31-01-2015_09-20-05 / Методические указания к выполнению лабораторной работы 2 по ЦСП

По результатам расчетов построить график зависимости мощности шумов квантования и отношения сигнал/шум от величины шага квантования. Сравнить полученные экспериментальные результаты с теоретическими формулами.

5.Осуществить моделирование процесса ограничения сигнала по уровню

Uогр:

6.Оценить мощность шумов ограничения при различных значениях максимально допустимого уровня сигнала Uогр:

По результатам расчетов построить график зависимости мощности шумов квантования и отношения сигнал/шум от величины ограничения сигнала Uогр. Сравнить полученные экспериментальные результаты с теоретическими формулами.

Последствия ограничения сигнала по амплитуде – появление характерных искажений сигнала для громких звуков (тихие звуки при этом практически не искажаются), при котором срезаются вершины высоких импульсов речи или музыки.

7.Сохранить полученные искаженные речевые сигналы в файлы формата

WAV:

8.Выполните клиппирование речевого сигнала – предельное квантование сигнала, при котором используются всего два уровня квантования - 32768 и +32767:

Для клиппированного сигнала также следует рассчитать отношение сигнал/шум по мощности и помехозащищенность сигнала:

Несложно догадаться, что клиппирование является и частным случаем ограничения амплитуды – если порог ограничения выбран слишком маленьким, то сигнал превращается в последовательность широтно-модулированных импульсов постоянной амплитуды (с немного неровными фронтами импульса).

9.Прослушать полученные сигналы. Оценить качество полученных речевых сигналов по пятибалльной шкале.

10.Аналогичные преобразования речевого сигнала можно выполнить в пакете прикладных программ MATLAB. Для этого можно использовать следующий пример:

function LabWork2 voice1=wavread('VoicelO.way') ; [m1 d1]=wavfinfo('Voice1O.wav'); [q n]=size(voicel) Voice1=voice1*32767;

D=[10 100 1000 10000 30000];

Signalmean1=sum(voicel.^2)/q;

signalmean=0.5*(signalmean1(1)+signalmean1(2)) for j=1:5

quVoice=round(voice1./D(j)).*D(j); noise1=0.5*sum((quVoice-voice1).^2)/q; noise(j)=noise1(1)+noise1(2); quVoice=quVoice/32767;

switch j case 1;

wavwrite(quVoice,44100,16,'D1.wav'); case 2;

wavwrite(quVoice,44100,16,'D2.wav'); case 3;

wavwrite(quVoice,44100,16,'D3.wav'); case 4;

wavwrite(quVoice,44100,16,'D4.wav'); case 5;

wavwrite(quVoice,44100,16,'D5. wav');

end end noise

SNR=signalmean./noise

Asnl=10*log10(signalmean./noise)

figure(1)

plot(D,noise)

figure(2)

plot(D,SNR)

U=[90 450 900 4500 9000]; Cvoise=zeros(q,2);

for j=1:5 for i=1:q

if abs(voicel(i,1))>U(j) Cvoise(i,1)=sign(voice1(i,1)).*U(j); else

Cvoise(i,1)=voice1(i,1); end

if abs(voice1(i,2))>U(j) Cvoise(i,2)=sign(voice1(i,2)).*U(j); else

Cvoise(i,2)=voice1(i,2); end

end noise1=sum((Cvoise-voice1).^2)/q; noise(j)=0.5*(noise1(1)+noisel(2)); Cvoise=Cvoise/32767;

switch j case 1;

wavwrite(Cvoise,44100,16,'Ul.wav'); case 2;

wavwrite(Cvoise,44100,16,'U2.wav'); case 3;

wavwrite(Cvoise,44100,16,'U3.wav'); case 4;

wavwrite(Cvoise,44100,16,'U4.wav'); case 5;

wavwrite(Cvoise,44100,16,'U5.wav');

end end noise

SNR=signalmean./noise

Asn1=10*log10(signalmean./noise)

figure(3)

plot(U,noise)

figure(4)

plot(U,SNR)

C1voise=zeros(q,2); for i=1:q

C1voise(i,1)=sign(voice1(i,1))*32767;

C1voise(i,2)=sign(voice1(i,2))*32767; end noise1=sum((C1voise-voice1).^2)/q; noise=0.5*(noise1(1)+noise1(2)) signalmean

SNR=signalmean/noise

Asn1=10*log10(signalmean/noise)

C1voise=C1voise/32767;

wavwrite(C1voise,44100,16,'Clip.wav');

Требования к отчету:

Отчет о проделанной работе должен быть оформлен в полном соответствии с СТО 4.2-07-2010 «Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной и научной деятельности» и включать в себя: титульный лист, цель лабораторной работы, расчеты в среде MathCAD или MATLAB и заключение. После представления отчета преподавателю требуется ответить на контрольные вопросы, а в случае успешной защиты отчет сдать преподавателю.

Контрольные вопросы:

1.Квантование аналогового сигнала.

2.Понятие шумов квантования. Мощность шумов квантования.

3.Понятие шумов ограничения. Причины возникновения и мощность шумов ограничения.

4.Равномерное и неравномерное квантование.

5.Нелинейное кодирование.

6.Оптимальное значение шага квантования для речевого сигнала.

7.Квантующие характеристики А- и μ-типа.

8.Современные аналогово-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Разрядность, быстродействие, возможности, элементная база.

Список литературы:

1. Крухмалев В.В. Цифровые системы передачи / В.В. Крухмалев, В.Н. Гордиенко, А.Д. Моченов. – М.: Горячая Линия - Телеком, 2007. - 352 с.

2.Баева Н.Н. Многоканальные системы передачи / Н.Н. Баева, В.Н. Гордиенко, С.А. Курицын, А.Ю. Персианов. – М.: Радио и связь, 1997. - 555 с.

3.Баева Н.Н. Многоканальная электросвязь и РРЛ.- М.: Радио и связь, 1988. – 312 с.

4.Зингеренко А.М., Баева Н.Н., Тверецкий М.С. Системы многоканальной связи.- М.: Связь, 1980 г.

5.Гитлиц М.В., Лев А.Ю. Теоретические основы многоканальной связи: Учеб. пособие для вузов связи. - М.: Радио и связь ,1985. - 248 с.

6.Скалин Ю.В. Цифровые системы передачи: Учебник для техникумов.- М.: Радио и связь, 1988. - 272 с.

7.Берганов И.Р. и др. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи: Учеб. пособие для вузов / И.Р. Берганов, В.Н. Гордиенко, В.В. Крухмалев. - М.: Радио и связь, 1989. - 272 с.