Сдвиг по фазе
Это добавки можно рассматривать как неизбежные, но теоретически устранимые. При повышении линейности амплитудной характеристики звукового тракта и, в первую очередь, выходных аналоговых каскадов, их уровень будет понижаться. Каждый разработчик выбирает для себя приемлемый компромисс между допустимым (то есть, другими словами, заметным по отношению к шумам) уровнем искажений и стоимостью электронной начинки.
При неправильно выбранном соотношении между частотой дискретизации и исходным сигналом в результирующем сигнале возможно появление ложных частот, вызванных наложением спектров. Это происходит при относительно низкой частоте дискретизации и приводит к появлению сигналов с частотой выше половины частоты дискретизации. Результат можно видеть на том же графике — это дополнительный «хребет» частот (3 на рис. 3). Если посмотреть на выходной спектр для одного испытательного сигнала, то легко можно увидеть все новые ложные частоты и искажения.
Такой продольный спектральный разрез (рис. 2) показан для частоты сигнала около 12 кГц. Сам тестовый сигнал имеет нулевой уровень (1 на рис. 2). В надтональной области мог бы присутствовать только плохо подавленный сигнал частоты дискретизации 44,1 кГц, (2 на рис. 2).
Между ними появились четыре больших спектральных составляющих нового паразитного спектра.
При этом их амплитуда даже больше, чем у второй гармоники тестового сигнала: маленький пичок в центре.
Но самое плохое для данного аппарата — это появление еще одной ложной составляющей частотой около 4 кГц (3 на рис. 2).
Явление крайне неприятное и в англоязычной литературе носит название aliasing, а специальные фильтры, предназначенные для подавления помех спектрального наложения, — anti-aliasing filter.
Самый простой способ борьбы с этим нежелательным явлением при воспроизведении CD — повышение частоты дискретизации или пересэмплирование, то есть восстановление сигнала до более высокого разрешения.
Таким образом, при повышении частоты дискретизации даже в четыре раза, что, кстати, широко использовалось в CD-проигрывателях еще в 80-х годах, удается перенести спектр помехи в частотную область вокруг 176 кГц. А затем осуществить окончательную фильтрацию аналоговым фильтром, имеющим гарантированно небольшие фазовые искажения.
На последнем графике (рис. 4) приведен результат измерения DVD-проигрывателя (к сожалению, одного известного изготовителя), из которого последствия плохой цифровой фильтрации наглядно выпирают. Здесь присутствуют не только составляющие зеркального спектра, возникающие в результате наложения испытательного сигнала и частоты дискретизации (44,1 кГц) в диапазоне выше 20 кГц.
Наиболее страшны для качества воспроизведения дополнительные составляющие, те самые ложные частоты, в пределах звукового диапазона. Причем обратите внимание, что их уровень значительно превышает уровень высших гармоник основного сигнала.
В этом номере уже приведен подобный график для DVD-проигрывателя Philips DVD952 (см. раздел «Лицом к лицу»). У него отличная цифровая фильтрация, так как полностью отсутствует эффект наложения спектров, и только чуть-чуть заметны вторая и третья гармоники.
И пока он оказался лучшим среди всех, которые мы имели возможность исследовать. Для всех проигрывателей, которые будут тестироваться в лаборатории нашего журнала, мы также собираемся показывать подобные графики.
Источники: +
