Аналогичные эффекты имеют место при компрессировании и для больших уровней сигнала. Для пояснения на рис. 3.6 изображен бигармонический сигнал:
X(t) = a·sin 2πfН(t) + b·sin 2πfB(t),
где fH<< fB и а>>b. На оси ординат нанесены неравномерные пороги квантования, соответствующие характеристике типа А-87,6 (для наглядности принято 6-разрядное квантование). Когда НЧ составляющая принимает большие значения и сигнал попадает в старший сегмент, осуществляется грубое квантование, при котором ВЧ составляющая малого уровня не проходит на выход квантователя, так как она квантуется с интервалами δмакс. Если НЧ и ВЧ составляющие сигнала слабо коррелированы между собой, то НЧ составляющую можно рассматривать как сигнал, осуществляющий статистическую линеаризацию при квантовании ВЧ компоненты. В этом случае, характеристика квантования линейна относительно ВЧ компоненты. Для реального сигнала ЗВ компоненты могут иметь определенные фазовые и амплитудные соотношения, подчеркивающие искажения квантования и делающие их хорошо заметными на слух. Это ограничивает использование рассмотренной характеристики компрессии применительно к передаче сигнала ЗВ.
В реальных системах получила распространение характеристика µ-15/7, в которой используется 12-разрядное представление сигнала симметричным кодом: один разряд на полярность, два на номер сегмента и 9 на положение внутри сегмента. При частоте дискретизации 32 кГц, достаточной для передачи сигнала ЗВ с полосой до 15 кГц, скорость цифрового потока составит 384 кбит/с. В системах первичного распределения для передачи звуковых программ используются телефонные каналы со скоростью передачи 64 кбит/с, следовательно, для передачи µ-компрессированного сигнала ЗВ понадобится абонировать 6 каналов.
Рис. 3.6. Квантование бигармонического сигнала [11]
Итак, при мгновенном компандировании устраняется психофизиологическая избыточность, определяемая низкой заметностью искажений квантования на фоне сильного сигнала. Помимо этого, существуют и другие возможности уменьшения цифровой скорости передачи.
В системах ИКМ-МК мы передается в канал информацию о каждом абсолютном значении дискретизированного ЗВС, многие свойства которого нам известны заранее. Известно, например, о преобладании в спектре НЧ составляющих и 0 незначительной величине ВЧ составляющих, о высокой корреляции между отсчетами и о сравнительно медленном изменении огибающей ЗВС, что свойственно естественному звуковому сигналу. Все это позволяет не передавать с каждым отсчетом информацию о размере шага квантования, как при МК.
Считается, что максимальная скорость нарастания ЗВС не превышает 5 мс, а спадание звукового сигнала в силу реверберации всегда происходит медленнее. Если передавать размер шага квантования, например, один раз за миллисекунду, то для кодирования можно использовать 5 шкал квантования. В этом - суть почти мгновенного компандирования (ПМК), которое поясняет рис.
3.7.
Шаг квантования при переходе от шкалы к шкале удваивается. Отношение сигнал/ искажение квантования при передаче с помощью ПМК реального звукового и гармонического сигналов представлено на рис. 3.8. Мощность шумов квантования, как и при МК, зависит от свойств сигнала.
Рис. 3.7. Шкалы квантования при ПМК
Процедура кодирования включает:
• запоминание информации на длительности 1 мс (для Fд= 32 кГц - это
32 отсчета);
• выбор шкалы по амплитуде максимального отсчета; • кодирование амплитуды отсчета на выбранной шкале.
Передается следующая информация: полярность (1 разряд), положение внутри шкалы (9 разрядов) и номер шкалы (3 разряда один раз в течение 1 мс).
Скорость цифрового потока V составит:
V = 32000 х10 + 3 х1000 = 323 кбит/с.
Рис. 3.8. Отношение сигнал/искажение при передаче с помощью ПМК реального (кривая 1) и гармонического
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.