|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы и для использования в радиотехнике, т. е. выражение его в двоичном коде. В этом коде максимальное значение числа в «-разрядной системе квантования N = 2" - 1 ••макс > где rt -любое число в десятичной системе, принимаемое за число уровней квантования. В звукотехнике за максимальный уровень квантования принимается значение, в 2 раза превышающее амплитуду шумов квантования, когда все искажения квантования лежат ниже порога чувствительности уха: А = ±25ш, где Вш - амплитуда шумов квантования, появляющаяся из-за разности установленной амплитуды выборки и ее истинного значения. Определим динамический диапазон измерений амплитуд звуковых сигналов в зависимости от разрядности квантования. Принимая, что сигнал меняется от г/с.о до г/с.макс, ступень квантования А = (г/с.макс-Усо)/(Л- !)• С учетом максимального значения А мощность шумов квантования ш.макс = (2/А)Т xdx = AVl2. о С другой стороны, если в данный момент максимальный входной синусоидальный аналоговый сигнал г/с .макс, ТО мощность сигнзла с.макс = (1/2я) J (г/с.мако зШ Х/2) dx = г/с.макс/8. откуда отношение максимально возможной мощности шумов квантования к максимальной мощности сигнала с.макс/ш.макс « 3 г/,,,,,/2 А = 3 (Л - 1) ?>-2п- . Минимальный динамический диапазон, определяемый в децибелах, для децимальной системы Z)= lOlgio (£с.макс/ш.макс)= lOlg 3-2«-l 6rt + 1,8. Следует учесть, что принятое предположение об уровне шума квантования, постоянно равном половине уровня квантования, является завышенным, так как в среднем он ниже своего максимального значения. Следовательно, динамический диапазон при выборочном числе квантования несколько больше. Как показывают измерения для Н-разрядного квантования, когда теоретический предел динамического диапазона равен 85,8 дБ, в эксперименте он составляет 93... 98 дБ, а для 16-разрядного квантова-14 ния при теоретическом пределе 97,8 дБ экспериментальный составляет 106... ПО дБ. Подобная разность объясняется особенностями восприятия слуха и тем, что средний шум квантования значительно меньше принятого в формуле максимального значения. К тому же ФЗЧ, применяемые на выходе квантователя, также снижают этот уровень. В результате можно считать 6п-1-2<: <Db <7. Чем больше динамический диапазон входного сигнала, тем больший числовой уровень квантования нужно применять: Вместе с тем исключение шумов квантования из сигнала нецелесообразно, так как они имеют непосредственную связь с сигналом. При демодуляции из ИКМ-сигнала в аналоговый именно амплитуды шумов квантования позволяют точнее восстановить истинный аналоговый сигнал путем добавления к выборке добавки из амплитуды шума. Таким образом добиваются восстановления истинной амплитуды сигнала. 1.2. ЗАЩИТА ОТ ОШИБОК В ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЕ Основные сведения. При обработке, передаче и записи ИКМ-сигнала могут возникнуть ошибки, связанные с режимами работы соответствующих устройств. Ошибки возникают при выпадении как -отдельных символов, так и целых кодовых слов. Кроме того, при хранении или воспроизведении записанной информации возникают помехи, вызванные царапинами или частицами пыли на диске или ленте. Ошибки могут быть как одиночными, так и формироваться в пакеты. Одиночная ошибка вызывает при воспроизведении неправильное восстановление, искажение выходного сигнала, которое субъективно будет восприниматься как щелчок. Искажение (громкость щелчка) зависит от веса искаженного разряда кодового слова. Не все одиночные пропадания импульса заметны на слух. При пропадании импульсов младших разрядов (правая часть 16-битового кодового слова) щелчок практически незаметен. Среднее значение ошибок в таком случае не должно превышать 10""". При выпадении или искажении целых кодовых слов будет наблюдаться искажение самого звукового сигнала. Следовательно, дальнейшие манипуляции с импульсами должны проводиться таким образом, чтобы, если на вновь созданную структуру импульсов будет действовать помеха, которая приведет к искажению либо одного, либо серии импульсов, возможность полного восстановления исходных импульсов была сохранена. Импульсы основного сигнала и добавляемые к ним импульсы или блоки импульсов, подчиняющиеся определенным законам, перераспределяются при передаче или записи ЗС в импульсной форме также по заранее заданному порядку так, чтобы можно было не только обнаружить ошибку, но и исправить ее. При таком кодировании импульс данного мгновения сигнала присутствует при передаче неоднократно -и распределяется таким образом, что при пропадании в одном месте это пропадание обнаруживается, определяется из другого фрагмента и восстанавливается на исходном месте. Распределение же проверочных импульсов, гарантирующих сохранение исходных импульсов в своей комбинации, затем обнаружение и исправление при их пропадании или искажении, а также обнаружение нарушений исходного сигнала проводятся с помощью помехоустойчивого кодирования. Наиболее распространенными кодами, позволяющими проводить обнаружение и исправление ошибок в зависимости от условий, которые могут их создать, являются коды 2RC - двойной код Рида-Соломона с перемежением (CIRC) [9-12], используемые в системе компакт-диск, БЧХ (Боуза-Чоудхури-Хоквинге-ма), применяемого в системе спутникового радиовещания на базе телевизионного канала ([2], а также сверхточные коды в сочетании с 2RC, предлагаемые для использования в системе непосредственного радиовещания [24, 26, 27]. Использование кода CIRC. В соответствии со стандартом МЭК [1] в цифровой системе грамзаписи «Компакт-диск» для обнаружения, полной и частичной коррекции ошибок используется код CIRC с символами в поле Галуа QF (2). Это двухступенчатый блоковый код со сверточным межблочным перемежением и вну-триблочной перестановкой символов для обеспечения возможности исправления коротких и длинных пакетов ошибок [12]. В обеих ступенях кодирования используется код Рида-Соломона (код RC), в первой ступени (28, 24, 5), а во второй-(32, 28, 5). На рис. 1.4 и 1.5 приведены функциональные схемы кодера и декодера кода CIRC. На вход кодера цифровые данные двух звуковых каналов подаются в виде 16-разрядных слов, разделенных на два символа по восемь бит А я В (соответственно старшие и младшие разряды). В блок данных входят 24 информационных символа (по шесть слов левого и правого каналов). Перед первым кодированием (кодер Q) сначала производится перестановка символа в блоке, при которой слова левого и правого каналов группируются ло три, и эти группы чередуются. Затем осуществляется мел<блочное перемежение четных слов левого и правого каналов с интервалом в два блока. Этими преобразованиями обеспечивается возможность частичного исправления очень длинных выпадений и пакетов ошибок. В кодере Р производится вычисление четырех проверочных символов первой ступени кодирования [9, 12]. Перед вторым кодированием (кодер Р) производится межблочное перемежение символов с постоянным интервалом, равным четырем блокам, которое обеспечивает возможность полного исправления выпадений и пакетов ошибок длиной до 16 блоков. В кодере Р вычисляются проверочные символы второй ступени кодирования. Короткое перемежение символов А длиной всего в 16 0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 |