Практика 1 искажения ацп

Министерство цифрового развития и массовых коммуникаций РФ

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра "Телевидение и звуковое вещание"

Практическая работа №1 по дисциплине "Формирование и преобразование звуковых сигналов"

"Искажения звукового сигнала при аналого-цифровом преобразовании"

Выполнил:

Студент группы

Проверил:

Попов О. Б.

Москва 2026

Цель работы

Оценка искажений звукового сигнала при аналого-цифровом преобразовании.

Ход работы

Для проведения исследования создадим эталонный сигнал

Рисунок 1. Создание эталонного сигнала

Осциллограмма отрезка сигнала приведена на рисунке 2. Как можно заметить, искажения при 32-битном представлении отсутствуют

Рисунок 2. Осциллограмма отрезка сигнала при 32-битном представлении

Создадим аналогичный сигнал, но при 16-битном представлении (рисунок 3). Такой сигнал имеет явные искажения.

Рисунок 3. Осциллограмма отрезка сигнала при 16-битном представлении

Для оценки искажений вычтем измеряемый сигнал из эталонного, в результате чего получим сигнал ошибки

Рисунок 4. Вычитание искажённого сигнала из эталонного

Рисунок 5. Сигнал ошибки

Оценив статистику сигнала ошибки (Analyze – Statistics) получим среднюю мощность этого сигнала, и, вычтя её из средней мощности эталонного сигнала, получаем отношение сигнал/шум.

Рисунок 6. Оценка статистики сигнала ошибки

Отношение сигнал/шум в таком случае , что достигается низким уровнем сигнала. При повышении уровня сигнала до -50дБ

Общепринятым является формат МП3; оценим искажения такого представления сигнала. Сохраним исходный сигнал в формате МП3 и, предварительно убрав паузу, которую ввёл кодек, оценим искажения.

Из субъективной оценки можно сделать вывод, что искажения остались на схожем уровне

Рисунок 7. Сигнал в формате МП3

Рисунок 8. Оценка искажений

Используя неискажающий компандер, проанализируем возможность снижения разрядности до 16 при сохранении 32- разрядной субъективной точности

Рисунок 9. Снижение разрядности сигнала

Рисунок 10. Осциллограмма сигнала при 16-битном представлении

Как можно заметить из осциллограммы сигнала после сжатия неискажающим компандером, сохранилась 32-разрядная субъективная точность. При этом сохраняется возможность восстановить исходную разрядность представления сигнала.

Вывод

В ходе работы были исследованы искажения звукового сигнала при аналого-цифровом преобразовании. Установлено, что 32-битное представление не вносит искажений, тогда как при 16-битном квантовании возникают заметные искажения. Формат МП3 показал сопоставимый с 16-битным представлением уровень искажений. Применение неискажающего компандера позволило снизить разрядность с 32 до 16 бит без потери качества, что подтверждает возможность сокращения объема данных при сохранении субъективной точности исходного сигнала.