Введение
Процесс усиления частей сигнала, склонных к появлению шума, перед передачей (и обратного преобразования при приеме).
В обработке сигналов предварительное подчеркивание – это техника защиты от предполагаемого шума. Суть заключается в предварительном усилении (и, следовательно, искажении) диапазона частот, наиболее подверженного воздействию шума, чтобы после прохождения через шумный канал (например, передача по кабелю или запись на ленту) из этого диапазона можно было восстановить больше информации. Устранение искажений, вызванных предварительным подчеркиванием, называется де-подчеркиванием, что обеспечивает точное воспроизведение исходного сигнала на выходе. Подчеркивание обычно используется в FM-вещании (для улучшения предварительного подчеркивания) и на виниловых пластинках (например, LP). Например, высокочастотные компоненты сигнала могут быть подчеркнуты для получения более равномерного индекса модуляции для передаваемого частотного спектра и, следовательно, улучшения соотношения сигнал/шум во всем диапазоне частот.
В волновых сигналах
При обработке электронных аудиосигналов, предварительное усиление (преэмфазис) – это системный процесс, предназначенный для увеличения амплитуды определенных (обычно более высоких) частот в пределах частотного диапазона относительно амплитуды других (обычно более низких) частот, с целью улучшения общего отношения сигнал/шум за счет минимизации негативного влияния таких явлений, как искажения из-за затухания или насыщения записывающих носителей на последующих этапах обработки. Обратная операция называется деэмфазисом, а система в целом – усилением (эмфазисом). Предварительное усиление достигается с помощью цепи предварительного усиления, которая по сути является откалиброванным фильтром. Частотная характеристика определяется специальными временными константами. Частота среза может быть рассчитана на основе этого значения. Предварительное усиление широко используется в телекоммуникациях, цифровой аудиозаписи, при нарезке пластинок, в FM-вещании и при отображении спектрограмм речевых сигналов. Примером является эквалайзерная кривая RIAA для виниловых пластинок с частотой вращения 33 и 45 оборотов в минуту. Другой пример – система шумоподавления Dolby, применяемая с магнитной лентой. Предварительное усиление используется в частотной или фазовой модуляции передатчиков для выравнивания мощности управляющего сигнала с точки зрения коэффициента отклонения. Процесс демодуляции приемника включает в себя обратную цепь, называемую цепью деэмфазиса, для восстановления исходного распределения мощности сигнала.
Снятие акцента
В телекоммуникациях деэмфазис является дополнением к преэмфазису, в системе подавления шумов он называется эмфазисом. Деэмфазис – это системный процесс, предназначенный для уменьшения (в пределах определенной полосы частот) амплитуды некоторых (обычно более высоких) частот относительно амплитуды других (обычно более низких) частот с целью улучшения общего отношения сигнал/шум за счет минимизации негативного влияния таких явлений, как искажения затухания или насыщение записывающих носителей в последующих частях системы. Специальные постоянные времени определяют частотную характеристику, по которой можно рассчитать частоту среза.
Аудио Красная книга
Хотя стандартизированное повышение высоких частот используется редко, в процессе мастеринга CD-дисков Red Book предусмотрена такая возможность. Поскольку изначально CD-плееры были оснащены недорогими 14-битными преобразователями, в спецификацию было включено предварительное повышение высоких частот для компенсации шума квантования. Когда массовое производство позволило использовать 16-битные преобразователи, шум квантования перестал быть серьезной проблемой, но возможность повышения высоких частот осталась. Предварительное повышение высоких частот описывается как фильтр первого порядка с усилением 10 дБ (при 20 дБ/декаду) и постоянными времени 50 мкс и 15 мкс.
В цифровой передаче
В высокоскоростной цифровой передаче преэмфазис используется для улучшения качества сигнала на выходе канала передачи данных. При передаче сигналов с высокой скоростью передачи данных, среда передачи может вносить искажения, поэтому преэмфазис используется для намеренного искажения передаваемого сигнала с целью компенсации этих искажений. При правильной реализации это приводит к получению сигнала, который более точно соответствует исходному или желаемому сигналу, что позволяет использовать более высокие частоты или снизить количество битовых ошибок. В последовательной передаче данных деэмфазис имеет иное значение: он заключается в уменьшении уровня всех битов, кроме первого после перехода. Это приводит к тому, что высокочастотная составляющая, возникающая при переходе, усиливается по сравнению с низкочастотной, которая ослабляется. Это форма эквализации на стороне передатчика, компенсирующая потери в канале, которые более значительны на высоких частотах. Широко распространенные стандарты последовательной передачи данных, такие как PCI Express, SATA и SAS, требуют использования деэмфазиса в передаваемых сигналах.