Составители:
Рубрика:
41
5. Специальные аудио технологии
5.1. Технология Dithering
Особенности цифрового звука. Цифровой звук формируется с помощью квантователя
с принципиально нелинейной передаточной функцией в виде лестницы (рис 5.1.). По этой
причине порождаются детерминированные ошибки квантования звуковых сигналов (ЗС),
спектр и характер звучания которых зависит как от коэффициента кратности частоты ЗС
и частоты дискретизации, так и от вида самого ЗС. Спектр может быть гармоническим,
субгармоническим и близким к белому шуму. На слух эти ошибки наиболее часто
воспринимаются в виде неприятного ощущение грязного звука.
Округление цифровых данных при квантовании может производиться по двум
алгоритмам: до ближайшего двоичного значения или к меньшей величине. Первый
алгоритм принято называть rounding, второй - truncating. При аналого-цифровом
преобразовании на основе импульсно-кодовой модуляции используется первый алгоритм
округления, который реализуется путем смещения шкалы квантования (рис.5.1). В этом
случае выходной сигнал квантователя симметричен относительно оси времени, и
квантование осуществляется с порогом, равным 0,5 шага квантования Q.
Пока входной сигнал меньше этого порога выходной
сигнал квантователя равен нулю, это значит, что
квантование осуществляется с центральной отсечкой.
Выше порога квантования выходной сигнал имеет вид
последовательности импульсов со скважностью, зависящей
от уровня ЗС.
Ситуации, когда входной сигнал может быть ниже
порога квантования, возникают при реверберации звука и
отражении звуковых колебаний, которые очень медленно
затухают по амплитуде, но несут важную акустическую
информацию об объеме помещении, где происходит
звукозапись. При квантовании эта информация частично
теряется и пространственное восприятие звука сильно
искажается.
Величина ошибок квантования определяется только
числом используемых двоичных разрядов
q
, и, следовательно, выбранным шагом
квантования
Q
. При выбранном числе разрядов эффективное значение ошибок
квантования не зависит от уровня ЗС и определяется равенством
0,289
qef
EQ
Поэтому в цифровом звуке, в отличие от аналогового, чем меньше уровень ЗС тем
относительные искажения квантования больше, а при уровне ЗС близком к 0,5 кванта
они достигают 100%. Искажения, вызванные ошибками квантования, уверенно заметны
на слух уже при 8-разрядном кодировании, хотя при этом величина искажений не
превышает 0,5%. Это значит, что при 16-ти разрядном кодировании, используемом при
записи CD, реальный динамический диапазон цифрового звука не превышает 48 дБ, а не
96 дБ, как это пишется в рекламе.
Указанные особенности цифрового звука в значительной мере устраняются или
делаются менее заметными на слух при использовании технологии Dithering. Эта
технология при аналого-цифровом преобразовании позволяет линеаризовать
передаточную функцию квантователя, расширить реальный динамический диапазон ЗС,
Рис. 5.1. Передаточные
функции квантователя
Q/ 2
Вход
Выход
Выход
Q
Q
rounding
truncating
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 39
- 40
- 41
- 42
- 43
- …
- следующая ›
- последняя »
