CC BY
36
АУДИОПРОЦЕССОРНАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ ЦИФРОВОГО ВЕЩАНИЯ И ЕЕ ПОСЛЕДСТВИЯ
Абрамов Валентин Александрович,
Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ), доцент, Москва, Россия, vabramov44@mail.ru
Попов Олег Борисович,
Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ), профессор, Москва, Россия, olegp45@yandex.ru
Рихтер Сергей Георгиевич,
Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ), профессор, Москва, Россия, sergeor@inbox.ru
Ключевые слова: сигналы звукового вещания, относительная средняя мощность (ОСМ), искажения сигнала, динамический диапазон, крутизна фронтов, сигналы придыхания, искажения ограничения, аудиопроцессорная коррекция сигнала, раздельная обработка аналитической огибающей и мгновенной фазы.
Целью статьи является изложение методов аудиопроцессорной обработки сигналов цифрового вещания и связанных с этим последствий. Установлено, что при передача сигнала звукового вещания по цифровым трактам первичного распределения программ с компактным представлением ухудшаются практически все параметры определяющие качество его передачи. Удобным параметром оценки ухудшения качества звукового сигнала, при его передаче по цифровым трактам, является относительная средняя мощность (ОСМ), мощность реального сигнала, отнесенная к мощности гармонического сигнала с амплитудой равной номинальному значению для канала (ОСМк), или пиковому значению на выборке (ОСМс). Показано, что для компенсации искажений сигнала звукового вещания используется специальная обработка (коррекция) сигнала на передающей или приемной стороне. Проведенное моделирование показало, что эффективность восстановительной коррекции выше, но при этом требуется гораздо больше аппаратуры. Наиболее популярным на настоящий момент аудиопроцессором является "Optimod" фирмы Orban, а у нас в стране в конце девяностых годов разработан подобный процессор "АРГО". Указывается, что используемые в настоящее время алгоритмы обработки (процессоры Optimod фирмы Orban, dBmax и т.п.) осуществляют адаптивное изменение коэффициента передачи, сопровождающееся расширением спектра сигнала. Такое расширение в области низких частот приводит к необходимости расширения полосы пропускания входных цепей модулятора передатчика до 0,4 Гц. Только при соблюдении этих условий гарантируется высокая эффективность использования устройств. Показано, что ОСМк сигнала обработанного аудиопроцессором Behinger после прохождения фильтра снижается почти вдвое, в то время как сигнал, обработанный процессором АРГО теряет всего около 10%, за счет преимуществ алгоритма. Установлено, что почти для всех радиовещательных станций, использующих АРУР или интенсивную аудиопроцес-сорную обработку, тракт передачи сводит ее на нет, а негативные изменения, уменьшение динамического диапазона, увеличение крутизны фронтов, подчеркивание сигналов придыхания, после глубокой аудиопроцессорной обработки или автоматического регулирования в сигнале остаются. Обращается внимание на то, что после обработки аудио-процессором АРГО искажения динамики сигнала минимальны, а искажения ограничения скомпенсированы, за счет раздельной обработки аналитической огибающей сигнала и его мгновенной фазы.
Для цитирования:
Абрамов В.А., Попов О.Б., Рихтер С.Г. Аудиопроцессорная обработка сигналов цифрового вещания и ее последствия // T-Comm:
Телекоммуникации и транспорт. - 2016. - Том 10. - №6. - С. 17-20.
For citation:
Abramov VА., Popov O.B., Richter S.G. Processor audio signal processing digital broadcasting and its consequences. T-Comm. 2016. Vol. 10.
No.6, рр. 17-20. (in Russian)
Я
17
У
Т-Сотт Том 10. #6-2016
лирования прохождения обработанного ау д и о п р о це с с ора м и сигнала через факт вторичного распределения с полосой 100 Гц —5,7 кГц (Ф).
