pre/de emphasis 介紹(2008年寫的)


pre/de emphasis處理的相關資料比較少。

 

    介紹:

    就是在錄音的時候將高頻訊號放大,放音時再把訊號用同樣的倍率縮小以還原波形(De-emphasis),在模擬錄音的時代,這個技巧的主要用途是作為提高訊噪比。例如廣播發送時將頻率1500Hz to 2000Hz以上以每八度音6dB的倍率提高訊號,或是LP唱片(LP)在錄制時的RIAA(美國唱片工業協會)等化曲線(不過這曲線的制定目的主要與LP的結構有關,且放大訊號不只高頻而已),以及錄音帶用的杜比抑噪系統,都是使用同樣的原理。在數字的領域,Pre-emphasis的主要用意在於降低量化失真,因為一般的音樂訊號高頻段往往振幅比較小,而且越高的頻率振幅越小,所以從PCM取樣的原理中我們可以發現這些小振幅會被分配到較少數的bits來記錄,這樣有效描述振幅的數字就變小了,與原波形的誤差就變大了,因此我們使用Pre-emphasis的技巧先增加高頻振幅再取樣來降低高頻量化失真。使用這功能的音樂CD非常少見,推測是因為Pre-emphasis和De-emphasis這一來一回的計算,反而造成了更大的失真。就筆者所知風之谷原聲帶就有經過Pre-Emphasis處理,由之前提到的subcode紀錄這項信息。

   定義:

   pre emphasis:在一些發射系統和錄音系統中(例如:乙烯基錄音帶、FM收音機、模擬磁帶),高頻噪音較大。為進行補償,一般在發送端對音頻信號進行預加重。即通過一個高通濾波器對信號進行濾波,以提升音頻信號的高頻部分。然后在接收端采用一個與之匹配的低通濾波器對信號進行還原,從而獲得一個平坦的頻率響應,接收濾波器可以減小發射過程中引入的高頻噪聲。

        

   de emphasis:指為了提高信號/噪聲(S/N)比,CD唱片於錄音時曾有意提升些高音(預加重),而在重放時,則對高音再作些衰減(去加重)。 

 

   舉例:

 

  常用標准

  50/75 us  pre/de-emphasis:主要用在FM信道.

J.17 pre/de-emphasis

 

 

每個標准只給出pre/de-emphasis的頻率曲線圖,而設計方法不是不固定的.只要達到標准的要求就可以.

 

例1:

在CD介質中使用下面的公式產生糾正  15/50µs EIAJ de-emphasis (or pre-emphasis) curve for CD/DAT :

DE(f) = 10*log(A/B)-10.4576
PRE(f) = 10*log(B/A)-0.9684

DE(f) - de-emphasis output in dB at a frequency of f Hz
PRE(f) - pre-emphasis output in dB a frequency of f Hz

Where:
f = frequency in Hz
A = 1 + 1/(H x H)
B = 1 + 1/(L x L)
H = (2 x pi x f x t(H))
L = (2 x pi x f x t(L))
t(H) = high freq. time-const (15 µs = 0.000015)
t(L) = low freq. time-const (50 µs = 0.000050)
pi = 3.1416

 

得出的結果是

Freq. De-Emphasis (CD/DAT)
510 Hz -0.1 dB
726 Hz -0.2 dB
896 Hz -0.3 dB
1042 Hz -0.4 dB
1173 Hz -0.5 dB
1294 Hz -0.6 dB
1408 Hz -0.7 dB
1516 Hz -0.8 dB
1620 Hz -0.9 dB
1720 Hz -1.0 dB
2188 Hz -1.5 dB
2629 Hz -2.0 dB
3064 Hz -2.5 dB
3506 Hz -3.0 dB
3965 Hz -3.5 dB
4449 Hz -4.0 dB
4968 Hz -4.5 dB
5534 Hz -5.0 dB
6159 Hz -5.5 dB
6861 Hz -6.0 dB
7664 Hz -6.5 dB
8605 Hz -7.0 dB
9739 Hz -7.5 dB
11157 Hz -8.0 dB
13029 Hz -8.5 dB
15708 Hz -9.0 dB
20128 Hz -9.5 dB
21427 Hz -9.6 dB
30195 Hz -10.0 dB
96000 Hz -10.4 dB

 

這個表是要求達到的頻率響應.至於如何設計filter達到這個要求,是沒有具體標准的.

 

例2:

ITU-T J.17 要求的頻率響應是

 

同理至於如何設計filter達到這個要求,是沒有具體標准的.


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