МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ордена Трудового Красного Знамени
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
Московский Технический Университет Связи Информатики
Факультет
Радио и Телевидение (РиТ)
Кафедра
«Телевидение и звуковое вещание (ТиЗВ)»
ОТЧЁТ
по лабораторной работе №5
по дисциплине «Формирование и первичная обработка звуковых и видео сигналов»
на тему «Анализ результатов работы авторегулятора уровня ЗВС»
Выполнили: |
|
|
Студент группы БРВ2201 |
|
Велит А.И. |
Студент группы БРВ2201 |
|
Мусаев Д.Ш. |
Студент группы БРВ2201 |
|
Зейналов Р.А. |
Проверил: |
|
|
К.т.н., профессор |
|
Попов О.Б. |
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель выполняемой работы – исследование изменения вещательного сигнала при его обработке с помощью АРУР на примере речевого сигнала.
ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Автоматические регуляторы уровня – четырёхполюсники, коэффициенты передачи которых изменяются по заданному закону в зависимости от значения уровня сигнала. Управление в АРУ производится либо с помощью сигнала входного, либо с помощью сигнала на выходе. При этом, если АРУ инерционным, то в стационарным режиме искажения практически отсутствуют.
Для устройств регулирования существуют разные амплитудные характеристики: для ограничения сигнала на установленном уровне; для компресии/экспендирования (сжатие/расширение динамического диапазона); для шумоподавления.
Качество регулирования во многом определяется временными характеристиками регулятора – временем срабатывания и временем восстановления. Время срабатывания выбирается так, чтобы искажения, возникающие при передаче сигнала с превышением уровня по каналу передачи, не были заметны слушателю.
Автоматическая обработка звукового вещательного сигнала приводит к изменению всех параметров сигнала: на относительную среднюю мощность, на восприятие энергетического спектра. Также с помощью АРУ можно добиваться некоторых улучшений сигнала: например, уменьшать искажения или улучшения соотношения громкости звучания речь-музыка.
Изучение влияния АРУ на речевой сигнал и будет выполняться в этой лабораторной работе.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Для выполнения этой лабораторной работы был использован аудиоредактор Cool Edit версии 2000. Речевой сигнал был записан на массив микрофонов ноутбука Maibenben M545. Сигнал кодирован в контейнер WAV с частотой дискретизации 32кГц и разрядности кодирования 16 бит.
Исходный сигнал
Ниже представлена вейвформа сигнала до манипуляций с ним.
Рисунок 3.1.1 – Вейформа исходного сигнала
Для возможности последующего сравнения исходного и обработанного сигналов, необходимо нормировать исходный сигнал. Вейвформа нормализованного сигнала представлена на рисунке 3.1.2.
Рисунок 3.1.2 – Вейвформа нормализованного сигнала
Анализ сигнала до обработки
Необходимо произвести спектральный и статистический анализы сигнала. Статистический анализ – это оценка RMS (аналог Общей Средней Мощности).
Рисунок 3.2.3 – Результаты RMS анализа сигнала
Рисунок 3.2.4 – Гистограмма статистического анализа сигнала
Рисунок 3.2.5 – Результаты спектрального анализа исходного сигнала
Применение модели АРУР
Необходимо смоделировать амплитудную характеристику АРУР со стандартными временными параметрами: время срабатывания – 1 мс, время восстановления – около 200 мс. АХ модели АРУР представлена ниже, на рисунке 3.2.1.
Рисунок 3.3.6 – Амплитудная характеристика применяемой АРУР
Далее необходимо обработать сигнал смоделированной АРУР. Вейвформа полученного сигнала представлена на рисунке 3.3.2.
Рисунок 3.3.7 – Вейвформа сигнала после прохождения через АРУР
После применения АРУР необходимо применить компрессор (ограничитель) и нормализовать полученный сигнал со степенью 90%. Вейвформа сигнала, после применения ограничителя на уровень -20 дБ (рисунок 3.2.3) и нормализации представлена на рисунке 3.2.4.
Рисунок 3.3.8 – Амплитудная характеристика ограничителя
Рисунок 3.3.9 – Вейвформа сигнала после компрессора и нормализации
Анализ сигнала на выходе АРУР
Необходимо произвести статистический и спектральный анализы сигнала на выходе АРУР, аналогично анализам из пункта 3.2. Результаты анализа представлены ниже.
Рисунок 3.4.10 – Результаты RMS анализа сигнала на выходе АРУР
Рисунок 3.4.11 – Гистограмма RMS анализа сигнала на выходе АРУР
Рисунок 3.4.12 – Результаты спектрального анализа сигнала на выходе АРУР
Анализ сигналов на небольшом временном промежутке
Необходимо произвести анализ исходного сигнала и выходного сигнала АРУР на небольшом временном промежутке (около 200 мс). При этом, желательно в качестве отрезка сигнала использовать ударные гласные.
Вейвформы сигналов, а также результаты анализов, представлены ниже, на различных рисунках.
Рисунок 3.5.13 – Вейвформа участка сигнала на выходе АРУР
Рисунок 3.5.14 – Результаты RMS анализа участка сигнала на выходе АРУР
Рисунок 3.5.15 – Гистограмма RMS анализа участка сигнала на выходе АРУР
Рисунок 3.5.16 – Результаты спектрального анализа участка сигнала на выходе АРУР
Рисунок 3.5.17 – Вейвформа участка исходного нормализованного сигнала
Рисунок 3.5.18 – Результаты RMS анализа участка исходного нормализованного сигнала
Рисунок 3.5.19 – Гистограмма RMS анализа участка исходного нормализованного сигнала
Рисунок 3.5.20 – Результаты спектрального анализа участка исходного нормализованного сигнала
ВЫВОДЫ
В результате выполнения лабораторной работы были получены навыки моделирования прохождения сигнала через систему АРУР.
Так же было установлено, что применение системы АРУР почти не влияет на форму сигнала. Однако несёт в себе некоторые положительные эффекты: средняя мощность сигнала повысилась почти в два раза (с -32 до -15 в округлении); в спектре появились высокие частоты и устранился провал в области 10 кГц.
При применении АРУР на малых временных промежутках наблюдаются те же положительные эффекты, что и при применении АРУР на всём сигнале.
Москва 2025г