Vấn đề kĩ thuật xử lí nhiễu trong chuyển đổi tái tạo sóng sin.

[TP_Electro]

Để cắt nhiễu trong lấy mẫu sóng sine , mình nghe nói đến từ DITHER. Mình tìm thì toàn tiếng anh đọc hoài cũng chưa hiểu vì trình độ tiếng anh thấp. Đại khái chỉ hiểu sơ sơ là làm tròn các giá trị mẫu gần với điểm biên độ chia trước. Các bác Việt Nam mình choiư audio cũng nhiều mà hầu như ko thấy đề cập đến tư dithering này. Ko biết diễn đàn có cao thủ nào về vấn đèe này chỉ giáo cho mình ít. Định làm cái class d voiứ atmega nhưng chưa biết cách dithering tín hiệu.!

[TP_Electro]

Ko có bác nào chỉ giáo cho nhỉ?

[TP_Electro]

Đây là đoạn code của một người nước ngoài, nó code trên trình khác codevision nên phần dither mà mình chưa hiểu được. Mong có bác nào phân tích giúp.

#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/sleep.h>
#include <stdint.h>

typedef uint32_t u32;
typedef uint16_t u16;
typedef uint8_t u8;
typedef int32_t s32;
typedef int16_t s16;
typedef int8_t s8;

#define DACP OCR0A
#define DACN OCR0B

__attribute__((naked)) int main(void)
{
// CLKPR = 0b10000000; // 16 MHz from the high freq PLL clock
// CLKPR = 0b00000000;
// Configure ports

DDRB = 0b11110111; // OC0AB are L/R PWM output. Drive unused pins low (helps noise).
PORTB = 0b00000000; // No activate pull-ups
// DDRB = 0b00000011;

// ADC
ADMUX = 0b00010011; // PB3, AVcc, 10 bit, 2.56VRef
ADCSRA = 0b11001101; // CPU/32 sampling rate; Sampling freq: 16 MHz / 32 / 13 = 39 kHz

// Power reduction
PRR = 0b00001010; // Clock-gate USI and Counter1.
MCUCR = 0b00100000;


// PWM
TCCR0A = 0b10100011; // Fast PWM
TCCR0B = 0b00000001; // Increment TCNT0 at CPU; Sampling freq: 16MHz / 256 = 64 kHz (= MAX)
//TIMSK = 0b10; // Interrupt on overflow

sei();

while(1) {
sleep_cpu();
}
}

#if 0

inline s16 min(s16 a, s16 b) {
return (a<b)?a:b;
}

inline s16 max(s16 a, s16 b) {
return (a>b)?a:b;
}

// 0% duty cycle at idle. Pulses too narrow at low volume.
ISR(ADC_vect) {
static u8 last_error;

u16 adc = ADC;

s16 val = (s16)(adc >> 1) - 256;

u8 error = adc & 1;
u8 dither = error & last_error;

last_error = error - dither;

val += dither;
val = min(max(val, -255),255);

DACN = max(val, 0);
DACP = max(-val, 0);
}

#else
// 50% duty cycle at idle. Slightly less efficient, but better sounding.
ISR(ADC_vect) {
//ISR(TIMER0_OVF_vect) {
static u8 last_error;

u16 adc = ADC;
s8 val1 = (u8)(adc >> 2) - 128;
u8 val2 = (u8)(adc & 0b10) >> 1;
u8 error = adc & 1;
u8 dither = error & last_error;
last_error = error - dither;

u8 pos = 128 + val1 + val2;
u8 neg = 128 - val1 - dither;

DACP = pos;
DACN = neg;

if(val1 == 127)
DACP = 255;

if(val1 == -128)
DACN = 255;

}

#endif

Và đây là link nó làm.
http://rdimitrov.twistedsanity.net/b...0D%20Amplifier

[bqviet]

Dither mô tả nôm na là trộn thêm một ít nhiễu (ồn xám) và tín hiệu có sẵn. Mặc dù việc này có thể làm tăng lượng nhiễu tổng lên một chút, nhưng theo một cách nào đó nó làm cho tín hiệu trở nên "thân thiện" với giác quan của người, Thường áp dụng trong việc xử lý ảnh và âm thanh. Ảnh sau khi dithering thì "dễ coi" hơn. Âm thanh sau khi dithering thì "dễ nghe" hơn.

[TP_Electro]

Vấn là thế nhưng bác chỉ luôn cách nó thêm nhiễu bằng cách nào, bác có thể nói ra thuật toán dithering này được không vậy.? thanks.

[nguyendinhvan]

Thôi đùng làm nữa . Cái này bán đầy chợ trời . Giá có hơn trăm ngàn . Mua về mà ngâm cứu .
Tôi không biết cái mô tê gì về lập trình . Nhưng mà cái sampling thaaos hơn 44Khz chỉ để điều khiển mô tơ quay thuận nghịch thì được . Chứ để nghe thì chịu khó sampling cao hơn 500Khz .
Mấy cái ampli classD của " niên doanh " . Dùng sampling tới 300Khz bị khách hàng tảy chay hết rồi .

