
не шума на входе квантователя на его выходе создается квантованный шум с пиковыми
значениями
/2
. Тем не менее, во всех публикациях по расчету отношения сигнал/шум
такого квантователя принимается, что мощность его шума также равна
2
/12.
4. Цифровые аудио технологии в сигма дельта модуляции
Важной отличительной особенностью сигма дельта модуляции является одновремен-
ное использование трех аудио технологий: Dithering, Oversampling и Noise Shaping. С по-
мощью этих технологий ошибки квантования преобразуются в шум, спектр шума расши-
ряется в область ультразвуковых частот и преобразуется так, что его спектральная плот-
ность мощности в звуковом диапазоне сильно уменьшается, а в области высоких частот
далеко за пределами частоты Найквиста увеличивается.
Технология Dithering осуществляет декорреляцию ошибок квантования и тем самым
преобразует дискретный спектр ошибок в спектр белого шума квантования. Такое пре-
образование осуществляется путем добавления на вход квантователя вместе с аналого-
вым ЗС дополнительного шума небольшого уровня.
Если операция Dithering выполняется на частоте дискретизации
, удовлетворяющей
требованиям теоремы В.П. Котельникова, то дискретные ошибки квантования преобра-
зуются в белый шум с равномерным спектром от 0 до частоты Найквиста
n
f
, определяе-
мый спектральной плотностью мощности
q
d
n
P
S
f
.

Страницы