Оппенгейм - Применение цифровой обработки сигналов (1044221), страница 17
Текст из файла (страница 17)
В качестве противоположного примера рассмотрим две единицы информации, представленные кодовыми комбинациями 111000 и 000111. Расстояние Хемминга равно шести, поскольку необходимо изменить шесть разрядов, чтобы превратить одно сообщение в другое. Такая степень избыточности позволяет исправлять ошибки в двух разрядах, а также обнаруживать, но уже без возможности исправления, ошибки в трех разрядах. В приведенном примере избь1точность обходится очень дорого, поскольку каждая двоичная единица информации кодируется в комбинацию из шести двоичных цифр, Одним из первых появившихся кодов с исправлением ошибок является блочный код Хеммипга [84].
Кодируемая информация разбивается на блоки объемом по А разрядов. На основе этих Й разрядов определяются значения и — й избыточных разрядов, которые включаются в передаваемый блок. Поскольку наличие ошибки в любом из и разрядов блока должно обнаруживаться по информации, содержащейся в и — А избыточных разрядах, то. необходимо, чтобы выполнялось следующее неравенство: и<2" "— 1. Так, например, четыре избыточных разряда позволяют описать одну из 16 возможных ситуаций: одиночная ошибка в одном из разрядов 15-разрядного блока или отсутствие ошибок'~ в блоке.
Аналогично для исправления единственной ошибки в 31-разрядном блоке нужно отвести для целей контроля пять разрядов. Другой характеристикой кода является его эффективность, определяемая отношением скорости передачи полезной информации к фактической частоте посылок. Для 31-разрядного блока, например, эффективность равна 0,84. Однако помехозащищенность обратно пропорциональна эффективности. Так, эффективность 255-разрядного блочного кода равна 0,97, но в каждых 255 разрядах можно исправить только одну ошибку.
Условие случайности моментов появления ошибок не требуется для другого класса кодов, называемых кодами с исправлением пакетов ошибок. Существует достаточно много видов таких кодов, различающихся характером исходных предпосылок об особенностях пакетов ошибок и сложностью реализации. Обзор таких кодов дан в работе [85~. Код с исправлением пакетов ошибок про- и Т чн Точнее, этот код позволяет обнаружить отсутствие в блоке одиночных ошибок.
бок. Если искажено несколько разрядов блока, то результат будет выглядеть как другое сообщение с единственной ошибкой или без нее. — Прим. перев. 75 Цифровая обработка звуковых сигналов Глава 2 74 стейшей формы можно непосредственно получить на основе случайных кодов, хотя они, как правило, оказываются или малоэффективными, или трудными для реализации. В принципе код Хемминга можно превратить в код, исправляющий пакет ошибок. Для этого нужно поочередно передавать разряды из нескольких блоков. Допустим, что информационная последовательность разбита на бЗ блока длиной по 57 разрядов каждый.
Как уже отмечалось, к каждому блоку нужно добавить по шесть проверочных разрядов. Тогда на приемном конце в каждом блоке можно будет исправить по одной ошибке. Вместо того чтобы по очереди передавать каждый блок целиком, передадим сначала все первые разряды, затем все вторые и т. д. Поскольку соседние разряды одного блока в процессе передачи будут разделены 62 разрядами других блоков, любой пакет ошибок длиной не более бЗ разрядов сможет исказить в каждом блоке не более одного разряда.
На практике ошибки в цифровых магнитофонах получаются вследствие того, что 1) пропадания сигнала создают пакеты ошибок и 2) фоновый шум приводит к появлению случайных ошибок. Код Хемминга с переплетением разрядов позволяет исправлять ошибки обоих видов, поскольку переплетение не влияет на возможность исправления одиночных ошибок. Кроме того, пакеты ошибок, получающиеся при попадании в тракт соринок или из-за плохого качества пленки, вряд ли будут появляться очень часто. Один пакет ошибок на каждые 100000 двоичных цифр будет, по всей видимости, указывать на низкое качество пленки.
Однако в совокупности пакеты ошибок и одиночные ошибки, вызванные фоновым шумом, могут создать значительную неисправленную ошибку. Пакет размером в 30 разрядов приведет к тому, что в 30 исходных блоках нельзя будет допускать одиночные случайные ошибки. Существуют более сложные коды, которые позволяют исправлять и пакеты, и одиночные ошибки.
Пример рекурсивного кода можно найти в работе [85~. Помимо всего прочего код такого типа сравнительно просто реализуется в аппаратуре. К сожалению, в литературе почти отсутствуют экспериментальные результаты по применению таких кодов с исправлением ошибок для цифровых магнитофонов с высокой плотностью записи. Поскольку потенциальные возможности цифровой записи гораздо шире, чем аналоговой, то можно ожидать, что звукозаписывающие фирмы в конечном итоге перейдут на цифровую технику. К числу ее достоинств относятся следующие: 1. Возможность получения сколь угодно больших значений Я/Уб, и Я/Л'„, ограниченных только характеристиками АЦП и плотностью записи. 2.
