Dietmar Reinke | Digitaler Tonrundfunk Grundlagen
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Digitaler Tonrundfunk

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 fabt = 2 * ( fmax + f Filter )

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