Методы маскирования неисправленных ошибок в цифровой звукозаписи (интерполяция первого порядка, n-го, нулевого, приглушение, линейное масштабирование)

ЗАВС

Разница между упрощенными и суперсложными стратегиями выражается в количестве символов на выходе декодера CIRC, отмеченных указателями стирания (ненадежности). Чем сложнее стратегия, тем меньше будет таких символов и тем меньше будет отсчетов, нуждающихся в маскирующих процедурах. Маскирование хотя и эффективный способ, но все-таки неточный, поэтому лучше его избегать.

Но вернемся к преобразованию потока информации после завершения процедур коррекции ошибок и деперемежения в декодере CIRC. Восьмиразрядные символы вновь объединяются в 16-разрядные отсчеты, а те, в свою очередь, разделяются на две последовательности – правого и левого стереоканалов. Теперь их можно подавать на ЦАП для преобразования в аналоговую форму. Но те из отсчетов, которые включают в себя символы, отмеченные указателями стирания, сразу направлять в ЦАП не стоит, так как в звучании фонограммы будут слышны потрескивания и щелчки. Чтобы избежать этого, такие отсчеты заменяются интерполяциями – средним арифметическим от значений соседних неискаженных отсчетов (рис.9). В большинстве случаев значение интерполяции очень близко к истинному значению искаженного отсчета и на слух незаметно. Только на высоких частотах серии интерполяций могут ощущаться людьми с хорошим слухом как едва уловимые искажения.

Интерполяция бывает разная. Та, которая используется для маскирования ошибок в цифровой звукотехнике, называется интерполяцией первого порядка. При ее вычислении принимаются во внимание только по одному отсчету, соседнему с искаженным (рис.9). Но интерполяция может быть и более высоких порядков. Например, если используется интерполяция N-го порядка, то при расчете величины искаженного отсчета будут учитываться N предшествующих ему правильных отсчетов и N следующих за ним. Конечно, здесь вычисленное значение будет более точным, чем при интерполяции первого порядка.

Подобные способы маскирования эффективны только при наличии одиночных ошибок. Однако нередки случаи, когда искаженными оказываются несколько отсчетов подряд. Интерполяцией их маскировать нельзя. Если оставить все как было, то в этом месте фонограммы будет слышен громкий треск. Если заменить искажения «нулями», то будут слышны два громких щелчка – в начале и в конце серии. В первых экспериментальных моделях проигрывателей CD для маскирования таких серий использовался еще один вид интерполяции – интерполяция нулевого порядка, когда взамен искаженных значений вставлялось значение последнего правильного отсчета, а последний искаженный вычислялся по методу линейной интерполяции (рис.9). Такой способ маскирования еще называется удержанием.

 

Истинное значение

Интерполяция

Удержание

Рис.9. Интерполяция первого порядка и удержание.

Интерполяция

 

 

Однако способ этот чересчур уж неточный. Поэтому впоследствии для подобных случаев был разработан другой способ маскирования – приглушение (muting). Если искаженными оказываются много отсчетов подряд, то они заменяются значением последнего правильного плавно уменьшающегося до нуля по косинусоидальному закону (рис.10). При достаточно длинных сериях искажений для этого отводится 128 периодов частоты дискретизации. После этого, за 128 периодов до первого правильного отсчета, сигнал начинает плавно возрастать по тому же косинусоидальному закону до величины этого неискаженного отсчета. Если количество искажений меньше 256, то на уменьшение и увеличение отводится по половине их общего числа.

На слух такие плавные переходы, даже при достаточно большой их длине, воспринимаются как кратковременные замирания звука, без неприятных ощущений в виде тресков и щелчков. Короткие же не ощущаются вовсе в силу инерционности человеческого слуха.

Выпадение

Реальный сигнал

Сигнал приглушения

128 отсчетов

Рис.10.Маскирование длинных выпадений методом приглушения

 

Кроме интерполяции, удержания и приглушения, для маскирования могут использоваться также механизмы общего масштабирования, ослабления и замирания.

Общее масштабирование состоит в том, что уровень сигнала после последнего правильного отсчета начинает уменьшаться по линейному закону до уровня 0 дБ. Также по линейному закону уровень сигнала возрастает до нормального перед первым правильным отсчетом.

Ослабление сигнала состоит в уменьшении масштаба сигнала на –12 дБ.

Замирание аналогично приглушению и общему масштабированию, но здесь в течение 128 тактов масштаб сигнала уменьшается или увеличивается на 0,07 дБ за каждый такт.