Полное отсутствие детонаций звука, так как равномерность появления отсчетов обеспечивается кварцевой стабилизацией. 3. Отсутствие гармонических искажений вблизи верхнего края диапазона. 4. Отсутствие перекрестных искажений'> при многоканальной записи. 5. Небольшие колебания намагниченности пленки не вызывают флуктуаций амплитуды сигнала. б.
Ширина диапазона может доходить до частоты Найквиста. 7. Отсутствие сложных шумовых боковых полос вблизи частоты сигнала, связанных с мультипликативным характером помех. 8. Отсутствие копирэффекта') в слоях пленки. Все это совершенно недостижимо в аналоговых устройствах и является крайне желательным даже с учетом дополнительных расходов. 2.3.2. Редвктирование и монтаж записей После того как отдельные части музыкальной программы записаны, из них необходимо составить единое музыкальное произведение. Куски программы могут быть записаны многократно, и в окончательную запись эти дубли могут войти как целиком, так и по частям.
В случае многодорожечной записи отдельные дорожки должны быть отредактированы и смонтированы в окончательную запись. В процессе редактирования и монтажа (микширования) по усмотрению звукооператора и режиссера могут выполняться фильтрация, изменение громкости и другие операции по обработке сигналов. Процесс микширования может быть крайне сложным. Предположим, например, что стереофоническая запись (оригинал) составляется из рабочего материала записанного на 1б дорожк С Ъ р жках.
самого начала необходимо решить, какой инструмент или группа инструментов будут звучать в каждом из двух (или четырех) каналов окончательной записи. Отсюда следует, что сигналы со всех дорожек должны быть смешаны в разных пропорциях и подведены к каждому из двух или четырех каналов, причем эти пропорции с течением времени могут изменяться.
Кроме того, сигнал с каждой дорожки может подвергаться отдельной обработке. Это может быть простое изменение громкости, фильтрация или введение специальных эффектов. Параметры фильтра, изменяющего тембр, могут быть одинаковыми для всей дорожки или же меняться во времени, если различные отрывки музыкального произведения требуется корректировать по-разному. и Пе ек е р р стные искажения вызываются попаданием сигнала в чужой канал из-за паводок на магнитные головки или из-за паразитных связей в усилителях. Цифровая система допускает минимальную развязку 20 дБ а а е ует д , а аналоговая систе- ~' Копи эффе д сосе ними К р фф кт является своеобразным видом перекрестных ис аж у седними слоями пленки.
При намотке пленки прилегающие слои намагничивают друг друга. Как и в случае перекрестных искажений, в аналоговой системе допустим уровень — 60 дБ, а в цифровой — 20 дБ. 76 Глава 2 Ци4ровая обработка звуковых сивналов 77 В ши оких масштабах могут применяться специальные эффекты, такие, как искусственная реверберация. В результате всех этих действий получается музык», которая возникла на магнитной пленке и никогда в таком виде не исполнялась, причем качество звука, который воспроизводится перед слушателем, ограничивается только возможностями электроники. На микшерный пульт, применяемый в описанном процессе, может быть выведено более сотни органов регулировки и подстройки.
Оператор должен установить те их положения, которые необходимы на каждом этапе программы, и производить в ходе запинеобходимые изменения. Регулировки могут быть настольси все нео ко сложными и многочисленными, что запомнить их в ет рсто невозможно. Весьма трудной задачей оказывается также выполнение регулировок в реальном масштабе времени. Для облегчения монтажа записей в нескольких фирмах были созданы автоматизированные микшерные пульты. Эти устройства с еству являются небольшими специализированными вычислительными машинами, предназначенными для управления размещенными на пульте органами регулировки.
Оператор может запрограммировать начальные положения регуляторов, а также моменты изменения этих положений. Обработка сигналов, однако, по-прежнему производится аналоговыми средствами. П и обычных редактировании и монтаже, если даже они проодятся с применением автоматизированной аппаратуры, встреизводят б имоя много трудностей. Одна из них заключается в необход чается мн р сти приобретения большого количества аппаратуры и свя занных с этим расходах. В аналоговой схеме на каждом интервале времени может обрабатываться только один сигнал. С пульта прихоуправлять шестнадцатью и более каналами, причем для дится управ каждого канала необходимы регулировки уровня, управля емыс фильтры и т.
д. Конечно, не все возможные регулировки используются одновременно. Дополнительная аппаратура обработки сигналов, как правило, стоит весьма дорого, и студия в состоянии и иоб ести лишь ограниченное число таких приборов. Поэтому п' мере надобности их приходится переносить из одной аппаратной в другую. ри р . При работе с ними приходится заново присоединять все кабели, как только потребуется создать специальный эффект в каком-то другом канале. Поэтому не очень сложные устройства по перекл ч еключению и обработке сигналов вводятся в каждый канал, что удобно, но дорого.
Специализированные же устройства, как нные в пульт так и дополнительные, имеются лишь в ограниченном количестве, и их не хватает на все каналы. Вторая группа трудностей связана с ограниченными возможностями аналоговых устройств. На микшерном пульте можно выполнить только те действия, которые были предусмотрены при его создании. Диапазон возможностей дополнительных устройств для создания специальных эффектов также ограничен параметрами схем и пределами регулировок, введенных при изготовлении приборов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
