Стандарты и системы цифровой звукозаписи. Вологдин Э.И. - 48 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

48
В современной аудиотехнике эта технология наиболее широко используется в
аналого-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
импульсно-кодовой модуляции в процессе реквантования цифровых музыкальных
фонограмм, например, с помощью звуковых карт. В этом случае передискретизация 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 квантования
существенно уменьшается, хотя значение SNR ухудшается.
Реализация технологии NS осуществляется путем использования в реквантователе
частотно-зависимой отрицательной обратной связи по ошибке квантования. На рис.5.11
приведена простейшая схема реквантователя NS с элементом временной задержки
1/
s
f
в цепи отрицательной обратной связи на один такт. Этот элемент и сумматор
выполняют функцию фильтра высоких
частот первого порядка для ошибок
квантования. Реквантование может
осуществляться с использованием
операций 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 квантователя и
преобразует ошибки квантования в белый
шум. В принципе технология NS работает 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
последовательных выборок на низких частотах почти не отличаются и разностная ошибка
стремится к нулю. На высоких частотах скорость изменения ЗС большая и эти ошибки
могут отличаться очень значительно, они могут иметь и разную полярность, поэтому
суммарная ошибка квантования сильно возрастает.
В приведенной схеме отрицательная обратная связь стремится уравнять выходной
сигнал с входным сигналом по ошибкам квантования. Поэтому чем больше число
разрядов входного сигнала реквантователя, тем меньше уровень шума на выходе и больше
динамический диапазон. При 16-разядном выходном сигнале входной сигнал может
иметь от 20 до 32 разрядов.
Рис.5.11. Схема реквантователя NS первого
порядка
()Xj
Квантователь
Dithering
()ej
( 1)ej
()Hz

Страницы