Что такое шум квантования

Что такое шум квантования

шум квантования — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN digital noise … Справочник технического переводчика

шум квантования — kvantavimo triukšmas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. quantization noise vok. Quantisierungsrauschen, n rus. шум квантования, m pranc. bruit de quantification, m … Radioelektronikos terminų žodynas

шум квантования — шум, подмешивающийся к звуковому сигналу при квантовании в результате округления амплитуды сигнала до ближайшего уровня … Русский индекс к Англо-русскому словарь по музыкальной терминологии

шум квантования — Разность между квантованными и истинными значениями функции … Политехнический терминологический толковый словарь

шум квантования (в электросвязи) — шум квантования Шум, возникающий при преобразовании аналогового сигнала с квазипостоянным или нулевым (сигнал отсутствует) уровнем. Эти искажения появляются при постоянном уровне входного сигнала вследствие флуктуации дискретизированного сигнала… … Справочник технического переводчика

шум квантования сигнала электросвязи — Разность между квантованными и истинными значениями сигнала электросвязи. [ГОСТ 22670 77] Тематики сети передачи данных Синонимы шум квантования EN quantization distortion … Справочник технического переводчика

Шум квантования сигнала электросвязи — 46. Шум квантования сигнала электросвязи Шум квантования Quantization distortion Разность между квантованными и истинными значениями сигнала электросвязи Источник: ГОСТ 22670 77: Сеть связи цифровая интегральная. Термины и определения ори … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Шум квантования сигнала электросвязи — 1. Разность между квантованными и истинными значениями сигнала электросвязи Употребляется в документе: ГОСТ 22670 77 Сеть связи цифровая интегральная. Термины и определения … Телекоммуникационный словарь

отношение сигнал/шум квантования — Показатель, характеризующий степень искажений, вносимых в полезный сигнал, в процессе его квантования. Численно равен отношению амплитуды выходного сигнала к среднеквадратичному значению шума квантования. Расчетные соотношения между фиксированной … Справочник технического переводчика

шум перегрузки — Дополнительный шум квантования, возникающий в линейном дельта модуляторе из за ограниченной скорости изменения аппроксимирующего напряжения, которое не успевает “отслеживать” быстрые перепады входного сигнала (рис. О 10). Максимальная … Справочник технического переводчика

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, наобходимой 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 случайному 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 кванования 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.

шибки, или шум квантования, возникающие при преобразовании аналогово 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

где E <. >– математическое ожидание, или среднее значение,x(t) – аналоговый входной сигнал,y(t) – декодированный выходной сигнал.

При определении среднего значения шума квантования необходимо сделать три замечания.

Ошибка y(t) –x(t) ограничена по амплитуде значениемq/2, гдеq– шаг квантования. (Декодированные выходные дискреты располагаются точно посредине шага квантования.)

Можно предположить, что значения дискретов с равной вероятностью могут попадать в любую точку в пределах шага квантования (предполегается равномерная плотность вероятности, равная 1/q).

Предполагается, что амплитуды сигнала ограничены рабочим диапазоном кодера. Если значение дискрета превышает границу наивысшего шага квантования, то возникают искажения, вызванные перегрузкой.

Если для удобства предположим, что нагрузочный резистор имеет сопротивление 1 Ом, то средняя мощность шума квантования (вычислена в приложении А) определяется выражением:

Мощность шума квантования = q 2 /12. (3.2)

Если все шаги квантования имеют равные значения (равномерное квантование) и шум квантования не зависит от значений дискретов, то отношение сигнал-шум квантования (в децибелах) определяется как

ОСШК = 10lg[x 2 /(q 2 /12)] = 10,8 + 20lg(v/q), (3.3)

где v– среднее квадратическое значение амплитуды входного сигнала. В частности, для синусоидального входного сигнала отношение сигнал-шум квантования (в децибелах) при равномерном квантовании

ОСШК = 10lg[(А 2 /2)/(q 2 /12)] = 7,78 + 20lg(А/q), (3.4)

где А – амплитуда синусоиды.

Пример 3.1Синусоидальный сигнал с амплитудой 1 В следует преобразовать в цифровую форму таким образом, чтобы получить отношение сигнал-шум квантования не менее 30 дБ. Сколько потребуется одинаковых шагов квантования и сколько потребуется разрядов для кодирования каждого дискрета?

Решение.С помощью формулы (3.4) определяем максимальный размер шага квантованияq=10 – (30 – 7,78) / 20 = 0,078B.

Таким образом, потребуется 13 шагов квантования для каждой полярности сигнала (общее число шагов квантования 26). Число разрядов, необходимых для кодирования каждого дискрета, определяется как n=log226 = 4,75 разрядов на дискрет.

При измерениях мощности шума квантования спектральные составляющие часто взвешивают тем же способом, что и шумы в аналоговых каналах. К сожалению, измерения взвешенных шумов не всегда отражают подлинное качество восприятия речи, прошедшей кодер (декодер). Если спектральное распределение шумов квантования более или менее повторяет спектральное распределение сигнала речи, эти шумы значительно менее заметны, чем шумы, некоррелированные с речью [7]. С другой стороны, если процесс квантования создает энергию на тональных частотах, отличных от тех, которые содержатся в конкретных звуках, эти искажения становятся более заметными.

