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

Шум квантования

Основным аспектом расчета и разработки инженерных проектов является необходимость использования аналитических характеристик качества функционирования систем. Только при наличии таких характеристик система может быть объективно оценена и ее стоимость эффективно сопоставлена со стоимостью альтернативных разработок. Одной из характеристик, необходимой для инженеров телефонной связи, является качество речи, доставляемой слушателю. Измерения качества речи усложняются из-за субъективных свойств речи, которые воспринимаются типовым слушателем. Одна из особенностей субъективного восприятия шумов или искажений в речевом сигнале связана с частотным составом, или спектром мешающих воздействий в сочетании с уровнем их мощности. Эти эффекты влияния шумов в зависимости от частоты были рассмотрены в гл. 1 при введении понятий взвешивания при помощи С-контура и псофометрического взвешивания.

Последовательные ошибки квантования в ИКМ-кодере в общем случае предполагаются распределенными по cлучайному закону и не коррелированными друг с другом. Таким образом, совокупный эффект ошибок квантования в системах с ИКМ можно рассматривать как аддитивные шумы, имеющие субъективное воздействие, которое аналогично воздействию белого шума с ограниченной полосой. На рис. 3.9 представлена зависимость ошибок квантования от амплитуды сигнала для кодера с равномерными шагами квантования. Отметим, что если сигнал успевает измениться по амплитуде на несколько шагов квантования, ошибки квантования становятся независимыми. Если сигнал дискретизируется с частотой, намного превышающей fs, то последовательные дискреты будут часто приходиться на одни и те же шаги, что приведет к потере независимости ошибок квантования.

Ошибки, или шум квантования, возникающие при преобразовании аналогового сигнала в цифровую форму, обычно выражаются в виде средней мощности шума по отношению к средней мощности сигнала.

В соответствии с этим отношение сигнал-шум квантования можно определить как

ОСШК = Е{х2(t) }/Е{ [у(t) -х(t) ]2}, (3.1)

где Е{' } — математическое ожидание, или среднее значение, х (t) — аналоговый входной сигнал, у(t) — декодированный выходной сигнал. При определении среднего значения шума квантования необходимо сделать три замечания.

Ошибка у(t) — х(t) ограничена по амплитуде значением q|2, где q — шаг квантования. (Декодированные выходные дискреты располагаются точно посредине шага квантования.)

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