Цифровая обработка аудио- и видеосигналов

Радиотехнические цепи и сигналы

Аудиотехника

Цифровая обработка аудио- и видеосигналов

Вопросы по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»

1. Колебания с амплитудной модуляцией: спектральные, векторные представления АМК. Энергетические соотношения.

2. Колебания с угловой модуляцией: полная фаза и мгновенная частота, аналитическая запись колебания с частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляцией. Спектр колебания при тональной угловой модуляции. Векторные диаграммы. Узкополосная и широкополосная ЧМ,

3. Аналитический сигнал, комплексная огибающая узкополосного сигнала. Спектральные свойства аналитического сигнала и его комплексной огибающей.

4. Прохождение белого шума через RC-цепь. Энергетический спектр и корреляционная функция процесса на выходе. Шумовая полоса пропускания цепи.

5. Спектральный анализ непериодических колебаний. Преобразование Фурье. Свойства преобразования Фурье (теоремы о спектрах). Спектры непериодических колебаний: прямоугольного импульса, дельта-импульса, единичного скачка.

6. Амплитудная модуляция в параметрических и нелинейных цепях. Характеристики амплитудных модуляторов.

7. Геометрические представления в теории сигналов. Ортогональные и ортонормированные системы базисных функций. Погрешности аппроксимации колебаний рядом Фурье.

8. Спектр периодического колебания. Комплексная и тригонометрическая формы ряда Фурье. Равенство Парсеваля. Распределение мощности в спектре периодического колебания. Спектр периодического колебания «меандр».

9. Классификация случайных колебаний. Одномерный и многомерный законы распределения, моментные функции случайных процессов.

10. Энергетический спектр случайного процесса. Теорема Винера-Хинчина. Модель случайного процесса в виде «белого» шума. Узкополосный случайный процесс.

11. Преобразование частоты сигналов в нелинейных и линейных параметрических цепях.

12. Теорема Котельникова, формулировка и доказательство. База сигнала, теорема отсчетов в частотной области.

13. Передача сигналов с тональной модуляцией (АМК) через резонансный усилитель.

14. Авто- и взаимокорреляционные функции колебаний с конечной энергией и конечной средней мощностью. Основные свойства корреляционных функций.

15. Прохождение колебаний с угловой модуляцией через узкополосные цепи. Метод мгновенной частоты (на примере прохождения ЧМК с тональной модуляцией через резонансный усилитель).

16. Классификация радиотехнических сигналов. Представление произвольного колебания в виде обобщенного ряда Фурье.

17. Прохождение узкополосного случайного процесса через нелинейный безынерционный элемент с квадратичной проходной характеристикой.

18. Задача фильтрации сигналов из аддитивной смеси сигнала и стационарного шума. Критерии оптимальности. Фильтр, максимизирующий отношение сигнал/помеха. Передаточная функция фильтра. Согласованные фильтры. Пример синтеза согласованного фильтра.

19. Импульсная характеристика согласованного фильтра. Отклик согласованного фильтра на сигнал. Характеристики шума на выходе такого фильтра. Характеристики обнаружения.

20. Преобразование закона распределения случайного процесса в нелинейных безынерционных цепях. Пример.

21. Случайный процесс с нормальным законом распределения. Радиотехническая интерпретация таких понятий, как математическое ожидание, дисперсия, средний квадрат и др.

22. Детектирование АМК в нелинейных цепях. Линейное и квадратичное детектирование. Синхронный детектор.

23. Приближенный спектральный метод анализа прохождения сигнала через линейные цепи. Условия применимости метода. Приближенный метод интеграла свертки.

24. Обобщенная схема автогенератора. Дифференциальное уравнение LC-автогене­ратора. Условия возникновения колебаний. Режимы генерации.

25. Устойчивость активных цепей с обратной связью: критерии устойчивости Ляпунова, Рауса-Гурвица, Найквиста, Михайлова.

