A zavarvédettség következményei

Digitális rendszerek között általában alacsony jelszinten mennek az adatok. A két leggyakoribb digitális átviteli forma az S/PDIF (Sony/Panasonic Digtal Interface Format) amit főleg otthoni rendszereknél alkalmaznak, másik az AES/EBU (IEC 60958) amit főleg stúdiókban alkalmaznak. Lássunk egy összefoglaló táblázatot a két rendszerről:

A táblázatból látható hogy ezeket a jeleket feltétlenül árnyékolt kábelen kell vinni, a zavarvédettség miatt. S/PDIF-nél kivétel ez alól az optikai átvitel, ahol nem érheti a jelet elektromos zavar.

A két adatátviteli forma között még az a nagy különbség, hogy AES/EBU átvitelnél lehetséges a 192 kHz-es mintavételezés, míg S/PDIF-en csak nagyon körülményesen oldható ez meg, mindenféle számábrázolásbeli csonkításokkal.

 Túlmintavételezés

 A mintavételi tétel túlteljesítésével, az fs szükségesnél nagyobb értékre választásával az oldalsávok eltávolíthatók egymástól. Ennek az eljárásnak két előnye van:

1.) Kisebb levágási meredekségű, egyszerűbb simító szűrőre van szükség. A szűrő töréspontja a hasznos sávon kívülre tolódik, ahol a fáziskarakterisztika és vele együtt a csoportfutási idő karakterisztika már erősebben torzul, így nemlineáris torzítást eredményez, ami a hasznos sávon belül hangkép romlásával járna.

2.) A kvantálási zaj teljesítménysűrűség spektruma nagyobb frekvenciatartományban terjed ki (a mindenkori fs fele a sávhatár), de az integrál értéke nem változik, így a hasznos jeltartományban a zaj csökken. Látható, hogy fs-t kétszeresére növelve fs/2-ig terjedő hasznos jeltartományban a zaj 3dB-lel csökkent (fele) a G(f) területe.

Az is kimondható, hogy túlmintavételezés esetén, ugyanakkora kvantálási jel-zaj viszony eléréséhez kisebb számábrázolási tartomány is elég. Például 4-szeres túlmintavételezésnél elég a 15 bites kódszó), mert egy bit elhagyásával 6dB-vel nő a zaj, de a túlmintavételezés épp ennyit javít. 16-szoros túlmintvételezésnél már elég 14 bit.

Hátrányként kell megemlíteni, hogy a szükségesnél jóval több számérték tárolását kell megoldani.

Példa számítás 1 percnyi audió anyagra:

192 kHz / 24 bit à 192000*24*60 / (8*1024*1024) = 33 MB/sec
44 kHz / 16 bit (CD) à 44000*16*60 / (8*1024*1024) = 5 MB/sec

Innen látszik, hogy a túlmintavételezés nagy adatmennyiséggel jár, de ugyanakkor ha valósághű hangzást akarunk elérni, akkor mindenképpen használnunk kell. Ezt az eljárást nem a végleges audió anyagnál szokás használni, hanem a többsávos rendszereknél, a közbülső anyagok tárolásához. A lekevert végtermék már valószínűleg DVD-Audió vagy CD formátumba kerül. Ezt decimálással oldják meg.

 Decimálás

 Az fs(mintavételi frekvencia) konverziónak egyik eszköze a decimálás. Ebben az esetben az fs csökken azáltal, hogy a diszkrétidejű sorozat mintáiból minden M-ediket őrizzük meg, a többit eldobjuk. Ekkor M egész számra decimálunk, azaz az fs-t M-edrészére csökkentjük, a mintavételi időközt M-szeresére növeljük.

Jelölje T’ az y(n) decimált sorozat periódusidejét, akkor T’=MT, és írhatjuk:

y(n) = x(nT’) = x(nTM) = x(Mn).

Mivel a mintavételi tételt be kell tartani, a decimálás miatti fs csökkenés következtében esetlegesen fellépő aliasing jelenség elkerülése végett a bemenő sorozat spektrumát sávkorlátozni kell egy digitális aluláteresztő szűrővel.

A digitális szűrőként a legalkalmasabb a FIR (Final Impulse Response) struktúra, mely visszacsatolás mentes, stabil és lineáris fázismenettel rendelkezik. A digitális szűrők átviteli függvénye ugyanúgy periodikus fs-re, mint a mintavett jel spektruma.

Tovább a következő részhez -->