Незначительное изменение ОСМс свидетельствует о сохранении качества сигнала обеими аудиопроцессорами. ОСМк сигнала обработанного ВсЫпцсг после прохождения фильтра снижается почти вдвое, в то время как сигнал, обработанный АРГО теряет всего около 10%, за счет преимуществ алгоритма.
В ходе эксперимента была исследована возможность компенсации с помощью аудио процессор ной обработки одного из характерных искажений - перегрузки. На рис.5 приведены осциллограммы сигнала звукового вещания на входе и выходе спутникового канала.
—www УП/У^^УЩ/ууууи^
□ОСМс ■ОСМк
Behinger Ф
Рис. За. Выход Bellinger- выход модели ТВРП (фильтр)
0,2 0,15 СИ 0,05 0
ШЕ
□ОСМс ■ОСМк
АРГО Ф
Рис. Зй. Выход АРГО - выход модели ТВРП (фильтр)
Не надо думать, что положение в реальной передающей сети сильно отличается. На рис. 4 приведены результаты исследования изменения ОСМк реального вещательного сигнала в тракте вторичного распределения на выходе контрольного приемника.
Рис. 4. Изменение среднего значения ОСМк п тракте вторичного распределения
Очевидно, что почти для всех РВС, использующих АРУР или интенсивную аудиопроцессорную обработку с увеличением ОСМк, тракт передачи сводит ее на пет. Таким образом, увеличение ОСМк, ради которого проводиться обработка, после прохождения СЗВ через ТВРП практически исчезает, а негативные изменения, уменьшение динамического диапазона, увеличение крутизны фронтов, подчеркивание сигналов придыхания, после его глубокой аудиопро-цессорной обработки или автоматического регулирования в сигнале остаются.
Рис. 5. Сигнал на входе и выходе спутникового канала
Сигнал на выходе спутникового канала обрабатывался аудиопроцессорам и ВеИт^ег, рис.6, и АРГО, рис. 7. На рис. 6 хорошо виден традиционный процесс регулирования с временами срабатывания и восстановления можно заметить, что искажения внесенные в спутниковом канале не устраняются, а усугубляются искажениями динамики сигнала.
л |Л 1 мМЛЛ ШШ/íj Шш
Willi] ilimíif
MÍ,fe
Wf
Рис. 6. Сигнал на входе и выходе аудио!ipoueccopa Bellinger
fflii
Рис. 7. Сигнал на входе и выходе аудио процесс opa АРГО
После обработки аудиопроцессором АРГО искажения динамики минимальны, рис. 7, а искажения ограничения скомпенсированы, за счет раздельной обработки аналитической огибающей сигнала и его мгновенной фазы, рие. 8.
.^йЛ/wvvvvvv
Рис. 8. Восстановление сигнала на выходе аудиопроцёесора АРГО
T-Comm Vol.10. #6-2016
7Т>
Проведенное исследование показало, что в трактах с компактным представлением сигнала целесообразно проводить дополнительную коррекцию сигнала, снижающую искажения кодирования.
При выборе алгоритмов коррекции необходим контроль отсутствия расширения полосы в области низких частот, которые обрезаются трактом вторичного распределения, снижая 'эффективность обработки.
Раздельная аудиопроцеееорная обработка аналитической огибающей и мгновенной фазы позволяет скомпенсировать искажения ограничения в тракте.
Литература
1. Попов ОБ., Рихтер С.Г. Цифровая обработка сигналов в трактах звукового вещания, Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 341 с.
2. Литвин С.А., Мишенков С.Л., Попов О.Б.. Рихтер С.Г. Кто в эфире всех милее? "Статистические портреты" ряда известных радиостанций // Broadcasting. Телевидение и радиовещание. 2002, №2, с. 59-63, №3, с. 59-61.
3. Попов О.Б.. Рихтер С.Г., Хрянин Е.А. Качество каналов звукового вещания: всегда и всех ли оно устраивает? // Broadcasting. Телевидение и радиовещание, №7(35) ноябрь 2003. С. 68-71.