Вопросы по дисциплине «Цифровая обработка аудио- и видеосигналов»

1. Структурная схема системы цифровой обработки континуальных сигналов. Назначение узлов, принцип действия.

2. Трансверсальный фильтр. Структурная схема. Алгоритм работы. Дискретная свёртка.

3. Рекурсивный фильтр. Структурная схема. Алгоритм работы. Сравнение рекурсивных и трансверсальных фильтров.

4. Импульсные характеристики рекурсивных и трансверсальных цифровых фильтров.

5. Z-преобразование дискретных сигналов. Свойства z-преобразования дискретных сигналов.

6. Z-преобразование передаточных функций цифровых фильтров.

7. Передаточные функции и частотные характеристики дискретных фильтров. Устойчивость.

8. Каноническая схема и другие варианты реализации дискретных фильтров.

9. Эффекты квантования в цифровых фильтрах. Шумы квантования. Спектральная плотность мощности и дисперсия шумов квантования.

10. Преобразование цифрового сигнала в континуальную форму. Принцип работы цифроаналогового преобразователя.

11. Синтезирующий фильтр. Частотные характеристики синтезирующих фильтров.

12. Синтез рекурсивных фильтров. Физическая реализуемость. Устойчивость.

13. Синтез рекурсивных фильтров по аналоговому прототипу. Метод стандартного z-преобразования.

14. Синтез рекурсивных фильтров по аналоговому прототипу. Метод билинейного z-преобразования.

15. Применение частотных преобразований при синтезе цифровых фильтров.

16. Прямой синтез цифровых фильтров. Прямой синтез цифровых фильтров Баттерворта.

17. Синтез трансверсальных фильтров. Использование разложения в ряд Фурье при синтезе трансверсальных фильтров.

18. Модифицированный метод ряда Фурье при синтезе трансверсальных фильтров. Синтез трансверсальных фильтров методом окон.

19. Дискретное преобразование Фурье. Использование дискретного преобразования Фурье при фильтрации.

20. Быстрое преобразование Фурье.

21. Многоскоростные системы цифровой обработки сигналов. Цифровые системы интерполяции.

22. Многоскоростные системы цифровой обработки сигналов. Цифровые системы децимации.

23. Аналитический сигнал. Цифровые преобразователи Гильберта. Импульсная характеристика преобразователя Гильберта для сигнала с ограниченным спектром.

24. Трансверсальный фильтр для преобразования Гильберта.

25. Понятие о быстром преобразовании Гильберта. Определение огибающей, фазы и частоты с помощью преобразователя Гильберта.

Вопросы по дисциплине «Аудиотехника»

1. Структура тракта передачи звуковых сигналов. Требования, предъявляемые к техническим характеристикам звукотехнического оборудования с учетом психофизиологических свойств человека к восприятию звука.

2. Стереофония: основные понятия, характеристики локализации звука. Многоканальные системы передачи звука. Псевдостереофония, квазистереофония. Совместимость систем моно, стерео, квадро.

3. Характеристики плотностей распределения мгновенных значений звуковых сигналов от различных источников звука. Уровень сигнала, уровнеграмма, функции распределения уровней. Динамический диапазон и пикфактор для различных источников звука. Огибающая и мгновенная частота звуковых сигналов.

4. Спектральные характеристики звуковых сигналов, спектрограмма. Спектрально-статистическая диаграмма.

5. Цифровое представление звуковых сигналов. Дискретизация и квантование звуковых сигналов, преобразование спектров, передискретизация, демодуляция цифровых сигналов, характеристики восстанавливающих фильтров. Шум квантования, дизеринг, нойсшейпинг.

6. Основные характеристики звукотехнической аппаратуры. Передаточная функция, АЧХ, ФЧХ, диаграммы Боде, фазовая скорость, групповое время задержки, характеристики идеальной и реальной системы передачи ЗС. Нелинейные искажения: причины появления, классификация. Коэффициент нелинейных искажений, коэффициент гармоник и коэффициент интермодуляционных искажений и методы их измерений.

