Особенности квантования мгновенных значений сигнала - Особенности использования методов цифровой обработки аналоговых сигналов
В процессе квантования по уровню значение каждого АИМ-отсчета заменяется ближайшим разрешенным значением.
Характеристиками квантующего устройства являются следующие:
- - число уровней квантования NКВ; - шаг квантования ? - разность между двумя соседними разрешенными уровнями; - напряжение ограничения UОГР - максимальное значение амплитуды отсчета, подвергаемого квантованию.
Если ? =const, то квантование называют равномерным. Амплитудная характеристика равномерного квантователя показана на Рис. 6.
Рис. 6. Амплитудная характеристика равномерного квантователя
Ошибка квантования - разность между истинным значением отсчета и его квантованным значением. При равномерном квантовании величина ошибки квантования не превышает половины шага квантования.
При квантовании возникает так называемый Шум квантования, мощность которого определяется выражением PШ. КВ=? 2/12. Защищенность от шумов квантования определяется как АЗ. КВ=10lg(PС/PШ. КВ).
Если входное напряжение выше порогового, на выходе квантователя формируются отсчеты с амплитудой UОГР - такой режим работы квантователя называется Перегрузкой. При этом возникают Шумы ограничения, мощность которых значительно превышает мощность шумов квантования. Необходимо применять специальные меры, предотвращающие перегрузку квантователя.
Недостатком равномерного квантования является меньшая защищенность от шумов квантования малых уровней сигнала.
Для обеспечения АЗ. КВ не менее 30 дБ во всем динамическом диапазоне речевого сигнала требуется 212=4096 уровней квантования.
Большое число разрядов в коде (m=12) при равномерном квантовании приводит к усложнению аппаратуры и неоправданному увеличению тактовой частоты. Устранить указанный существенный недостаток можно, осуществляя Неравномерное квантование, которое используется в современных ЦСП. Сущность неравномерного квантования заключается в следующем. Для малых значений сигналов шаг квантования выбирается минимальным и постепенно увеличивается, достигая максимального для больших значений сигналов. Амплитудная характеристика неравномерного квантователя показана на Рис. 7.
Рис. 7. Амплитудная характеристика неравномерного квантователя
При этом для слабых сигналов РШ. КВ уменьшается, а для сильных - возрастает, что приводит к увеличению АЗ. КВ для слабых сигналов и снижению АЗ. КВ - для сильных, которые имели большой запас по помехозащищенности. В результате удается снизить разрядность кода до m=8 (NКВ=256), обеспечив при этом выполнение требований к защищенности от шумов квантования в широком динамическом диапазоне сигнала DС, составляющем около 40 дБ. Таким образом происходит выравнивание АЗ. КВ в широком диапазоне изменения уровней сигнала.
Эффект неравномерного квантования может быть получен с помощью сжатия динамического диапазона сигнала с последующим равномерным квантованием. Сжатие динамического диапазона сигнала осуществляется с помощью Компрессора, обладающего нелинейной амплитудной характеристикой. Чем большей нелинейностью обладает компрессор, тем больший выигрыш может быть получен для слабых сигналов.
Для восстановления исходного динамического диапазона сигнала на приеме необходимо установить Экспандер (расширитель), амплитудная характеристика которого должна быть обратной амплитудной характеристике компрессора. Таким образом, результирующая (суммарная) амплитудная характеристика цепи компрессор-экспандер (Компандер), должна быть линейной во избежание нелинейных искажений передаваемых сигналов.
В современных ЦСП находят применение две логарифмические характеристики компандирования (типов А и ? ), которые удобно изображать и описывать в нормированном виде у=f(х), где у = UВЫХ/UОГР, x = UВХ/UОГР:
Где А=87,6 и ? =255 - параметры компрессии.
Характеристика компандирования типа А используется в ЦСП, соответствующих европейской ПЦИ, а типа ? - в ЦСП, соответствующих североамериканской ПЦИ.
Похожие статьи
-
Между соседними отсчетами речевого сигнала имеется значительная корреляция, которая слабо убывает по мере увеличения интервала между отсчетами. Это...
-
В процессе кодирования амплитуда каждого квантованного по уровню АИМ отсчета представляется в виде двоичной последовательности, содержащей m символов....
-
В процессе формирования АИМ сигнала осуществляется дискретизация непрерывного (аналогового) сигнала во времени в соответствии с известной Теоремой...
-
Как было показано выше, формирование цифрового сигнала из аналогового предусматривает последовательное выполнение трех основных операций: - дискретизация...
-
ЛИТЕРАТУРА - Особенности использования методов цифровой обработки аналоговых сигналов
Лидовский В. И. Теория информации. - М., "Высшая школа", 2002г. - 120с. Метрология и радиоизмерения в телекоммуникационных системах. Учебник для ВУЗов. /...
-
Исходная форма звукового сигнала - непрерывное изменение амплитуды во времени - представляется в цифровой форме с помощью "перекрестной дискретизации" -...
-
Прежде всего, необходимо различать "искажающие" и "неискажающие" виды обработки. К первым относятся операции, изменяющие форму и структуру сигнала -...
-
В основе развития этого класса методов лежит утверждение, что анализ речи, основанный на модели слуха человека, будет более успешным, чем анализ,...
-
Преобразование в АЦП состоит из трех операций: сначала непрерывное сообщение подвергается дискретизации по времени через интервалы ; полученные отсчеты...
