Джиттер

Джиттер

Джиттер дословно переводится как дрожжание.

Явление, возникающее во всех цифровых аудио системах вследствие неточности тактовой информации и выражающееся в колебании временных интервалов между тем или иным процессом или действием в системе.

Джиттер и его возникновение

Джиттер может возникать на всех фазах жизни цифрового сигнала, от его рождения (в АЦП при преобразовании аналогового сигнала в цифровой), передачи цифрового сигнала между различным оборудованием в студии, а также при преобразовании цифрового сигнала обратно в аналоговый, будь-то для какой-либо обработки или с целью мониторинга. Среди основных причин возникновения джиттера можно перечислить нестабильность тактовых генераторов, некачественные источники питания, а также электро-магнитные наводки, распространяющиеся на цепи PLL и на сам генератор в АЦП и ЦАП. Ниже мы детально рассмотрим каждый из этапов возникновения этого явления в отдельности.

джиттер

 

Джиттер в процессе аналогово-цифрового преобразования

В процессе преобразования аналогового сигнала в цифровую форму, тактовый генератор, являющийся сердцем любого цифрового устройства, задает ритм, в соответствии с которым производится дискретизация по времени аналогового сигнала. Для большей наглядности, рассмотрим пример.

При частоте дискретизации 44.1 KHz, являющейся стандартной для CD стандарта, замеры амплитуды аналогового сигнала должны производится точно каждые 1/44000 секунды, т.е. каждую 0.02268 миллисекунду. Однако, даже если в среднем частота дискретизации составляет 44.1 KHz, это не означает, что каждый индивидуальный замер производятся с периодичностью 0.02268 миллисекунды. На схеме ниже продемонстрирована сущность джиттера. В области А промежутки времени между замерами амплитуды очень вариируются – от меньших, чем положено при данной частоте дискретизации, до больших. В области Б промежутки времени стабильны, что свидетельствует о высокой стабильности тактового генератора.

Джиттер - возникновение

Другими словами, даже если какие-то замеры производятся раньше времени, а какие-то с некоторым опозданием, средняя частота дискретизации остается при этом равной 44.1 KHz.

Но в чем же тогда заключается проблема?

Основная проблема колебания длительности интервалов между фазами замера и удержания на этапе преобразования аналогвого аудио сигнала в цифровую форму, состоит в регистрации неверных данных, касательно уровня аналогового сигнала, в силу ошибочного такта, что по своей сути является ошибкой и вносит искажения в оригинальный аудио сигнал, от которых  впоследствии невозможно избавиться. Даже посредством описанных ниже методов борьбы, которые в большей степени относятся к джиттеру, возникшему в процессе распространения и передачи цифрового сигнала между компонентами системы. Однажды случившись при дискретизации аналогового сигнала, этот врожденный дефект будет сопровождать цифровой сигнал всю его жизнь. Именно по этой причине, применение АЦП с максимально низкими показателями джиттера имеет особенно важное значение.

джиттер в действии

Разница сигналов

 

Джиттер в процессе передачи и распространения сигнала

Для передачи цифровых сигналов между различным цифровым оборудованием, будь-то в студии или на живой площадке, используются различные протоколы передачи, подробнее с которыми вы можете ознакомиться здесь.

Поскольку чаще всего цифровые устройства выделяют необходимую им тактовую информацию из входящего цифрового сигнала, то его качество имеет существенное влияние на уровень джиттера. В процесее передачи пульсовый характер тактовой информаци может претерпевать искажения, причиной чего чаще всего является несоответствие импедансов и отражения сигнала в кабелях, что в экстримальных случаях может и вовсе привести к потери синхронизации.

Джиттер в процессе цифро-аналогового преобразования

В процессе преобразования цифрового сигнала в аналогувую форму происходит обратный дискретизации процесс - отдельные отсчеты, соответствующие определенному напряжению, образуют непрерывный аналоговый сигнал. Нестабильность интервалов на этом этапе приводит к неверному времени считывания цифровой информации и, как следствие, вносит искажение в форму волны востановленного сигнала.

Джиттер и его проявление

Акустически джиттер проявляется в несколько замыленном звучании, смазывая четкость и ясность, особенно сигналов низкого уровня, а также снижая точность локализации. В некоторй степени это можно сравнить с грязным лобовым стеклом автомобиля или тюлем на вашем окне - вы все еще без труда можете воспринимать визуальную информацию, однако четкость обьектов страдает. Почистив стекло или отодвинув в сторону тюль вы снова сможете обрести кристальную ясность.

Впрочем для человека с необученным слухом это может остаться незамеченным. Некоторые даже могут сказать, что ЦАП с непретязательным дизайном, что касается уровня джиттера, звучат "теплее", чем их более высокотечнологичные родственники. Но это обманчивое впечатление и развеивается после нескольких повторных прослушиваний.

Наряду с амплитудой, то есть максимальным отклонением от верного такта (измеряется в нано или пикосекундах), джиттер имеет также и частотную составляющую.

Для примера, синусоидальный сигнал с частотой 10 KHz и уровнем равным 0 dBFS, то есть максимально возможным в цифровой аудио системе, и уровнем джиттера равным 5ns, будет производить шум с уровнем -64 dBFS, в процессе аналогово-цифрового и цифро-аналогового преобразования. При этом, чем выше частота аудио сигнала, тем выше уровень шума, внесенного джиттером.

Джиттер и его виды

В общем, джиттер может быть нескольких видов:

Коррелированный с аудио сигналом

Это означает, что характериситики джиттера (его амплитуда и спектральная составляющая) взаимосвязаны и изменяются в соответствии с аудио сигналом. Это пожалуй наиболее вредный вид джиттера, поскольку является динамичным по своей сущности, что делает процесс привыкания и игнорирования его мозгом невозможным. Если провести грубую аналогию, то это можно сравнить с капающим краном, от которого невозможно абстрагироваться.

Некоррелированный с аудио сигналом

Или, так называемый, рандомальный джиттер. Как можно заключить из названия, этот вид джиттера не имеет взаимосвязи с аудио сигналом и представляет собой шум, напоминающий по своей природе белый шум.

Джиттер и способы борьбы с ним

Прежде всего следует сказать, что полностью и навсегда избавиться от этого явления невозможно, поэтому речь идет о снижении уровня джиттера в системе, а не о его искоренении.

Способы борьбы с джиттером сводятся в основном к двум категориям:

устранение причин возникновения (см. выше)

  • Применение внешних высококачественных тактовых генераторов, задачей которых является снабжение высокоточным тактом всего цифрового оборудования.
  • Использование специализированных соединительных кабелей и соблюдение правил соответствия импедансов при коммутации оборудования
  • Применение высококачественных источников питания
  • Применение одного мастер-такта для всего цифрового аудио оборудования

снижение последствий

Одним из эффективных методов снижения уровня джиттера в цифровом сигнале (за исключением джиттера возникшего в процессе преобразования аналогвого сигнала в цифровой) , является так называемый реклокинг, в процессе которого цифровому сигналу присваивается новый, более стабильный такт, что способно компенсировать тактовые искажения и восстановить тактовую информацию. Такие приборы наиболее целесообразно распологать непосредственно перед входом в ЦАП, именно поэтому они часто встраиваются в высококачественные преобразователи.

Заключение

Джиттер долгое время оставался за рамками внимания как пользователей, так и разработчиков цифрового оборудования. Однако с течением времени и совершенствованием цифровых аудио технологий, джиттер и вносимые им искажения превратились в одну из основных причин, почему цифровой звук звучит как "цифровой". В последние годы на этом фронте были сделаны существенные улучшения, но это не означает, что это позволило полностью избавиться от этого явления. Более того, залогом низкого уровня джиттера является как грамотный дизайн на фазе разработки, так и применение высококачественных и дорогостоящих компонентов, что делает такие устройства не всем доступными. Бюджетные преобразователи имеют, как правило, далекие от оптимальных показатели джиттера, хотя производители часто и пытаются уверить нас в обратном, посредством предоставление только частичной инфромации, касательно произведенных измерений их продуктов.

Однако джиттер не должен стать для вас навязчивой идеей или панацеей. Многие вообще не слышат никакой разницы. Иногда, решение более насущных проблем, например, акустика помещения, может намного больше приблизить вас к идеальному звучанию, чем борьба с джиттером.

Подпишись на E-mail рассылку

и получи эксклюзивную возможность прочесть краткое руководство на тему "Основы акустики, психоакустики и акустической оптимизации помещений" 

Я никогда и никому не передам и не продам адрес вашей электронной почты. Вы можете отписаться в любое время.

Похожие статьи

  • Аудио кодеки
    Кодеки сыграли в свое время если не ключевую, то очень существенную роль в дальнейщим развитии технологий в области цифрового звука....
  • Цифровое представление сигналов – общие сведения
    Я думаю не для кого не секрет, что цифровой звук уже давно вошел в нашу повседневную жизнь. Будь то MP3...
  • Бинарная система
    Аналоговый сигнал представляет собой непрерывный сигнал, который теоретически может принимать бесконечное количество значений, поскольку, как известно, на непрерывной линии можно...
  • Aлиасинг и теорема Найквиста (Котельникова)
    Теорема Найквиста (известная также как теорема Котельникова) утверждает, что для корректной передачи и последующего воспроизведения всего спектра частот, содержащегося в...


No Comments Yet.

Leave a comment