Анализ нелинейных искажений в устройствах цифровой обработки акустических сигналов
Автор: Тяжев А.И.
Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статья в выпуске: 2 т.29, 2026 года.
Бесплатный доступ
Обоснование. В устройствах цифровой обработки акустических (звуковых) сигналов происходят преобразования различных физических процессов и отражающих эти процессы сигналов. В преобразователях сигналов из-за нелинейности их характеристик возникают нелинейные искажения сигналов. Каждый преобразователь вносит свой вклад в искажения сигналов, поэтому актуальной является задача оценки результирующих нелинейных искажений при цифровой обработке акустических сигналов. Цель. Проанализировать процессы преобразования сигналов при цифровой обработке и разработать методику расчета возникающих нелинейных искажений сигналов. Методы. При анализе и количественной оценке нелинейных искажений использованы полиномы Чебышева, теорема отсчетов, метод ординат, а также методы перестановки и свертки спектра дискретизированных во времени сигналов. Результаты. Показано, что в результате дискретизации сигналов и возникающей при этом свертке спектра появляющиеся из-за нелинейности характеристик преобразователей высшие гармоники сигнала, для которых не выполняются условия теоремы отсчетов, оказываются в диапазоне частот основного сигнала. Заключение. Установлено, что коэффициенты нелинейных искажений при цифровой обработке не превышают величины дифференциальной нелинейности результирующей передаточной характеристики всех преобразователей, входящих в состав устройств цифровой обработки акустических сигналов.
Нелинейные искажения, теорема отсчетов, полиномы Чебышева, метод ординат, свертка спектра, передаточная характеристика, дифференциальная нелинейность
Короткий адрес: https://sciup.org/140315669
IDR: 140315669 | УДК: 936.016.21 | DOI: 10.18469/1810-3189.2026.29.2.141-145
Analysis of nonlinear distortions in devices for digital processing of acoustic signals
Background. In devices for digital processing of acoustic (sound) signals, various physical processes and the signals reflecting these processes undergo transformations. In signal converters, due to the nonlinearity of their characteristics, nonlinear signal distortions arise. Each converter contributes to signal distortions, making the task of assessing the resulting nonlinear distortions in digital processing of acoustic signals relevant. Aim. To analyze signal conversion processes in digital processing and develop a methodology for calculating the arising nonlinear signal distortions. Methods. Chebyshev polynomials, the sampling theorem, the method of ordinates, as well as methods of permutation and convolution of the spectrum of time-discretized signals were used for the analysis and quantitative assessment of nonlinear distortions. Results. It is shown that as a result of signal discretization and the accompanying spectrum convolution, higher harmonics of the signal, which arise due to the nonlinearity of converter characteristics and for which the conditions of the sampling theorem are not met, fall within the frequency range of the fundamental signal. Conclusion. It has been established that the nonlinear distortion coefficients in digital processing do not exceed the magnitude of the differential nonlinearity of the resulting transfer characteristic of all converters included in acoustic signal digital processing devices.
