Паразитні сигнали
Вибрані доки
Мітки (всі мітки)
Додатково
Люди постійно конструюють різноманітні електронні пристрої, які працюють не зовсім так, як було задумано спочатку. Або ж просто заплющують очі на давно відомі недоліки, воліючи бачити лише комерційний бік справи.
Як правило, подібна недалекоглядність чи безтурботність призводить до виникнення побічних ефектів. Зокрема, до появи особливого різновиду детермінованих перешкод – паразитних сигналів. Розмова піде саме про це.
Суть поняття
Перешкоди, випадкові або детерміновані, - це електромагнітний шум, що надходить на вхід пристроїв впливом на компоненти або канали передачі інформації. Якщо порівняно з корисним сигналом рівень такого шуму невисокий, немає нічого страшного, можна хоч якось відфільтрувати зайве і навіть відновити загублене.
Тепер уявіть собі, що шум формується не зовнішніми факторами, а корисним сигналом або засобом його обробки (апаратним, програмним). Фільтрувати це звичайними способами не вдасться. Особливо якщо інтенсивність побічних ефектів така, що будь-які перешкоди позаздрять.
Власні наведення
Якщо в датчику, сенсорі, відтворювальному, приймальному або передавальному пристрої шумить який-небудь генератор, котушка індуктивності, високочастотний дросель на феритовому кільці, випрямляч змінного струму (через висохлий електролітичний конденсатор) і все це впливає на коректність роботи приладу, що не є ретельне екранування деталей може виявитися не надто корисним.
Адже в будь-якій електричній схемі неодмінно є гальванічний зв'язок між елементами - як мінімум по шинахживлення.
Котушки гетеродина в радіоприймачах екрануються завжди (можете розібрати та побачити алюмінієві захисні ковпачки, припаяні до плати). Однак цей захід не рятує від негативних явищ. До речі, далі саме про них.
Інтерференція
Гаразд, якщо щось усередині просто фонить, не заважаючи іншим вузлам і нікого не чіпаючи. Пристрій може працювати на інших частотах, з іншими модуляціями, просто не помічаючи свого внутрішнього шуму. Проте є таке явище як інтерференція.
Кожен побутовий приймач має гетеродин. Він посилює сигнали від радіостанцій на власній частоті. Така називається проміжною, і сама вона на слух сприйматися не може.
Однак елементи схеми, як зазначено вище, один від одного не ізольовані. Електромагнітні коливання все одно проникають, поєднуються, частоти накладаються один на одного - і з'являються гармоніки. А вони цілком можуть вписуватися в звуковий спектр. Ось вам і свист із динаміка при налаштуванні на хвилю в будь-якому діапазоні з амплітудною модуляцією.
Є свої таргани. у сенсі, паразити, і в системах із частотною модуляцією — дзеркальні канали, що теж формуються гетеродином (знову ж таки всередині самого пристрою, що концептуально важливо). Хоча в цьому випадку впоратися з ними можна досить легко.
Зворотній зв'язок
Сигнал надходить на вхід, а потім обробляється поетапно – так званими каскадами. Якщо каскад впливає попередній (наприклад, на вхідний), це називається зворотним зв'язком.
Негативний зворотний зв'язок - коли каскад гасить, згладжує надмірності попереднього етапу обробки. Позитивна – навпаки, допомагає посилювати.
Негативна може хіба що знизити рівень вхідного сигналу до неприйнятного рівня, та й то наврядчи (при розумному проектуванні, зрозуміло). А ось позитивна здатна завдати такої неприємності як самозбудження.
Звукові хвилі потрапляють у мікрофон, перетворюються на електричний струм і у підсилювач. Останній видає звук із колонок. Цей звук знову потрапляє у мікрофон, знову посилюється. А потім знову і знову по колу. У результаті наростає вереск, що змушує слухачів у концертному залі морщитися та закривати вуха долонями.
Причому результат самозбудження за своєю інтенсивністю можна порівняти з корисними даними, навіть може їх геть-чисто заглушати, що дуже характерно для паразитних сигналів. Тому фільтри, які сяк-так справляються зі звичайним шумом, в даному випадку безсилі.
Паразитний зворотний зв'язок пригнічується різними способами. Наприклад, за допомогою інвертування фази того, що намагається само себе дублювати та посилювати. Протифазне взаємно знищиться — і все буде гаразд.
Шум квантування
Цифровий спосіб подання аудіовізуальної інформації, на жаль, далекий від ідеалу. Паразитний сигнал, що панує в цій сфері, — шум квантування. Він виникає через особливості дискретизації мультимедійних даних.
У студіях звукозапису аудіо оцифровується у 24-бітному, а то й у 32-бітному форматі. Якість виходить гарною, все звучить як живе.
Але для CD Audio опис звукових частот залишають лише 16 біт. (Вважається, що для населення цього достатньо, дорожчі DVD Audio випускати нема чого.) Тобто, 24-бітна або 32-бітна глибина опису звуку скорочується до 16-бітної. Неточності, що неминуче виникають у процесі, округляються до меншого значення.
При цьому відкидання єдиного біта потенційно здатне призвести до збільшення рівня спотворень аж до 6 децибел.Така плата за спрощення та, відповідно, здешевлення технології CD Audio.
Компенсувати такий гнітючий ефект намагаються за допомогою методу під назвою Dithering («дизеринг»). У сенсі додаванням. шуму із подібним частотним спектром. Якби вибоїни на дорозі заповнювалися пилом, схожим за кольором на асфальт.
У варіанті з простим цифро-аналоговим перетворювачем, що конвертує глибину звуку «на льоту» при відтворенні, ніякої компенсації не відбувається взагалі.
Висновок
Отже, паразитні сигнали, на відміну звичайних перешкод, виникають як побічні ефекти всередині єдиних систем. Саме усередині.
В аналоговому світі це інтерференція через генерацію будь-яких робочих частот, наведення від структурних елементів, дзеркальні канали, які подразнюють результати зворотного зв'язку. У цифровому - витрати дискретизації. У сенсі розбиття звуку на кванти, а зображення — на пікселі.
Щодо аналогових технологій, проблема значною мірою вирішується тямущим проектуванням та впровадженням по-справжньому прогресивних нововведень.
Ну а для цифрового мультимедіа потрібно просто не скупитися з глибиною передачі кольору і звуку. Тим більше, що все це давно вже є технічно доступним. Але якість, на жаль, приноситься у жертву комерції.
Останнє редагування: 2013-01-09 15:07:41