[TP_Electro]

Trình độ thẩm âm của mình chỉ mức ấy nên ko cần lấy mẫu cao. Hơn nữa tự làm trải nghiệm là chính. Nhạc CD cũng chỉ lấy mẫu cở đó thôi hà.

[nguyendinhvan]

Trình độ thẩm âm của mình chỉ mức ấy nên ko cần lấy mẫu cao. Hơn nữa tự làm trải nghiệm là chính. Nhạc CD cũng chỉ lấy mẫu cở đó thôi hà.

Oaih !!!
Cái đầu CD đắt hay rẻ là ở thiết kế mạch lọc analog sau tầng DAC .
Còn ở ampli . Không làm được cái mạch lọc như thế đâu ạ . Nếu làm cái mạch lọc analog với biên độ tín hiệu +- 40 50v với dòng điện vài ampe thì ... Lắp mạch công suất analog cho nó .... vuông .
Hehe !

[taihung7z]

Về thuật ngữ Dithering thì ae có thể xem tài liệu con ADC LTC2107 (https://www.analog.com/en/products/l...oduct-overview )để hiểu chi tiết hơn, họ có nói qua rằng: đó là việc đưa tín hiệu nhiễu chủ động ở ngõ vào analog, sau đó sẽ hiệu chỉnh lại - correction ở phần số. Điều này giúp phân tích và làm giảm phần phi tuyến của ADC. Nó cũng không có tác dụng toàn dải tần số mà chỉ được một số dải thôi. Tuy nhiên, việc làm tăng hay giảm nhiễu nền thì còn tùy thuộc nhiều vào điều kiện sử dụng.

Ý chủ topic muốn dạng sóng âm thanh là sine chuẩn để âm thanh nghe tốt hơn là đúng rồi, chất lượng âm thanh sẽ trung thực hơn. Nhưng vấn đề là không mấy khi người ta làm mạch lọc suy hao lớn ngay đầu ra. Vì tổn hao nhiều, làm bộ khuếch đại nóng, tốn điện, và cũng không khả thi khi tần số âm thanh thay đổi liên tục.

Vấn đề sóng âm thanh không sine như tín hiệu mã hóa thì mình phải xem lại chuỗi tín hiệu: codec (giải mã DAC) -> khuếch đại đệm -> lọc band -> khuếch đại công suất-> lọc band -> Loa. Đây là chuỗi tín hiệu cơ bản truyền thống.

- Sóng sin đã bị méo ngay từ chỗ DAC, vì vậy có một số con codec đắt tiền là vì nó có độ phân giải cao như 24bit, 32 bit, tốc độ trích mẫu cũng cao hơn, độ méo tuyến tính cũng nhỏ hơn. VÌ vậy cần con codec tốt trước đã.
- Các bộ khuếch đại đệm cũng làm méo tín hiệu, phát sinh các sóng hài bậc thứ. -> cũng phải chọn loại có độ linear - tuyến tính cao,
Do khuếch đại ở tầng trước thường xuất hiện sóng hài thứ cấp, "ảnh" của tín hiệu, nhiễu nền cao hơn nên cần một bộ lọc + suy hoa để loại bỏ dải tần số cao và hạ thấp ngưỡng tín hiệu. Để đảm bảo ngưỡng tín hiệu tốt trước khi đưa vào tầng khuếch đại công suất.
- Tầng khuếch đại công suất có nhiều cấu trúc tùy thuộc vào công suất và chất lượng như Class A,B, AB, D. Cũng giống như tầng khuếch đại đệm, mạch cũng không khuếch đại tuyến tính theo mức và theo tần số như lí tưởng. Nên việc chọn lựa các transistor/ sò khuếch đại cần kĩ lưỡng, việc thiết lập điều kiện làm việc như nhiệt độ, điện áp, dòng, tách dải tần cho từng loại là phương pháp truyền thống thường làm.
- Lọc band ở đây đơn thuần là dạng passive giúp loại bỏ sóng hài bậc cao - ảnh của tín hiệu vào với suy hao vừa phải mà không làm méo/ giảm công suất ngõ ra. Vì mạch khuếch đại muốn đưa công suất ra tối đa cần phối hợp trở kháng với loa. Nếu trở kháng mạch lọc quá lớn sẽ làm tổn hao nhiều.

Xuất phát từ những vấn đề của hệ thống mạch khuếch đại tuyến tính thuần túy, hệ thống hiện đại sẽ thêm phần xử lí số như FPGA để khắc phục điều này. Sẽ có mạch đo/giám sát tín hiệu đầu ra, so sánh với tín hiệu ngõ vào. FPGA sẽ hiệu chỉnh tín hiệu trước khi đưa vào codec DAC, khi đó tín hiệu codec nhận được không phải là dạng sine, nó đã được làm méo và sau tầng khuếch đại nó bị méo lần nữa thành sine chuẩn. Thủ tục và thao tác như trên gọi là kĩ thuật DPD (https://en.wikipedia.org/wiki/Predistortion). Thế nên không cần thiết các bộ lọc công suất lớn, cũng như hiệu suất toàn dải cũng được cải thiện.

Về class D thì nên chọn loại có giám sát đầu ra, nó sẽ giúp hiệu chỉnh lại sai lệch và cải thiện chất lượng của tín hiệu ngõ ra.