Digitaler Tonrundfunk - Unterlagen Technologie 1994 (Dietmar Reinke)

CD / RDAT / DSR / DAB / ADR

1 Digitalisierung von Audiosignalen

A / D - Wandlung und Bearbeitung

1.1 Parameter von analogen Audiosignalen

Schalldruck, Schallpegel, ( Lautstärke )

• 0 dB Hörgrenze - 120 dB Schmerzgrenze

Dynamik

• Studio 50 dB bis 60 dB - Rundfunk 40 dB

Frequenzbereich

• 40 Hz bis 15 kHz (UKW bis 14,9 kHz - Audiodat-System)

Fremdspannungsabstand

• Abstand unbewertet besser gleich 60 dB

Geräuschspannungsabstand

• Abstand bewertet besser gleich 59 dB

Klirrfaktor

• K₂ (90 Hz) besser gleich 45 dB
• K₃ (60 Hz) besser gleich 45 dB
• K₂ (800 Hz) besser gleich 47 dB
• K₃ (533 Hz) besser gleich 47 dB

Übersprechen

• Abstand bewertet besser gleich 50 dB

Pre- und Deemphase

• Preemphase - Pegelanhebung der hohen Frequenzanteile (Hochpass)
• Deemphase - Pegelabsenkung der hohen Frequenzanteile (Tiefpass)
• UKW-Sender und TV-Sender (Ton) T = 50 µs

1.2 A / D - Wandler

Auflösung

• S / N max = ( 6 n + 2 ) dB
• S / N max = ( 6 * 16 + 2 ) dB = 98 dB ( 16 bit-Wandler )
• Abschlag Footroom 20 dB / Schutzabstand zu Störgeräuschen
• Headroom 10 dB / Übersteuerungsreserve
• Restdynamik ca. 68 dB

Abtastfrequenzen f_abt = 2 * ( f_max + f Filter )

• 32 kHz f_max = 15 kHz / TV / DSR
• 44,1 kHz f_max = 20 kHz / CD
• 48 kHz f_max = 20 kHz / Studio

1.3 Datenreduzierung

Datenrate für:

Abtastfrequenz 32 kHz; Auflösung 16 bit; Audiokanäle 2 = 1.024 kbit/s

1.3.1 Gleitkommatechnik (CD) 16 / 14 - bit Umkodierung

Zusammenfassung von 64 Abtastwerten ( 2 ms )

• Zuordnung in 8 Pegelbereichen / Skalenfaktor
• Reduzierung von 16 bit auf 14 bit
• Übertragung von Skalenfaktor und 14 bit - Signal

1.3.2 MUSICAM-Audio Codec nach ISO-MPEG Standard 11172-3 (MP2)

Datenreduktion von 1,4Mbit/s auf 384 kbit/s

Vorgaben:

• Ruhehörschwelle keine Wahrnehmung
• Mithörschelle leise Töne durch laute Töne nicht hörbar
• Verdeckungseffekt durch laute Töne / vor- oder nacheilend
• Frequenzabhänige Lautstärke

Funktion:

• Filterbank 32 Teilbänder ( relativer Bandbreite b=(f/2)/32 )
• Zwischenspeicher ( 12 Abtastwerte je Teilband )
• Berechnung Skalierungsfaktor
• 1024 - Punkte FFT zur Bestimmung der Mithörschwelle
• Verknüpfen mit Teilbändern
• Zusammenfassung der Daten

1.4 Zusatzdaten

Übernahme von RDS: Programminformationen, Senderinformationen und Steuersignale

1.5 Datenübertragung

Einpassung in die Übertragungssysteme der Telekom

• DS-1 1.024 Mbit/s
• Kanalkodierung BCH-Kode ( Fehlerkorrektur / Fehlererkennung )
• 4 - Phasen-Modulation B=1/2 Datenrate