ШУМ ПРИ ИМПУЛЬСНОКОДОВОЙ модуляции

23-05-2017

В связи с полезными свойствами в самых разных приложениях процесс кодировки является область интенсивных исследований. Эти исследования привели к разработке различных алгоритмов кодирования речи.

Методы кодирования грубо можно разделить на две категории: методы цифрового кодирования формы аналоговых сигналов с максимально возможной точностью и методы кодирования только наиболее существенных аспектов речи и слуха.

Постановка задачи

Первый шаг в процессе кодирования сигнала установка дискретных моментов времени, в которых будет проводиться выборка значений выходного сигнала. Преимущественно цифровое преобразование основано на использовании временных интервалов. Если временные интервалы выбраны достаточно часто, то выходной сигнал может быть восстановлен полностью за последовательности отсчетов с использованием фильтра нижних частот (ФНЧ) для интерполяции.

Рассмотрим теперь импульснокодову модуляция (ИКМ), которая является расширением АИМ. В ней значение каждого аналогового отсчета в свою очередь подвергается квантованию для пред

отношение ее в виде кодового слова. Таким образом, как видно из рис. 3, для преобразования системы с АИМ в систему с ИКМ достаточно добавить в источник АЦП, а в пункт назначения - ЦАП На рис. 4 показан типичный процесс дискретизации, в котором на каждом интервале квантования отсчета сигнала ставится в соответствие двоичное кодовое слово. Все значения отсчетов, попадающих в определенный интервал квантования, представляются в виде одного дискретного значения, расположенного в центре интервала. При таком процессе дискретизации отсчеты сигнала вводится какая-то ошибка или искажение. Эти ошибки, известные как шум квантования, минимизируются посредством использования большого числа достаточно малых шагов квантования. Естественно, что рост числа шагов квантования приводит к увеличению числа разрядов для идентификации этих шагов.

Один из субъективных аспектов восприятия шумов или изменения в языке связан с частотным содержанием (спектром) возмущения, а также с уровнем его мощности. Обычно предполагается, что последовательные ошибки квантования в ИКМкодери распределены случайным образом и не коррелированы между собой. Таким образом коммутативных эффект ошибок квантования в ИКМ системе может трактоваться как дополнительный шум с субъективной действием, подобным действия белого шума на ограниченной полосе частот. На рис. 5 показана зависимость шума квантования от амплитуды сигнала для кодера с постоянным интервалом квантования. Можно отметить, что если сигнал успеет измениться по амплитуде в пределах нескольких интервалов квантования, то ошибки квантования будут независимы. Если же сигнал подвергается чрезмерной дискретизации, то последовательные отсчеты содержаться в одном и том же интервале квантования, и указана независимость теряется.

Ошибки квантования, или изменения, создается дискретизацией аналогового сигнала, обычно выражается отношением средней мощности шума к средней мощности сигнала. Таким образом, отношение сигнал / шум квантования (ОСШ), так называемое также отношением сигнал / искажения, может быть определено как

где Е {} математическое ожидание или среднее значение величины; х (() аналоговый сигнал на входе; в (() - декодированный выходной сигнал.

При определении математического ожидания шума квантования необходимо сделать три замечания:

1. Ошибка в (Г) х (;) ограничена амплитудой q / 2, где q - шаг квантования;

2. Отсчет может попадать в любую точку внутри шага квантования;

3. Предполагается, что амплитуды сигнала находятся в пределах рабочего диапазона кодера. Если они выходят за пределы максимального шага квантования, то возникают искажения в связи с перегрузкой.

Если для удобства предположить, что сопротивление нагрузки равен 1 Ом, то

Мощность шума квантования = 1/12 ^ 2

Если все шаги квантования имеют равную длину и шум не зависит от значения выборок, то ОСШ (дБ) определяется как

где V среднеквадратичное значение входного сигнала. В частности, для синусоидального сигнала при равномерного квантования

где А максимальная амплитуда синусоидального сигнала.

Выводы

При измерении мощности шума квантования спектральные составляющие часто решаются таким же образом, как и шумы в аналоговых сигналах, но спектрально взвешенные измерения не всегда отражают действительный уровень качества в языковом кодере / декодере. Если спектральное распределение шума квантования более или менее повторяет спектр речевого сигнала, то шум экранируется языке и заметен в гораздо меньшей степени, чем некоррелированных шум. С другой стороны, если в процессе квантования основная мощность приходится на частоте языковой полосы, отличной от частот отдельных звуков, то шум заметен.

В высококачественных ИКМкодерах шум квантования равномерно распределен в языковой полосе частот и не зависит от кодированных сигналов. Таким образом, ОСШ квантования, которое определяется выражением (4), хорошо отражает характеристики ИКМсистемы.


Смотрите также:
 ОБ использовании распределения служебных СЛОВ при проведении ЭКСПЕРТИЗЫ письменной РЕЧИ
 Моделирование конфликтных ПОТОКОВ ДАННЫХ В СИСТЕМАХ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
 СИСТЕМА АРМП С двойными ФАЗООПЕРЕЖАЮЩИМ КОНТУРОМ
 БАЗОВЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОСТРОЕНИЮ МОДЕЛИ УГРОЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
 НОВАЯ АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕРНЫХ системах от несанкционированного доступа

Добавить комментарий:
Введите ваше имя:

Комментарий:

Защита от спама - решите пример:

http://apple-zone.ru/ чехол для sony xperia compact: чехол для xperia z1 compact.