Lärm – Teil 3
Audio aufnehmen
Um das Audiosignal aufzunehmen und zu mischen, haben sie begonnen, Dezimierung zu verwenden. Dies ist der umgekehrte Prozess, Überabtastung mit Downsampling und Quantisierungsbittiefe. Das Signal wird mit einer hohen Abtastrate und Quantisierungsbittiefe aufgezeichnet, beispielsweise 176,4 oder 192 kHz mit einer 24-Bit-Bittiefe, und das Entfernen einiger Abtastwerte unter Verwendung eines digitalen Filters wird auf den CDDA-Standard “komprimiert” – 44,1 kHz, 16 Bits. Dieser Ansatz kann das Quantisierungsrauschen geringfügig reduzieren.
Unten sehen Sie eine Darstellung des Algorithmus zum Dezimieren eines diskreten Signals mit einem Faktor von 2. Rote Punkte zeigen Abtastwerte an, durchgezogene Linien – ein kontinuierliches Signal, das diese Abtastwerte darstellt. Oben ist das ursprüngliche Signal. In der Mitte das gleiche Signal nach dem Filtern auf einem digitalen Tiefpassfilter. Unten ist das dezimierte Signal.
Zittern
Dithering (Dithering) – Eine Methode zum Mischen von pseudozufälligem Rauschen beim Digitalisieren oder Abspielen eines Tonsignals. Diese Technologie hat zwei Zwecke:
Linearisierung der Quantisierer / Requantizer-Übertragungsfunktion;
Dekorrelation von Quantisierungsfehlern.
Quantisierungsrauschen hat eine Korrelation, dh eine Beziehung zum Hauptsignal. Dies erzeugt parasitäre Harmonische, die der Wellenform folgen. Sie beeinflussen die Wahrnehmung und erzeugen einen “diffusen” Klang. Die Korrelation kann durch Hinzufügen von speziell gemustertem Rauschen zum Hauptsignal entfernt werden, wodurch das korrelierte Quantisierungsrauschen in gewöhnliches weißes Rauschen umgewandelt wird. Dies erhöht den Gesamtgeräuschpegel etwas, ist aber gut für die Wahrnehmung.
Dithering im Bildverarbeitungsbeispiel: vorher und nachher
Dithering im Bildverarbeitungsbeispiel: vorher und nachher
Rauschmodellierung
Die Noise Shaping (NS) -Technologie kann das während der Quantisierung, des erneuten Einschlusses und des Ditherings verursachte Rauschen erheblich reduzieren.
Die Rauschmodellierung funktioniert folgendermaßen: Das quantisierte Signal am Eingang wird mit dem Signal am Ausgang des Anforderers verglichen, es entsteht eine Differenz (Fehler), die vom Hauptsignal abgezogen wird. Dies kompensiert Verzerrungen, die vom Anforderer und während des Dithering-Prozesses verursacht werden. Es wird eine sogenannte Rückkopplung gebildet, die versucht, den Fehler in der Ein- und Ausgabe des Anforderers zu kompensieren. Diese Technologie funktioniert wie eine negative Rückkopplung in einem Operationsverstärker, außer dass alle Konvertierungen digital erfolgen.
Hier ist ein Diagramm eines Anforderers erster Ordnung, aber in der Regel werden Anforderer bis zur Bestellung 9-12 verwendet.
Hier ist ein Diagramm eines Anforderers erster Ordnung, aber in der Regel werden Anforderer bis zur Bestellung 9-12 verwendet.
Diese Technologie hat ihre Nachteile. Die Verwendung von NS führt zu einer großen Menge an Rauschen im Hochfrequenzbereich, was die Anwendung eines Tiefpassfilters mit einer Grenzfrequenz nahe der oberen Grenzfrequenz erforderlich macht. In der Praxis wird neben NS auch immer Dithering angewendet, das Ergebnis ihrer gemeinsamen Arbeit ist nach Gehör viel besser.
Dynamischer Artikelabgleich
Dynamic Element Matching (DEM) ist eine Technologie, die verschiedene Signalpegel am DAC-Ausgang erzeugt. Es sieht aus wie eine Kreuzung zwischen einem Einzelbit- und einem Mehrbit-DAC. DEM wird verwendet, um deterministische Fehler bei Verwendung der Sigma-Delta-Modulation (SDM) zu reduzieren. Diese Fehler korrelieren wie das Quantisierungsrauschen stark mit dem Signal am Ein-Bit-Modulatorausgang und beeinflussen daher die Wahrnehmung des Audiosignals erheblich.
Diese Technologie reduziert auch die Anforderungen an das analoge Filter, da die Wellenform bereits vor dem Filtern nahe an der reproduzierten Wellenform liegt. DEM wird mit mehreren Pins implementiert, die an einen gemeinsamen Bus angeschlossen sind und das Ausgangssignal des DAC bilden.