Свойств речи Классификация Скорость АЦП Искажения Цифро-аналоговое преобразование Сложение сигналов Плотность импульсов Кодовые комбинации Дискреты Анализ Частотный спектр Цифровые схемы Модуляторы Конференц-связь

Зависимость (3.14) отображена на рис. 3.32 для различных частот входного сигнала. Отметим, что ОСШК улучшается на 9 дБ на октаву (удвоение) частоты дискретизации. В отличие от этого в системе с ИКМ ОСШК улучшается на 6 дБ с каждым добавочным разрядом. Вследствие этого системы с ИКМ дают лучшее качество при высоких скоростях передачи, а дельта-модуляторы — при низких скоростях передачи около 40 кбит/с.

Рис. 3.32. Отношение сигнал-шум квантования при линейной дельта-модуляции; частота среза выходного фильтра равна 3,4 кГц

При использовании синусоидального колебания с частотой 800 Гц в качестве испытательного сигнала из выражения (3.14) определяем (это же показывает и рис. 3.32), что для получения ОСШК, равного 26 дБ при линейной дельта-модуляции требуется частота дискретизации порядка 28 кГц. Соответствующую скорость передачи порядка 28 кбит/с следует сопоставить с четырьмя разрядами на дискрет, или со скоростью передачи 32 кбит/с линейной системы с ИКМ, для которой ранее было вычислено то же самое ОСШК.

Выражение (3.14) определяет ОСШК для синусоидального сигнала с постоянной амплитудой. Следующее соотношение определяет частоту дискретизации (скорость передачи), необходимую для получения конкретного ОСШК, и содержит также коэффициент динамического диапазона R;

где R — динамический диапазон (Amax/Аmin)2, f — частота входного сигнала, fс — частота среза выходного фильтра, ОСЩК — требуемое минимальное значение отношения сигнал-шум квантования.

Выражение (3.15) справедливо при предложении, что размер шага выбран исходя из отсутствия перегрузки по крутизне для сигнала с наивысшим уровнем.

Отметим снова, что выражения (3.15) и (3.16) соответствуют расчёту дельта-модулятора с большим запасом, поскольку они не допускают перегрузки по крутизне. Однако они полезны, так как согласуются с расчетом ИКМ без перегрузки, представленным ранее.

Пример 3,5. Используя синусоидальное колебание с частотой 800 Гц в качестве входного сигнала, определите размер шага и частоту дискретизации в линейном дельта-модуляторе, необходимые для получения при кодировании речи ОСШК, равного 398 (26 дБ), и динамического диапазона порядка 1000 (30 дБ). Предположим, .что частота среза выходного фильтра равна 3,4 кГц.

Решение. Формулы (3.15) и (3.16) дают соответственно следующие значения для частоты дискретизации и размера шага:

Скорость передачи 279 кбит/с следует сопоставить с 9 разрядами на дискрет и скоростью передачи 72 кбит/с, полученной ранее для ИКМ с равномерным шагом.

Размер шага, полученный в примере 3.5, достаточен лишь для того, чтобы только-только предотвратить перегрузку при максимальном уровне входного сигнала с частотой 800 Гц. Вследствие этого сигнал с более высокой частотой и той же амплитудой вызовет перегрузку кодера. Оценка усредненного спектра речи на рис. 3.24 показывает, однако, что частота 800 Гц находится вблизи частот составляющих с максимальной амплитудой, а на более высоких частотах в среднем мощность значительно меньше. Вследствие этого единственный размер шага приблизительно подходит для передачи всего диапазона частот без перегрузки по крутизне. И действительно, на рис. 3.24 показано, что амплитуда составляющей с частотой порядка 2400 Гц обычно снижается примерно в 5,6 раза (на 15 дБ), в то время как требуется снизить ее только в 3 раза, чтобы получить крутизну меньше крутизны сигнала с частотой 800 Гц. Отсюда входной сигнал с частотой 800 Гц с достаточной точностью определяет размер шага, необходимый для исключения перегрузки по крутизне.

Анализ и синтез речи является еще одной областью широко распространенных исследований, тесно связанных с преобразованием речи в цифровую форму Цифро-аналоговое и аналого-цифровое преобразования