Статистическое компрессирование аудио сигналов. Вологдин Э.И. - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

10
1/3, 1/2, 1, 2,… так, чтобы изменение шкалы происходило кратно 6 дБ (1,5; 2; 3; 6 или 12
дБ).
Динамический диапазон рассматриваемой системы определяется как отношение мак-
симально допустимой амплитуды ЗС на входе
max
A
к минимальному шагу квантования
min
Q
(2 1)
max min
22
p
md
AQ
,
поэтому он определяется равенством
6 6 (2 1)
p
DR m d
. (6)
Если, например, в кодере используется 16-разрядная линейная ИКМ (
16m
), поря-
док компандрования задается значением
2p
, а дискретность изменения коэффициента
усиления
1d
. Тогда коэффициент усиления может принимать только 4 значения : 0, 6,
12 и 18 дБ и, следовательно диапазон входных сигналов расширяется на
6 (2 1)
p
дБ с
96 для линейной ИКМ до 114 дБ для ИКМ с плавающей запятой. Если необходимо со-
кратить скорость цифрового потока при передаче ЗС с динамическим диапазоном 96 дБ,
то можно уменьшить разрядность ИКМ до 14 бит, тогда динамический диапазон выходно-
го сигнала будет равен 102 дБ.
Известно множество вариантов реализации ИКМ с плавающей запятой. Они отлича-
ются прежде всего способом регулирования коэффициента усиления (мгновенное, почти
мгновенное, силлабическое и др.). В мгновенной системе коэффициент усиления выбира-
ется для каждой выборки, поэтому он многократно скачкообразно за время периода ко-
дируемого сигнала. Без заметных искажений это очень трудно реализовать, особенно на
высоких частотах.
В силлабическом варианте реализации необходимое усиление устанавливается также
за время выборки, но затем оно сохраняется неизменным в течение нескольких выборок,
период удержания составляет 100…300 мс. Поскольку уровень усиления эффективно
следует за огибающей входного сигнала, переключения усилителей происходят лишь не-
сколько раз в секунду. Для сигналов очень
низкой частоты силлабический алгоритм ре-
гулирования лучше мгновенного. Напротив,
при мгновенном алгоритме регулирования
шум квантования сопровождает почти не
слышимый сигнал.
Поскольку уровень сигнала определяет
коэффициент усиления, неизбежно появле-
ние шумовой модуляции. Она может стать
слышимой для низкочастотного сигнала вы-
сокого уровня, так как в этом случае она не
маскируется ЗС. Из-за эффекта шумовой
модуляции следует различать понятия ди-
намический диапазон и отношение сигнал/шум. Динамический диапазон можно опреде-
лить как отношение максимального среднеквадратического значения уровня сигнала к
RMS – уровню шума квантования при отсутствии сигнала, тогда как SNR измеряется, ко-
гда сигнал присутствует.
График зависимости SNR от уровня сигнала для типичного преобразователя с пла-
вающей запятой с 10-разрядной мантиссой, 3-разрядным порядком и шагом изменения
коэффициента усиления равным 6 дБ, приведен на рис.10. Хотя теоретически эта система
обеспечивает такой же динамический диапазон, как 17-разрядная линейная ИКМ (свыше
100 дБ) отношение сигнал/шум неприемлемо для высококачественных цифровых трактов.
Как видно максимальное значение SNR достигает только 60 дБ, а при переключении шкал
SNR уменьшается до 54 дБ.

Страницы