К настоящему времени в каналах вещания используются следующие базовые частоты дискретизации:
-в тракте формирования программ - 44,1 кГц (компакт-диск) и 48 кГц
(цифровые магнитофоны, пульт звукорежиссера);
- в трактах первичного распределения - 32 кГц (звуковое вещание), 31,25 кГц (звуковое сопровождение ТВ);
- в системах цифрового радиовещания (до кодера источника) -32 и 48 кГц.
При организации сквозного канала вещания возникает проблема изменения частоты дискретизации, т.е. синтеза дискретных значений в новые моменты времени. Заметим, что многократный переприем может свести на нет все преимущества цифровой передачи.
Процесс аналого-цифрового преобразования (цифрового представления) отсчетов сигнала обычно делят на два этапа: квантование и кодирование. При квантовании непрерывному множеству мгновенных значений отсчетов аналогового сигнала ставят в соответствие конечное множество значений - уровней квантования, а при кодировании каждому уровню квантования ставят в соответствие кодовое слово, содержащее определенное число символов (обычно двоичных). Эти процессы выполняются, как правило, одним устройством - кодером сигнала.
Набор разрешенных уровней квантования называется шкалой квантования. Расстояние между разрешенными уровнями - это шаг квантования δ. Шкала называется равномерной, если все шаги равны по величине (рис. 3.1,а), и неравномерной, если не равны (рис. 3.1,6). Разность между исходным и квантованным сигналами называется ошибкой, или шумом, квантования.
Ошибка квантования, это функция с большим числом резких скачков, частота следования которых существенно выше частоты исходного сигнала.
Следовательно, при амплитудном квантовании расширяется спектр сигнала.
При квантовании сигнала, прошедшего временную дискретизацию, соседние боковые полосы вследствие расширения спектра будут накладываться друг на друга. В полосе пропускания ФНЧ появляются новые составляющие. При гармоническом сигнале эти новые составляющие дискретны, при передаче реального широкополосного сигнала - практически равномерно распределены по спектру. Принято считать, что шум квантования - белый. Вообще, процесс квантования можно представить как прохождение сигнала через устройства со ступенчатой амплитудной характеристикой - шкалой квантования.
Мощность шумов квантования при наличиисигнала не зависит от сигнала и определяется шагом квантования:
Ркв = δ2/12.
Исключением является квантование очень слабых сигналов. Из рис. 3.1 видно, что при очень малых сигналах, амплитуда которых меньше δ, относительная величина искажений квантования возрастает. При квантовании с округлением (см. рис. 3.1,а) для сигналов с амплитудой меньше δ происходит так называемое центральное ограничение, при котором слабые сигналы не передаются на выход системы. Это может привести к неприятным субъективным ощущениям слушателя в условиях высококачественного воспроизведения.
б)
Рис. 3.1. Равномерная (а) и неравномерная (б) шкалы квантования
Механизм, возникающий при квантовании слабых сигналов искажений, усложняется за счет дискретизации - за счет трансформации нелинейных искажений в область наибольшей чувствительности слуха. Для устранения таких искажений в цифровых системах ЗВ применяются специальные меры. Наиболее эффективно указанные искажения можно подавить, добавляя на вход квантователя специальный, случайный или псевдослучайный сигнал малого уровня. При этом можно добиться линейности характеристики квантования по отношению к сигналам малого уровня. Мощность шумов квантования при этом составляет:
Ркв = δ2 / 6.
Линеаризация характеристики квантования приводит к увеличению мощности искажений в 2 раза. Добавление к передаваемому сигналу перед квантованием линеаризующего сигнала z(t) увеличивает динамический диапазон и позволяет устранить специфические искажения, связанные с квантованием сигналов ЗВ малого уровня.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.