О.Б. Попов1, Т.В. Чернышева2, В.А. Абрамов3, К.А. Коростелев4, К.В. Орлов5

1–5 Московский технический университет связи и информатики (Москва, Россия)

1 olegp45@yandex.ru, 2 krba2012@yandex.ru, 3 vabramov44@mail.ru, 4 kirill19990511@yandex.ru, 5 kvororloff@yandex.ru

Постановка проблемы. Основной нерешенной проблемой при оцифровке звукового сигнала остается сохранение качества передачи сигналов малого уровня, которые составляют около 80% длительности музыкального наследия. Согласно принятым нормативным документам, отношение сигнал/шум при записи сигнала звукового вещания должно составлять 56 дБ. Таким образом, при 16-разрядном представлении, сигналы малого уровня (до 10 разряда) защищены недостаточно, а с 10 по 16 избыточно. Кроме того, сигналы малого уровня сильно искажаются в процессе аналого-цифрового преобразования, что также снижает качество звучания.

Цель. Разработать алгоритм рационального использования динамического диапазона, позволяющий сохранить объективное качество сигнала при снижении разрядности его описания.

Результаты. Показано наличие существенного сжатия динамического диапазона сигнала при исследовании предложенного алгоритма компандирования. Отмечено, что при динамическом диапазоне исходного сигнала в 32 дБ динамический диапазон преобразованного сигнала составляет всего 4,94 дБ, что позволяет существенно увеличить потенциальную защищенность от шумов канала передачи или канала звукозаписи. Исследовано качество сигнала при восьмиразрядном представлении по критерию «заметности» изменения сигнала.

Практическая значимость. Проведенное моделирование подтверждает возможность сохранения объективного качества передачи при сохранении или даже уменьшении разрядности сигнала.

Попов О.Б., Чернышева Т.В., Абрамов В.А., Коростелев К.А., Орлов К.В. Снижение искажений сигналов малого уровня при аналого-цифровом преобразовании // Электромагнитные волны и электронные системы. 2024. Т. 29. № 2. С. 5−13. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202402-01

1. Bazarova Sh.H. Pre-processing of audio signals // Мировая наука. 2021. № 1(46). P. 6–8.
2. Климов С.А., Семченков С.М., Ашихмин А.В., Коваленков А.Н., Рачковский С.С. Особенности моделирования радиолокационных измерений в безэховой камере акустического диапазона // Электромагнитные волны и электронные системы. 2020. Т. 25. № 5. С. 7–18. DOI 10.18127/j15604128-202005-02.
3. Аладинский В.А., Кузьминский С.В., Чубатый Д.Н. Выбор признаков распознавания протоколов низкоскоростного кодирования речи // Электромагнитные волны и электронные системы. 2019. Т. 24. № 8. С. 72–76. DOI 10.18127/j15604128-201908-11.
4. Recommendation ITU-R BS. I 284-2 (01/2019). General methods for the subjective assessment of sound quality. BS Series. Broadcasting service (sound).
5. Ming B., Wu P. Research on Audio Signal Denoising and Simulation Processing // International Conference on Communications, Information System and Computer Engineering (CISCE). Haikou, China. 2019. P. 192–194. DOI 10.1109/CISCE.2019.00051.
6. Záviška P., Rajmic P., Ozerov A., Rencker L. A Survey and an Extensive Evaluation of Popular Audio Declipping Methods // IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing. 2021. V. 15. № 1. P. 5–24. DOI 10.1109/JSTSP.2020.3042071.
7. Bai T., Xie L., Li Z., Yang J., Chen Z., Wan P. A High-Precision Audio Z-Δ D/A Converter // IEEE 14th International Conference on Anti-counterfeiting, Security, and Identification. Xiamen, China. 2020. P. 120–123. DOI 10.1109/ASID50160.2020.9271769.
8. Патент на изобретение RUS2731602 от 04.09.2020. Способ и устройство компандирования с предыскажением звуковых вещательных сигналов / Абрамов В.А., Попов О.Б., Тактакишвили В.Г.
9. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022666583 от 05.09.2022. Компандерная система для передачи сигнала звукового вещания ПО «Компандер 1». Версия 2022 / Попов О.Б., Абрамов В.А., Прокурат Г.А.
10. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013616645 от 15.07.2013. Анализ параметров сигналов звукового вещания «ESTIM» / Попов О.Б., Абрамов В.А., Малов А.В., Ождихин Г.М., Черников К.В.
11. Патент на изобретение RUS2691122 от 11.06.2019. Способ и устройство компандирования звуковых вещательных сигналов / Абрамов В.А., Попов О.Б., Орлов В.Г.
12. Abramov V.A., Popov O.B., Chernysheva T.V., Taktakishvili V.G., Ovchinnikov A.A. Onboard Transmission Quality Assessment Using Short Audio Signal // Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. 2021. P. 1–6. DOI 10.1109/IEEECONF51389.2021.9416085.
13. Тактакишвили В.Г., Попов О.Б., Абрамов В.А, Борисов А.А. Методы компактного представления, оценки и обработки звуковых сигналов на основе их комплексного представления // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Т. 13. № 2. С. 11–17. DOI 10.24411/2072-8735-2018-10230.
14. Патент на изобретение RUS2731339 от 25.11.2019. Способ и устройство измерения мощности и крутизны нарастания участков нестационарности акустических сигналов / Абрамов В.А., Попов О.Б., Тактакишвили В.Г., Овчинников А.А.