-розрядному означає збільшення швидкості передачі цифрового ІКМ-сигналу (Vпер =) всього лише на 7%. Ця властивість є найважливішою особливістю ІКМ з рівномірним квантуванням; жоден інший спосіб кодування не дозволяє так помітно покращувати перешкодозахищеність ЗС за рахунок порівняно невеликого збільшення швидкості передачі.
При рівномірній шкалою квантування і гармонійному сигналі, для якого, як відомо, значення пік-фактора k =, відношення С/Ш квантування, дБ, на виході квантів пристрою визначається співвідношенням Рс/Ршкв = 6m +1,8.
Для сигналу ЗС значення пік-фактора залежить від жанру програми і змінюється в межах від 7 до 25 дБ. У середньому вважають, що він дорівнює 12 ... 15 дБ, тому для радіомовних сигналів маємо Рс/Ршкв = 6m - 8,2.
Зауважимо, що це вираз не враховує неоднаковою чутливості слуху до складових шуму різних частот, яка визначається псофометрического коефіцієнтом. З його урахуванням ставлення Рс/Ршкв ще зменшується на 8,5 дБ для широкосмугового ЗС з смугою частот 15 кГц і становить Рс/Ршкв = 6m - 16,7.
Для уникнення обмеження сигналу його квазіпіковий значення не повинно перевищувати порогу обмеження квантователя. Зазвичай його вибирають меншим на величину DV = 6 ... 10 дБ. p> На рис. 5 представлені залежності відношення сигнал/шум (Рс/Ршкв, дБ) для сигналів 3В при різних значеннях т від відносної зміни рівня сигналу на вході. Тут по осі абсцис відкладена різниця між вхідним рівнем Nс і його квазімаксімальним значенням Nсквтаx дБ.
В
Рис. 5
Вираз для відносини С/Ш визначає в кінцевому підсумку значення максимального динамічного діапазону ЗС, який може бути переданий по цифровому каналу без появи спотворень. На практиці в трактах формування програм звукозапису зазвичай використовується 16-розрядне рівномірне квантування. При розрядності т кодового слова, рівною 16 бітам (розмір кодового слова системи компакт-диска) формула дає нам значення 97,8 дБ. Однак звідси слід відняти величину приблизно рівну 1,5 ... 2,0 дБ, визначальну додаткові похибки, властиві аналого-цифрового і цифро-аналоговому перетворенням. Далі в Згідно з Рекомендацією СС1К цю величину з урахуванням пік-фактора слід зменшити ще на 12 дБ (при перерахунку рівня потужності шумів квантування в величину, відповідну одержуваної при вимірі). Для захисту каналу від можливого перевищення максимального рівня це значення зменшують ще на 10 дБ. І нарешті, щоб уникнути занадто великих похибок при квантуванні низьких рівнів сигналу і забезпечити при зворотному перетворенні маскування шумів квантування корисним сигналом, його рівень повинен перевищувати рівень шумів по принаймні на 20 дБ. З урахуванням викладених міркувань отримуємо, що при т = 16 значення динамічного діапазону вихідного ЗС на вході цифрового тракту в цьому випадку не повинно перевищувати в•ђ Dc = (6т + 1,8) - (1,5 ... 2,0) - 12 - 20 = 54 дБ (рис. 5.б). Нагадаємо, що після обробки звукорежисером динамічний діапазон ЗС зазвичай не перевищує 40 дБ в радіомовлення і 50 дБ при високоякісної звукозапису, наприклад на компакт-диск. При 16-розрядному кодуванні і частоті дискретизації f д = 48 кГц швидкість передачі цифрового потоку Vпер = m f /д складе для монофонічного сигналу Vперм = 16 в€™ 48 = 768 кбіт/с, а для стереофонічного - відповідно Vперст = 2 (16 в€™ 48) = 1536 кбіт/с. При f д = 44,1 кГц маємо відповідно Vперм = 705 кбіт/с і Vперст = 1411,2 кбіт/с. p> І останнє важливе зауваження. Загальний дозвіл АЦП обмежене як числом можливих ступенів квантування, так і тимчасової точністю при дискретизації безперервного сигналу. Якщо миттєве значення сигналу змінюється дуже швидко, то очевидно, що положення тимчасової точки дискретизації істотно впливає на значення відповідного їй відліку. Так, помилка у значенні відліку при частоті сигналу 1 кГц і тимчасової неточності дискретизації, рівної 160 мкс, відповідає помилку квантування при 10-бітовому якості. Дуже важко виготовити аналого-цифровий перетворювач з високою точністю квантування і дискретизації. При безпосередньому прямому АЦП з 16-розрядним дозволом і кількістю можливих рівнів квантування, рівним 65536. необхідно, щоб порівнювані в АЦП постійні напруги були б дуже точними. Це важко виконати, тому що при максимальному значенні амплітуди вхідного сигналу Uсквтax = 1 В для кожної окремої щаблі квантування потрібна точність не менше 0,00001 В. Така точність повинна бути реалізована в смузі частот ЗС, рівною за меншою міру 20 кГц.
Проблема реалізації необхідної точності при аналого-цифровому перетворенні може бути спрощена, якщо використовувати АЦП і ЦАП з більш низькою розрядністю в поєднанні з методом дельта-модуляції, що є одним з різновидів диференціальної ІКМ (ДИКМ). Найпростіший варіант дельта-модулятора зображений на рис. 5, а. Він містить пристрій дискретиза...
