Лекции по курсу Основы физики звука Лекция 13

Лекции по курсу Основы физики звука Лекция 13 Цифро-аналоговое преобразование звука 1

13. 1. Цифро-аналоговый преобразователь Цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП) преобразует цифровой сигнал в аналоговый. Цифро-аналоговый преобразователь имеет несколько цифровых входов и один аналоговый выход. На цифровые входы подается поток чисел, представляющий собой оцифрованный или синтезированный звук, а к аналоговому выходу через усилитель подключается звуковая колонка или головные телефоны. 2

На выходе цифро-аналогового преобразователя формируется последовательность импульсов, амплитуда которых соответствует значениям исходного аналогового сигнала, измеренным при оцифровке. Подключенные к выходу ЦАП аналоговые устройства реагируют не на отдельные импульсы, а на огибающую совокупности импульсов. 3

13. 2. Шум квантования Шум кванотования – это разница между цифровым и аналоговым сигналом: 4

- интервал квантования (квант) - уровень шума квантования - число уровней квантования в пределах динамического диапазона АЦП - разрядность АЦП Для 8 -разрядного преобразования: k=256, Si=-48 Дб. Для 16 -разрядного преобразования: k=65536, Si=-96 Дб. 5

Отношение сигнал/шум — безразмерная величина, равная отношению мощности полезного сигнала к мощности шума. где P — средняя мощность, а A — среднеквадратичное значение амплитуды. Оба сигнала измеряются в полосе пропускания системы. Обычно отношение сигнал/шум выражается в децибелах (д. Б). Чем больше это отношение, тем меньше шум влияет на характеристики системы. 6

13. 3. Связь квантования и дискретизации Спектр шума квантования распределяется в диапазоне частот от 0 до Fd/2: Увеличение частоты дискретизации вдвое уменьшает интенсивность шума квантования в рабочей полосе частот на 3 Дб. 7

13. 4. Зависимость шума квантования от уровня полезного сигнала При слабом сигнале разрядность квантования получается меньше и уровень шума квантования по отношению к уровню сигнала будет больше. 8

13. 5. Явление дрожания (джиттер) при аналого-цифровом преобразовании и гранулированный шум Явление джиттера (дрожания) связано с ошибкой выборки при аналого-цифровом преобразовании. Это связано с несовершенством аппаратуры квантования. Гранулированный шум – это эффект, появляющийся при ошибке округления уровня квантования. 9

13. 6. Неоднородное квантование Погрешность квантования при малых значениях сигнала больше, чем при больших значениях сигнала. Поэтому на практике при оцифровке сигнала часто применяют неоднородное квантование. 10