-
Только в том случае, когда в процессе преобразования применяются "искажающие" операции - изменение разрядности отсчета, частоты дискретизации,...
-
К методам этого типа относятся, прежде всего, класс методов обработки зашумленных речевых сигналов, которые используют квазипериодичность речевого...
-
При последовательном возрастании значений входного цифрового сигнала D(t) от 0 до 2N-1 через единицу младшего разряда (ЕМР) выходной сигнал UВых(t)...
-
Отличия цифрового представления сигналов от аналогового Традиционное аналоговое представление сигналов основано на подобии (аналогичности) электрических...
-
Обработка цифрового звука - Современные звуковые карты. Методы позиционирования и сжатия звука
Цифровой звук обрабатывается посредством математических операций, применяемых к отдельным отсчетам сигнала, либо к группам отсчетов различной длины....
-
Цель и особенности основных видов испытаний ВОК - Методы испытания волоконно-оптических кабелей
Как указывалось выше, при прокладке и монтаже кабель подвергается минимально двукратному изгибу, поэтому при испытаниях он должен выдержать также минимум...
-
В настоящей главе анализируются особенности методов, основанных на вычитании амплитудных спектров, для очистки речевых сигналов от стационарных и...
-
Особенности процессов в дискретных системах - Теория дискретных систем
В дискретных системах осуществляется преобразование информации, заданной в виде дискретных процессов, квантованных по времени или по времени и уровню...
-
Цифровое представление звука ценно прежде всего возможностью бесконечного хранения и тиражирования без потери качества, однако преобразование из...
-
В зависимости от фазы и амплитуды отраженного сигнала, погонной длины линии, удельной задержки распространения возможны различные варианты типовых...
-
Для повышения помехоустойчивости приема дискретных двоичных сообщений, решение о переданном символе принимается не по одному отсчету на длительности...
-
Введение - Способы реализации алгоритмов цифровой обработки сигналов
Цифровой обработкой сигналов принято называть в вычислительной технике арифметическую обработку последовательностей равноотстоящих во времени отсчетов....
-
Качеству звучания звуковых плат уделяется должное внимание, но по непонятным причинам в обзорах обходят аналоговую часть схемы. Все преимущества в...
-
Во временной области Класс методов цифровой обработки зашумленных речевых сигналов, который основан на построении математических моделей речевых сигналов...
-
В настоящей главе анализируются особенности, свойства и характеристики речевых сигналов. Виды шумов акустических помех и искажений, а так же особенности...
-
Перспективы развития электроники - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Современные состояние развития электроники заключается в переход от микротехнологии к нанотехнологии. Прогресс в развитии науки и технологии,...
-
Использование информационной избыточности - Структурные методы повышения точности средств измерения
Под информационной избыточностью понимается такое состояние измерительной информации, при котором она больше необходимой для реализации функций...
-
Локализация сигналов методом фильтрации и заземление технических средств
Фильтрация Одним из методов локализации опасных сигналов, циркулирующих в технических средствах и системах обработки информации, является фильтрация. В...
-
В цифровых измерительных приборах (ЦИП) автоматически вырабатываются дискретные сигналы измерительной информации, а показания представляются в цифровой...
-
Использование тестовых сигналов - Структурные методы повышения точности средств измерения
Тестовые методы повышения точности измерений применяются в различных измерительных системах для измерений как электрических, так и неэлектрических...
-
Введение - Универсальный усилитель сигналов звуковой частоты
Усилитель сигналов звуковой частоты выполняет функцию усиления и коррекции сигналов звукового диапазона частот. В качестве источника такого сигнала может...
-
На втором этапе измерений речи артикуляционным методом проводится цикл измерений. Цикл измерений включает в себя результат приема всех аудиторов от всех...
-
Расчет схемы электрической принципиальной цифрового матрицирующего устройства. Рассмотрим систему обозначений сигналов, принятую в цифровом телевидении...
-
S/PDIF (Sony/Philiрs Digital Interface Format - формат цифрового интерфейса фирм Sony и Philiрs) - цифровой интерфейс для бытовой радиоаппаратуры....
-
На IBM PC наиболее популярны редакторы Cool Edit Pro (Syntrillium) Sound Forge (Sonic Foundry), WaveLab (Steinberg) и системы многодорожечной записи SAW...
-
Динамические параметры ЦАП определяются по изменению выходного сигнала при скачкообразном изменении входного кода, обычно от величины "все нули" до "все...
-
Обзор методов построения аналогичных устройств - Проектирование усилителей электрических сигналов
Усилителями постоянного тока (УПТ) называются устройства, предназначенные для усиления медленно изменяющихся сигналов вплоть до нулевой частоты. На рис....
-
Этап 1. Пусть имеется исходный зашумленный сигнал, состоящий из чистого речевого сигнала и некоррелированного аддитивного шума, который определяется...
-
Аналитический Метод применим только при линейных нагрузках. Графический Метод применим Для любых нагрузок (линейных или нелинейных), и отличается...
-
Устройство передающее сигнал с информационного входа на один из выходов, причем номер этого выхода равен десятичному эквиваленту двоичного кода на...
-
ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Ниже приведены некоторые параметры в отечественном по ГОСТ 19480-89 и международном обозначении. Tзд. р.1,0 / tPHL - время задержки распространения при...
Особенности квантования мгновенных значений сигнала - Особенности использования методов цифровой обработки аналоговых сигналов