Высококачественные ИКМ-кодеры создают шум квантования, который равномерно распределен в диапазоне ТЧ и не зависит от кодируемого сигнала. В этом случае отношение сигнал-шум квантования (3.4) является хорошей мерой качества ИКМ-преобразования. В некоторых видах кодеров, рассматриваемых далее (в особенности в вокодерах), знание мощности шума квантования не приносит большой пользы. В [8] описаны другие характеристики качества речи, прошедшей через кодер, которые лучше определяют восприятие речи слушателем.

При правильно выбранной частоте дискретизации, исходя из теоремы Котельникова, точность преобразования аналогового ЗС в цифровой определяется величиной шага квантования .Погрешность преобразования тем меньше, чем меньше шаг квантования. Разность между исходным и квантованным значениями сигнала в дискретные моменты времени называется шумом квантования (ошибкой квантования).

Шум квантования в отличие от флуктуационного шума, в общем случае, носит неслучайный характер. Поэтому правильнее говорить об искажениях сигнала при его аналого-цифровом преобразовании. При фиксированном максимальном уровне входного аналогового ЗС шум квантования определяется числом уровней квантования – разрядностью аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

При кодировании двоичными числами и длине кодового слова в m разрядов количество двоичных кодовых слов r (разрешающая способность) составляет . Так при m=16, r=65536.

Поток кодовых слов на выходе АЦП характеризуется скоростью передачи данных – число бит информации переданных за 1 секунду. Скорость передачи данных есть произведение числа разрядов кодового слова на частоту дискретизации (в герцах). Объем памяти необходимый для хранения информации о реализации ЗС длительностью , определяется как произведение скорости потока данных на длительность сигнала.

При линейной импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), т.е. при равномерном шаге квантования, мощность шума квантования определяется только шагом квантования:

где — общий динамический диапазон сигнала.

Эффективное значение ошибки квантования:

Шум квантования представляет собой, при линейной ИКМ, случайный процесс с равномерным расширением в пределах , с плотностью вероятности . Спектр шума квантования равномерный в полосе частот .

Шум квантования проявляется только при наличии сигнала. При отсутствии сигнала на входе АЦП на выходе АЦП будут иметь место квантование колебания в младшем разряде АЦП. Объясняется это наличием теплового шума входных аналоговых частей АЦП, нестабильностью питающего напряжения, дрейфом постоянной составляющей в усилителях постоянного тока и другими причинами. На выходе ЦАП (цифро-аналогового преобразователя) это квантованное колебание превращается в шум, называемый шумом паузы. Шум паузы менее равномерный, чем белый шум, характерный для аналоговых устройств, и его часто называют гранулированным. Мощность шума паузы:

на 4,7 дБ больше шума квантования.

Поскольку не зависит от уровня входного сигнала, с увеличением мощности входного отношение линейно растет до тех пор пока не возникают шумы ограничения. Уровень ограничения по входу АЦП определяется максимальным входным рабочим напряжением АЦП. Шумом ограничения называется разность между исходным и ограниченным сигналами. Система АЦП рассчитывается таким образом, чтобы ограничения не возникало т.е.

здесь R- пик-фактор сигнала; SСР – среднеквадратическое значение сигнала.

Число шагов можно определить из соотношения:

где — максимальное и минимальное значения сигнала на входе АЦП;

С учетом выражений (9.6), (9.9),(9.10) получим выражение для мощности шума

Мощность сигнала на сопротивлении 1 Ом ,тогда

или в децибелах

При m- разрядном кодировании , тогда

У гармонического сигнала пик-фактор , в этом случае

Для сигналов вещания пик-фактор зависит от жанра программы. Если в среднем считать R=13 дБ то

Если учитывать неодинаковую чувствительность слуха слушателя к составляющим шума разных частот, то отношение сигнал/шум квантования уменьшается на 8.5 дБ для сигнала в полосе частот до 15 кГц и составляет

Динамический диапазон цифрового сигнала оценивают величиной , дБ с учетом того, что получаем

Из выражения (9.15) видно, что увеличение числа разрядов на единицу приводит к улучшению отношения сигнал/шум на 6 дБ.

На рис.9.2. изображены зависимости отношения сигнал/шум для сигналов 3В при разных значениях m от уровня входного сигнала (9.17).

При 16-разрядном квантовании имеем для гармонического сигнала D=90 дБ, С-Ш=98 Б (из выражений 9.15, 9.18). Отношение С-Ш при расчете по формуле (9.17) получается равным 80дБ при кодировании сигнала максимального по уровню. При кодировании слабых сигналов отношение С-Ш меньше на величину динамического диапазона сигнала и оказывается весьма малым при D=50…60 дБ.

Ссылка на основную публикацию
Что такое asus vibe
Файл asusvibe2.0.exe из ASUSTeK Computer Inc является частью AsusVibe2 0. asusvibe2.0.exe, расположенный в c:program files (x86)asusasusvibeasusvibe2.0.exe с размером файла 924336...
Что делать если виснет браузер
Автор Юрий Белоусов · 18.03.2019 Пользователи могут столкнуться с неприятной ситуацией, когда браузер Опера зависает, виснет, подвисает, тормозит, лагает, глючит....
Что делать если винда 10 не запускается
В нашей сегодняшней статье будет рассмотрен ряд случаев, связанных с отказом запуска операционной системы Windows 10 на компьютере или ноутбуке....
Что такое elm agent на андроид
Практически каждый пользователь мобильных устройств, рано или поздно, пытается разобраться в настройках, просматривать установленные приложения и сервисы. При просмотре списка...
Adblock detector