В реальных системах, после того как выполнена коррекция канальных ошибок и произведена интерполяция отсчетов, содержащих ошибочные символы, сигнал поступает на ЦАП. Здесь последовательность л-разрядных выборок преобразуется в аналоговый сигнал ступенчатой формы, который, проходя затем через фильтры НЧ, приобретает вид, практически точно соответствующий сигналу, поступившему на вход АЦП аппаратуры связи или записи.
При описании процесса фильтрации звукового сигнала аналоговыми ФНЧ было отмечено, что для эффективного подавления ВЧ продуктов цифроаналогового преобразования необходимы ФНЧ с очень крутым срезом АЧХ. Такие фильтры громоздки и дороги, так как требуют особо точных компонентов и тщательной настройки. Более простые НЧ фильтры не в состоянии обеспечить нужную фильтрацию, в результате чего отношение сигнал-шум будет значительно хуже 90...98 дБ, которые гарантируются самим принципом 16-разрядного квантования.
Упростить выходной фильтр удается путем использования предварительной цифровой фильтрации и искусственного повышения частоты дискретизации с применением цифровых интерполирующих фильтров (процедура
«оверсемплинга»).
Дискретизированный AM сигнал на выходе ЦАП имеет периодический спектр, полоса звуковых частот 0...20 кГц периодически повторяется с центрами на частотах, кратных частоте дискретизации: FД, 2Fд, 3Fд и т. д., где FД= 44,1 кГц (см. рис. 3.9, а). Чтобы выделить эту полосу частот, необходим аналоговый фильтр с АЧХ, показанной на рис. 3.9,6. Если дополнить схему цифровым фильтром, то требования к аналоговому фильтру снизятся, его АЧХ показана на рис. 3.9, б. Характеристика цифрового фильтра имеет периодическую структуру и повторяется на частотах, кратных частоте дискретизации (рис. 3.9,г). Высокочастотные компоненты, лежащие выше частоты FД/2, все равно подавляться не будут ни цифровым фильтром, ни пологой частью аналогового ФНЧ. Это приведет к появлению интермодуляционных компонентов, которые попадут и в полосу звукового сигнала.
В современных системах частота дискретизации повышается до 256 раз. В этом случае срез АЧХ аналогового фильтра может быть пологим и, тем не менее, обеспечивать эффективную фильтрацию, рис. 3.10.
С помощью передискретизации (транскодирования) можно получить отношение сигнал-шум более 90 дБ, даже используя 14-разрядный ЦАП вместо 16-разрядного. При этом 16-разрядные значения выборок округляются до 14разрядных. Такой способ применялся фирмой Philips в первых моделях проигрывателей компакт-дисков.
Рис. 3.9. Спектры цифрового звукового сигнала (а), АЧХ аналоговых фильтров (б, в) и цифрового фильтра (г)
На сегодня преобразование частоты дискретизации на стыках трактов и звеньев канала осуществляется, в большинстве случаев, с переходом к аналоговому сигналу и повторным АЦП. Как известно, повторное квантование приводит к снижению отношения сигнал-шум на 6 дБ, одновременно, за счет аналоговой фильтрации, ухудшается равномерность АЧХ и ФЧХ. В результате после нескольких переприемов цифровой сигнал по качеству не будет отличаться от аналогового.
Рис. 3.10. АЧХ цифрового фильтра после двукратного (а), четырехкратного (б) и восьмикратного (в) повышения
частоты дискретизации
Рис. 3.11. Структурная схема преобразователя частоты дискретизации
Цифровые устройства изменения частоты дискретизации достаточно сложны и дороги даже в случае кратности преобразуемых частот. На рис. 3.11 показаны основные блоки, входящие в устройство, которое осуществляет преобразование частоты дискретизации 48 кГц в частоту 32 кГц. В состав структурной схемы преобразователя входят: ПЧД - блок повышения частоты дискретизации, в котором частота дискретизации удваивается за счет добавления нулевых отсчетов; ЦФ -цифровой интерполирующий фильтр, в котором вычисляются промежуточные значения сигнала и подставляются вместо нулевых отсчетов; при снижении частоты дискретизации ЦФ ограничивает полосу сигнала; Дец - блок децимации, в данном случае производит отбрасывание каждого второго отсчета (децимация - весьма популярная в древнеримском войске процедура усечения головы каждому десятому воину, проигравшему сражение).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.