Zniekształcenia

Zniekształcenie pojawiające się w momencie gdy częstotliwość tonów jest większa od częstotliwości nequista (połowy częstotliwości próbkowania). Powoduje to cofanie się tonów i w praktyce oznacza to, że ich częstotliwości przestają być takie same jak w sygnale oryginalnym (potocznie, na skróty: nakładanie się zniekształceń na tony).

Poniżej przedstawiam przykład aliasignu:

Aby zapobiec aliasingowi stosujemy filtr antyaliasingowy (analogowy w PCM, a analogowy + cyfrowy w PCM z nadpróbkowaniem). Filtr antyaliasingowy możemy określić jako filtr typu LOW PASS (dolnoprzepustowy). Filtr low pass spowoduje niwelację wyższych częstotliwości – czyli również tych za częstotliwością nequista. Poniżej został przedstawiony filtr AA.

Zniekształcenie wynikające z nierównomierności częstotliwości próbkowania. Pogarsza dokładność przetwarzania dźwięku (zniekształca go).

Przyczyny wywołujące Jitter:

• szerokopasmowe zakłócenia (szum zewnętrzny)

• zakłócenia w napięciach zasilających

• zakłócenia pochodzące od układów cyfrowych (źle zaprojektowane ścieżki)

Im większe jest nachylenie przebiegu sygnału wejściowego, tym jitter jest większy.

Jeżeli Jitter ma charakter periodyczny (okresowy) to będzie się wahać z określoną częstotliwością.

Jak brzmi jiter? http://www.sereneaudio.com/blog/what-does-jitter-sound-like

Szum kwantyzacji – szum wynikający z konieczności zaokrąglenia spróbkowanych wartości. Można to sobie wyobrazić jakoby wypełniał puste miejsca między próbką a jej zkwantyzowaną wartością.

• Ogranicza dynamikę dźwięku.

• Jest zniekształceniem nieliniowym.

• Zależy od dźwięku analogowego (materiału wejściowego, raz mamy go mniej, raz więcej).

Aby zapobiec wystąpienia szumu kwantyzacji stosujemy dither. Jest to proces modulacji PCM, który polega na dodaniu szumu (przed kwantyzacją i kodowaniem), który redukuje błąd kwantyzacji. Wolimy zwykły szum, niż szum kwantyzacji dlatego, że ucho szybciej się przyzwyczai.

Poza Jitterem periodycznym (przedstawiony wyżej), wyróżniamy również Jitter przypadkowy, który powoduje zmniejszenie się SNR.

Jest to ogół procesów odnoszących się do procesu modyfikacji widma dithera w celu osiągnięcia efektu jak najbardziej „znośnego” dla ucha. Etapy noise shapingu dittera i jego wpływ na widmo dźwięku:

•  Preemfaza - filtr górnopółkowy

•  Kwantyzacja

•  Deemfaza - filtr dolnopółkowy

Przedstawienie graficzne:

Prosta kreska oznacza dither w postaci szumu różowego, a falowana na dole szum kwantyzacji.

Może występować w przypadku, gdy sygnał analogowy jest zbyt często lub zbyt rzadko próbkowany. Bezpośrednio wpływa on na dokładność reprezentacji dźwięku.

Bibliografia:

https://www.analog.com/en/resources/technical-articles/behind-the-sigma-delta-adc-topology.html

https://pl.m.wikipedia.org/wiki/Plik:Butterworth_response.png