4. Исследование заметности искажений в радиовещательных каналах / Под ред. И. Е. Горона. - М.: Связьиздат, 1959.
5. Попов О.Б., Рихтер С.Г. Цифровая обработка и измерения сигналов в тракгах звуковог о вещания.—М.: Инсвязьиздат, 2010. -292 с.
PROCESSOR AUDIO SIGNAL PROCESSING DIGITAL BROADCASTING AND ITS CONSEQUENCES
Valentin Abramov, Moscow Technical University of Communications and Informatics (MTUCI), Associate Professor,
Moscow, Russia, vabramov44@mail.ru
Oleg Popov, Moscow Technical University of Communications and in-formatiki (MTUCI), professor,
Moscow, Russia, olegp45@yandex.ru
Sergei Richter, Moscow Technical University of Communications and Informatics (MTUCI), Professor,
Moscow, Russia, sergeor@inbox.ru
Abstract
The aim of the article is the presentation of methods for audio processor signal processing of digital broadcasting and related consequences. The mouth-established that when the signal transmission of digital audio broadcasting paths primary distribution programs with a compact representation of all the parameters defining the quality of the transmission. A convenient parameter estimation deterioration of the audio signal when it is transmitted over digital path is the relative average cardinality-ness (RAP), the power of real signal divided by the power of harmonicscal signal with an amplitude equal to the nominal value for the channel (RAPk) or peak value a sample (RAPs). It is shown that to compensate for signal distortion sound broadcasting using special treatment (correction) signal to the transmitting or receiving Stora not. The simulation showed that the effectiveness of regenerative correction of the above, but it requires much more machinery. The most popular to date audio processor is "Optimod" company Orban, and in our country in the late nineties developed similar processor "Argo." It is stated that the used infusion processing algorithms (processors Optimod company Orban, dBmax and etc.) to provide adaptive variation of the transmission, Sopra Vozhdayev spread spectrum signal. Such an expansion in the low frequency leads to the need to increase the bandwidth of the input circuits of the modulator of the transmitter up to 0.4 Hz. Only under these conditions is guaranteed by the high efficiency devices. It is shown that the signal processed audio processor RAPk Behringer after passing through the filter is reduced by almost half, while the signal processed by the processor Argo loses only about 10% due to the advantages of the algorithm. It was found that almost all broadcaster-governmental stations using Arur or intensive audioprocessing, transmission path reduces it to nothing, and the negative changes, reducing the dynamic range, steepening fronts underscore signals aspiration, after deep audioprotsessing, or automatic control of the signal remain. After processing audio processor ARGO distortion signal dynamics are minimal and limited distortion compensated, by separate processing of analytical signal envelope and instantaneous phase.
Keywords: аudio broadcasting signals, the relative average power (RAP), distortion, dynamic range, edge steepness, the signals aspiration, correction signal, separate analytical processing envelope and instantaneous phase.
References
1. Popov O.B., Richter S.G. Digital signal processing in the path of sound broadcasting, manual for schools. Moscow: Hotline - Telecom, 2007. 341 p. (in Russian)
2. Litwin S.A., Mishenkov S.L., Popov O.B., Richter S.G. Who is in the air all the sweeter? "Statistical portraits" of several well-known radio stations / Broadcasting. Television and radio broadcasting. 2002, No. 2, pp. 59-63, No. 3, pp. 59-61. (in Russian)
3. Popov O.B., Richter S.G., Hryanin E.A. The quality of sound broadcasting channels: All times and whether it satisfied? / Broadcasting. Television and ra-dioveschanie, No.7 (35) November 2003, pp. 68-71. (in Russian)
4. Study the visibility of distortions in broadcast channel / Ed. I.E. Goron. Moscow: Svyaz'izdat, 1959. (in Russian)
5. Popov O.B., Richter S.G. Digital signal processing and measurement in tracts audio broadcasting. Moscow: Insvyazizdat, 2010. 292 p.
(in Russian)
T-Comm Том 10. #6-2016
