noise shaping

Bei A/D- und D/A-Wandlern ist der Rauschabstand, der sich mit geringerer Sampletiefe verringert, entscheidend für deren Auflösung und Dynamik. Diese Einschränkungen soll das Noise-Shaping reduzieren.

Beim Noise-Shaping handelt es sich um einen Prozess mit dem das Quantisierungsrauschen bei der Umwandlung eines analogen in ein digitales Signal reduziert wird. Technisch wird die Rauschenergie aus dem Audiobereich in einen höheren Frequenzbereich verschoben, dessen Signale nicht in die Signalverarbeitung eingehen. Außerdem werden diese Frequenzbereiche durch Filter zusätzlich gedämpft.

Quantisierungsfehler und Rauschabstand bei bestimmten Quantisierungsstufen

Das Noise-Shaping wird dann eingesetzt, wenn ein 20- oder 24-Bit-Signal durch Truncation, das ist ein Verfahren zur Begrenzung der Wortlänge, beispielsweie auf 16 Bit reduziert wird. Dabei entfallen die niederwertigsten Bits für die leisen Töne, was zur Folge hat, dass sich die Quantisierungsverzerrungen erhöhen. Um diese Verzerrungen zu reduzieren, wird dem Signal Rauschen mit geringem Pegel zugeführt, das zu einer zufälligen Modulation des digitalisierten Signals führt. Dieses Verfahren nennt man Dithering.

Das Noise-Shaping kann bei Oversampling angewendet werden, da das Oversampling die Rauschleistung auf einen größeren Frequenzbereich verteilt. Oversampling verringert also nicht die Rauschleistung, sondern verteilt sie anders. Technisch wird das Noise-Shaping durch digitale Signalverarbeitung (DSP) realisiert, mit einer Rückkopplungs-Schaltung und digitaler Filterung.