7. Шумы звукотехнической аппаратуры. Шумовые модели устройств, параметры моделей и методы их измерений. Учет психо-физиологических свойств уха при измерении шумов. Параметры качества стереофонических систем.

8. Системы озвучения и звукоусиления. Классификация систем озвучения. Озвучение открытых пространств, озвучение помещений, акустическая обратная связь и методы ее подавления. Временная стереофония, амбиофония.

9. Термины и определения систем записи и воспроизведения звука. Основные способы записи звука. Механическая запись: способ записи, режимы записи, коррекция частотных характеристик. Особенности записи стереосигналов, квадрофонические пластинки.

10. Основы магнитной звукозаписи: способ записи, структура магнитофона, намагничивание ферромагнитных материалов. Метод высокочастотного подмагничивания. Нелинейные искажения. Оптимизация тока высокочастотного подмагничивания для уменьшения нелинейных искажений звукового сигнала.

11. АЧХ тракта магнитной записи. Волновые и частотные потери. Частотные предискажения канала записи и частотная коррекция канала воспроизведения. Шумы и помехи в системах магнитной записи.

12. Структурная схема системы цифровой записи звуковых сигналов. Система оптической цифровой грамзаписи: компакт-диск (CD), питы, способ записи, структурная схема кодера системы CD.

13. Формат цифровой записи CD. Циклы управления. Кодирование системы CD: помехоустойчивое, канальное.

14. Структурная схема цифрового проигрывателя компакт – дисков. Структурные схемы и принцип действия систем автотрекинга, автофокусировки и автоподстройки скорости вращения диска.

15. Операционные усилители (ОУ). Идеальный ОУ. Схемы включения. Модель реального ОУ. АЧХ реального ОУ. Коррекция АЧХ. Свойства усилителей с резистивными ОС. Режим большого сигнала ОУ. Передача синфазных сигналов. Шумы ОУ. Коэффициент шума.

16. Предварительный усилитель на ОУ. Шумовые свойства инвертирующего и неинвертирующего усилителей. Усилители-корректоры АЧХ на ОУ с двумя и тремя граничными частотами.

17. Корректор записи и корректор воспроизведения на ОУ в системах магнитной записи. Корректор магнитного звукоснимателя в проигрывателе грампластинок.

18. Регуляторы частотных характеристик. Частотно-зависимые регуляторы громкости. Регуляторы тембра. Пассивные регуляторы тембра. Активные регуляторы тембра.

19. Эквалайзеры. Эквалайзер с постоянной относительной шириной полосы частот. Эквалайзер с параллельными цепями. Эквалайзер с регулируемой полосой коррекции (параметрический).

20. Перестраиваемый универсальный фильтр. Параметрический эквалайзер на основе универсального фильтра. Соединение эквалайзеров, использующих полосовые фильтры. Кроссовер.

21. Электронные переключатели и регуляторы. Использование биполярных и полевых транзисторов.

22. Ступенчатые регуляторы усиления на основе инвертирующих и неинвертирующих усилителей. Плавные регуляторы усиления с использованием полевых транзисторов. Регуляторы усиления с цифровым управлением.

23. Дифференциальный усилитель, управляемый постоянным напряжением по эмиттеру. Дифференциальный усилитель с перекрестными связями. Электронный тонкомпенсированный регулятор громкости на основе дифференциального усилителя с перекрестными связями.

24. Способы снижения шумов. Структурная схема системы звукопередачи с устройствами шумоподавления. Обобщенная диаграмма уровней. Способы построения компандеров. Передаточные свойства компандеров. Критерии различия компандерных систем. Классификация систем шумоподавления.

25. Некомплементарные системы шумопонижения (денойзеры): шумоподавители DNL, DNR, Маяк. Комплементарные системы шумопонижения: системы Dolby-A,В,С, dbx, Highcom.

ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭКЗАМЕНЫ – 4 курс

Специальность 210302 «РАДИОТЕХНИКА»

группа Р-28

Дисциплины, выносимые на экзамены: