- •Построение и эксплуатация цифровых телевизионных сетей
- •В.2 Регулярные сигналы и их аналитическое описание…..
- •2.4.3 Ацп с плавающей точкой……………………………………………
- •4.9.6.2 Звук……………………………………………………………..
- •5.Принципы построения и особенности внедрения систем цифрового тв вещания
- •5.1 Глобальная модель систем цифрового вещания
- •Введение
- •В.1 обзор существующих методов доставки цифровых телевизионных программ к потребителю
- •В.2 Регулярные сигналы и их аналитическое описание. Ортогональные разложения функций
- •Дискретизация функций рядами Фурье
- •1 Цифровые фильтры
- •1.1 Явление Гиббса
- •1.1.1 Сущность явления Гиббса
- •1.2 Весовые функции
- •1.4 Разностное уравнение
- •Нерекурсивные фильтры
- •1.6 Рекурсивные фильтры
- •6.3 Интегрирующий рекурсивный фильтр.
- •1.12 Структурные схемы цифровых фильтров
- •2 Аналого-цифровое преобразование
- •2.1 Цифровая обработка звуковых сигналов
- •2.2 Основы аналого-цифрового преобразования
- •2.2.1 Основные понятия и определения
- •2.3 Структура и алгоритм работы цап
- •Контрольные вопросы
- •2.4 Структура и алгоритм работы ацп
- •2.4.1 Параллельные ацп
- •2.4.2 Ацп с поразрядным уравновешиванием
- •2.4.3 Ацп с плавающей точкой
- •Контрольные вопросы
- •3. Звук.
- •3.1 Аудиосигнал
- •3.1.1 Звуковые волны
- •3.1.2 Звук как электрический сигнал
- •3.1.4 Сложение синусоидальных волн
- •3.4.3 Децибелы и уровень звука
- •3.4.6 Громкость
- •3.6 Цифровой звук
- •3.6.1 Частота дискретизации
- •3.6.2 Разрядность
- •3.7 Методы и стандарты передачи речи по трактам связи, применяемые в современном оборудовании (7 кГц)
- •3.7.1 Импульсно-кодовая модуляция (pcm — Pulse-Code Modulation)
- •3.7.3 Методы эффективного кодирования речи
- •3.7.4 Кодирование речи в стандарте cdma
- •3.7.5 Речевые кодеки для ip-телефонии
- •3.7.6 Оценка качества кодирования речи
- •3.8 Основные понятия цифровой звукозаписи
- •3.8.1 Натуральное цифровое представление данных
- •3.8.2 Кодирование рсм
- •3.9 Формат mp3
- •3.9.1 Сжатие звуковых данных
- •3.9.2 Сжатие с потерей информации
- •3.9.3 Ориентация на человека
- •3.9.4 Кратко об истории и характеристиках стандартов mpeg.
- •3.9.5 Что такое cbr и vbr?
- •3.9.6 Каковы отличия режимов cbr, vbr и abr?
- •3.9.7 Методы оценки сложности сигнала
- •3.9.8 Какие методы кодирования стерео информации используются в алгоритмах mpeg (и других)?
- •3.9.9 Какие параметры предпочтительны при кодировании mp3?
- •3.9.10 Какие альтернативные mpeg-1 Layer III (mp3) алгоритмы компрессии существуют?
- •3.10 OggVorbis
- •3.12 Flac
- •Вопросы:
- •Назначение звуковой системы.
- •Основные понятия цифровой звукозаписи.
- •4 Видеосигналы
- •4.1 Общие положения алгоритмов сжатия изображений
- •4.2 Алгоритмы сжатия
- •Gif (CompuServe Graphics Interchange Format)
- •4.3 Вейвлет-преобразования
- •4.3.1 Вейвлеты, вейвлет-преобразования, виды и свойства Вейвлет анализ и прямое вейвлет-преобразование
- •4.3.2 Непрерывное прямое и обратное вейвлет-преобразования
- •4.3.3 Ортогональные вейвлеты
- •4.4 Формат сжатия изображений jpeg
- •2) Дискретизация
- •3) Сдвиг Уровня
- •4) 8X8 Дискретное Косинусоидальное Преобразование (dct)
- •5) Зигзагообразная перестановка 64 dct коэффициентов
- •6) Квантование
- •7) RunLength кодирование нулей (rlc)
- •8) Конечный шаг - кодирование Хаффмана
- •4.5 Jpeg2000
- •4.5.1 Общая характеристика стандарта и основные принципы сжатия
- •4.5.2 Информационные потери в jpeg2000 на разных этапах обработки
- •4.5.3 Практическая реализация
- •4.6 Видеостандарт mpeg
- •4.6.1 Общее описание
- •4.6.2 Предварительная обработка
- •4.6.3 Преобразование макроблоков I-изображений
- •4.6.4 Преобразование макроблоков р-изображений
- •4.6.5 Преобразование макроблоков в-изображений
- •4.6.6 Разделы макроблоков
- •4.7 Mpeg-1
- •Параметры mpeg-1
- •4.8 Mpeg-2
- •4.8.1 Стандарт кодирования mpeg-2
- •4.8.2 Компрессия видеоданных
- •4.8.3 Кодируемые кадры
- •4.8.4 Компенсация движения
- •4.8.5 Дискретно-косинусное преобразование
- •4.8.6 Профессиональный профиль стандарта mpeg-2
- •4.9.11 Плюсы и минусы mpeg-4
- •4.10 Стандарт hdtv
- •5.Принципы построения и особенности внедрения систем цифрового тв вещания
- •5.1 Глобальная модель систем цифрового вещания
- •5.2 Определение и классификация систем доставки
- •5.3 Система цифрового телевизионного вещания dvb
- •6.Описание формата dvb-s2
- •8. Мультиплексирование в системах цифрового тв вещания
- •8.1 Уровни мультиплексирования
- •8.2 Статистическое мультиплексирование
- •8.3 Структура pes-пакета
- •8.4 Структура транспортных пакетов
- •8.5 Передача сервисной информации в системах цифрового тв вещания
- •8.5.1 Место сервисной информации
- •8.5.2 Таблицы сервисной информации
- •8.5.3 Использование таблиц сервисной информации
- •8.5.4 Передача таблиц сервисной информации
- •8.6 Синхронизация в системах цифрового тв вещания
- •8.6.1 Принцип постоянной задержки
- •8.6.2 Метки времени
- •8.6.3 Подстройка системных часов
- •8.6.4 Метки декодирования и предъявления
- •8.7 Коммутация транспортных потоков mpeg-2
- •8.7.1 Обобщенная модель коммутатора цифровых потоков
- •8.7.2 Работа буфера декодера
- •9. Организация многочастотных и одночастотных цифровых радиовещательных сетей
- •9.1Типы сетей наземного цифрового вещания
- •9.2 Модели канала
3.1.4 Сложение синусоидальных волн
Фаза сигнала имеет очень большое значение, так как от нее зависит то, как будет происходить наложение сигналов. При микшировании сигналов на микшерском пульте или смешивании звуковых волн в воздухе, их фазы складываются алгебраически. На рис. 1.4.1 показано сложение двух синусоидальных сигналов с одинаковыми уровнем и частотой, но разными фазами.
|
Рис. 1.4.1 Сложение двух синусоидальных сигналов с одинаковыми уровнем и частотой, но разными фазами |
Синусоидальные волны, показанные на рис. 1.4.1а, синфазны, поэтому при их сложении получается волна с удвоенной амплитудой. Синусоидальные волны, изображенные на рис 1.4.1б отличаются по фазе на 90°, поэтому амплитуда образующейся в результате их сложения синусоидальной волны в 1,414 больше, чем амплитуда исходных волн. Фаза синусоидальных волн на рисунке 1.4.1в отличается на 180°, поэтому при их сложении происходит полное подавление сигнала.
3.4.3 Децибелы и уровень звука
Уровень звука, как правило, характеризует звуковое давление, но иногда под этим термином подразумевают и мощность звука. В чем же различаются эти два понятия. Мощность звука -- это совокупная звуковая энергия, которую излучает громкоговоритель (или иное устройство) во всех направлениях. Звуковое давление - это звуковая энергия, которая попадает на единицу площади в заданном направлении от источника звука, удаленную от него на определенное расстояние (как правило, на 1 м).
дБ SPL
Для характеристики уровней звукового давления используется уравнение дБ SPL = 20 log (p1/p0),
где p0 и p1 звуковое давление, выраженное в динах на квадратный сантиметр или Ньютонах на квадратный метр.
Из этого уравнения следует, что двухкратное увеличение звукового давления соответствует 6 дБ, а десятикратное -- 20 дБ.
Звуки, которые различаются на 3 дБ, человеком воспринимаются одинаковыми по громкости, а вот звук, давление которого на 10 дБ выше, для него будет звучать в два раза громче. Правда, громкость -- субъективная характеристика, которая к тому же зависит от частоты и абсолютного уровня звукового давления.
За 0 дБ принят уровень звукового давления, соответствующий порогу слышимости здорового молодого человека в диапазоне частот 1--4 кГц (наш слух наиболее чувствителен к таким звукам), что составляет 0,0002 дин/см2 или 0,000002 Н/м2. Приблизительные уровни звукового давления, характерные для различных источников приведены рис. 4.3.1.
дБ PWL
Акустическая мощность выражается в акустических ваттах и для ее характеристики используется величина дБ PWL:
дБ PWL = 10 log (P1/P2).
Акустическую мощность и ее значение в дБ применяют достаточно редко, в основном, для расчета времени реверберации в замкнутом пространстве или КПД системы громкоговорителей. Чаще используются значения дБSPL, так как звуковое давление проще измерить, и оно имеет непосредственное отношение к воспринимаемой громкости.
Определенного соотношения между величинами дБ PWL и дБW не установлено, так как первые выражают акустическую мощность, вторые - электрическую мощность. Если на громкоговоритель подать сигнал мощностью 20 дБW, он будет генерировать звуковое давление 10 дБ PWL. Другими словами, если на громкоговоритель подать электрическую мощность 100 Вт, то на его выходе акустическая мощность составит всего 10 Вт. При этом КПД преобразования будет равно 10%, что считается достаточно высоким значением для конусного громкоговорителя.
Рис. 4.3.1 Уровни звукового давления, характерные для различных источников приведены
3.4.4 RMS -- среднеквадратичное значение
В аудиотехнике среднеквадратичные значения используют для характеристики уровней сигналов, они наиболее точно описывают энергию сложных или синусоидальных волн. Для получения среднеквадратичного уровня все мгновенные значения напряжений для волны сложной формы возводят в квадрат, усредняют полученные значения и извлекают из результата квадратный корень. Для периодического сигнала (например, для синусоидальной волны), чтобы получить среднеквадратичное значения достаточно умножить пиковое напряжение на определенную константу. Среднеквадратичное значение для непериодического сигнала (например, для речевых или музыкальных звуков), можно измерить с помощью специального измерительного устройства или детектора.
Как показано на рис. 4.4.1, среднеквадратичное значение напряжения для синусоидальной волны равно пиковому уровню, умноженному на коэффициент 0,707.
Рис. 4.4.1 Среднеквадратичное значение напряжения для синусоидальной волны
Производители усилителей мощности иногда указывают в спецификациях, что среднеквадратичная мощность устройства равна (x) Вт. При этом предполагалось, что значение среднеквадратичной мощности аудиосигнала идентично эквивалентной мощности, которая могла бы быть рассеяна сигналом постоянного тока. Например, усилитель, про который сказано, что его среднеквадратичная мощность на нагрузку 8 Ом составляет 200 Вт, должен обеспечивать среднеквадратичное напряжение 40 V:
Если сигнал постоянного тока с напряжением 40 V рассеивался бы на нагрузке 8 Ом, то при этом выделялось бы такое же количество тепла, как при подаче на эту нагрузку синусоидальной волны или другого сигнала со среднеквадратичным напряжением 40 V.
Мощность определяется как произведение напряжения на силу тока. Обычно в усилителе мощности измеряют среднеквадратичное выходное напряжение и умножают его на среднеквадратичное значение силы тока на выходе. Но, так как напряжение и сила тока не совпадают по фазе, то величина, которая получается при умножении среднеквадратичных значений (т.е. мощность), не имеет математического смысла. Производители до сих пор подают на усилители тестовые синусоидальные сигналы и подключают к их выходам "холостые" нагрузки. Так они измеряют среднеквадратичное значение синусоидального выходного напряжения и вычисляют выходную мощность при различных напряжении и сопротивлении нагрузки. Если производитель стремится к тому, чтобы указывать в спецификации технически корректные данные, то он называет полученную величину "средняя мощность синусоидальной волны ", а не "среднеквадратичная мощность".
Среднеквадратичные значения используются не только для характеристики усилителей мощности. В большинстве случаев напряжение, определяющее входную чувствительность предусилителя или линейного усилителя, также является среднеквадратичным значением.
Например, в ранее приведенных уравнениях 0 дБm == 1 мВт, или 0,775 V при сопротивлении нагрузки 600 Ом, а 0 дБV = 1V, подразумевались среднеквадратичные значения напряжения. Среднее значение сигнала не будет заметно меняться даже при наличии кратковременных пиков очень высокого уровня. И наоборот, большой разброс пиковых уровней может не оказывать значительного влияния на среднее значение. Поэтому, когда необходимо оценить уровень громкость сигналов воспринимаемых человеком используются среднеквадратичные значения, они точнее совпадают с чувствительностью нашего слуха к звуковой энергии. Измерители среднеквадратичных значений применяются во многих компрессорах, системах шумоподавления и других процессорах сигналов. Единственным исключением, о котором стоит упомянуть, являются эфирные процессоры, в которых даже кратковременные пики могут вызывать перемодуляцию, поэтому в этих устройствах часто используют измерители пикового уровня.