Джиттер что это такое

Джиттер — Википедия

Измеряемые параметры джиттера: период и амплитуда

Джи́ттер (англ. jitter — дрожание) или фазовое дрожание цифрового сигнала данных^[1] — нежелательные фазовые или частотные отклонения передаваемого сигнала. Возникают вследствие нестабильности задающего генератора, изменений параметров линии передачи во времени и различной скорости распространения частотных составляющих одного и того же сигнала.

В цифровых системах проявляется в виде случайных быстрых (с частотой 10 Гц и более) изменений местоположения фронтов цифрового сигнала во времени, что приводит к рассинхронизации и, как следствие, искажению передаваемой информации. Например, если фронт имеет малую крутизну или «отстал» по времени, то цифровой сигнал как бы запаздывает, сдвигается относительно значащего момента времени — момента времени, в который происходит оценка сигнала.

Стандарт ITU-T G.810 классифицирует изменение частоты на значение, не превышающее 10 Гц, как «вандер» (англ. wander) — «блуждание».

Устранение джиттера — одна из основных проблем, возникающих при проектировании цифровой электроники, в частности, цифровых интерфейсов. Недостаточно аккуратный расчёт джиттера может привести к его накоплению при прохождении цифрового сигнала по тракту и, в конечном счёте, к неработоспособности устройства.

При цифровой записи звука джиттер вносит в сигнал искажения, подобные детонации — явлению, вызванному неравномерностью движения магнитной ленты в аналоговом магнитофоне вследствие несовершенства лентопротяжного механизма. Однако, вносимые цифровым джиттером искажения существенно заметнее искажений звука, вносимых детонацией. Видимо, это связано с большей «мягкостью» и «плавностью» детонационных искажений, обусловленных эластичностью магнитной ленты и инерционностью механических элементов лентопротяжных механизмов.

В области телекоммуникаций джиттером называется первая производная задержки прохождения данных по времени.

На графике «амплитуда сигнала» (ось ординат (y)) — «время» (абсцисс (x), секунды) джиттер — сдвиг по фазе (в секундах) между идеальным и действительным сигналами.

Для наглядного представления джиттера строят график «сдвиг по фазе» (ось ординат, секунды) — «время» (ось абсцисс, секунды).

Задержки сигнала, вызванные его прохождением через элементы цифровых микросхем.

Задержки сигнала и его затухание при прохождении по кабелям (например, по кабелям, соединяющим аудиотехнику).
Паразитные наводки.
Фазовые шумы петли фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) устройства, синхронизируемого внешним сигналом. Джиттер, вызываемый ФАПЧ, проявляется при прослушивании материала с записывающего устройства, синхронизируемого от воспроизводящего устройства.
Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП; преобразователь аналогового сигнала в цифровой) — основной источник джиттера в современных цифровых системах звукозаписи и воспроизведения. Современные цифровые студийные синхронизаторы достаточно совершенны и часто вносят меньший джиттер, чем АЦП. Каждый АЦП содержит генератор импульсов, задающий частоту квантования сигнала.

Амплитуда джиттера — смещение по времени идеального сигнала от действительного, секунды.
Частота джиттера — частота, с которой происходит изменение сдвига по фазе действительного сигнала от идеального, Гц.

Влияние джиттера на характеристики АЦП[править | править код]

Частота дискретизации АЦП обычно задаётся кварцевым генератором, а любой кварцевый генератор (особенно дешёвый) имеет ненулевые фазовые шумы. Таким образом, моменты времени получения отсчётов сигнала (дискретов, семплов (англ. sample — образец, проба)) расположены на временной оси не совсем равномерно. Это приводит к размыванию спектра сигнала и ухудшению отношения сигнал/шум.

Влияние джиттера АЦП на характеристики цифровой антенной решётки[править | править код]

Погрешность угловой пеленгации источников сигналов в цифровой антенной решётке, вызванная наличием джиттера АЦП, не может быть устранена повышением энергетики сигналов^[2]^[3]. Наличие джиттера также приводит к снижению глубины подавления активных помех. Например, увеличение среднеквадратического отклонения джиттера АЦП с 0,001 до 0,01 от периода сигнала гармонической помехи приводит к снижению глубины подавления помехи в линейной цифровой антенной решётке примерно на 20 дБ и ограничивает её предельной величиной -34,8 дБ при устремлении количества антенных элементов к бесконечности ^[4].

При проектировании цифровых устройств следует максимально использовать передачу сигнала с регистра на регистр. Это позволяет применить простые методы расчёта передач цифровых сигналов (временны́е диаграммы).

В цифровой звукозаписи следует использовать высококачественные кварцевые генераторы с источниками питания, имеющими малые пульсации и шумы. Также, применение полностью цифровых студий позволяет свести влияние джиттера к минимуму. Такой студией может являться и персональный компьютер со звуковой платой, имеющей хороший АЦП, в случае хранения, редактирования и воспроизведения звука только в цифровом виде.

В области телекоммуникаций с джиттером и его последствиями борются с помощью буферной памяти, устройств ФАПЧ, применением специальных линейных кодов, созданием выделенных сетей тактовой синхронизации.

Воздействие джитера, как и аддитивного шума, в цифровой антенной решётке может быть уменьшено за счёт увеличения длительности сигнальной выборки и количества антенных элементов в решётке ^[2]^[3]. Например, переход от 4-элементной цифровой антенной решётки к 8-элементной позволяет увеличить глубину подавления помехи на 2,3 дБ ^[4].

В телекоммуникациях под джиттером часто понимается разброс минимального и максимального времени прохождения пакета IP от среднего времени прохождения пакета^[5]. Например, посылается 100 пакетов IP. Минимальное время прохождения пакета IP — 395 мс, среднее — 400 мс, максимальное — 405 мс. В этом случае (405-400=5; 400-395=5) джиттер можно считать маленьким. Если же посылается 100 пакетов IP, и минимальное время прохождения пакета — 1 мс, среднее — 50 мс, максимальное — 100 мс, (100-50=50; 50-1=49) джиттер большой. Например, протокол VoIP очень чувствителен к джиттеру.

Мониторинг состояния канала по jitter / packet loss / Habr

Добрый день, коллеги.

Собравшись с мыслями, решил нормально оформить родившееся у меня решение.

Итак, постановка задачи:

Есть два канала между точками А и Б, чаще всего от разных провайдеров. Необходимо обеспечить учет качества обслуживания на данных каналах, а именно:
1. При потерях >0.5% на канале, канал не должен использоваться.
2. При jitter > 10мс, канал не должен использоваться.

Такая задача возникла у меня на работе, поскольку два города соединены двумя каналами, по которым бегает в большом количестве голос, который, как известно, весьма капризен в отношении вышеописанных показателей. Кому интересно — милости прошу под кат.

Первоначальное решение.

Изначально было даже два корявых варианта. Первый заключался в поднятии на циске пинговалки, проверяющей живучесть канала и переключение по его смерти. Решение справлялось до тех пор, пока у нас не появились проблемы с джиттером при отсутствии потерь.

Второе решение заключалось в создании монитора на основе udp пакетов, имитирующих G729 кодек. Монитор показывал потери и джиттер, в случае проблем со связью, админ лез на кошку, наблюдал на ней текущие значения джиттера и потерь, и по обстоятельствам принимал решение об отключении канала. Работало, конечно. Но это какая-то полуавтоматическая система получилась. Поэтому я взял себя в руки и довел-таки данную ситуацию до некоторого конечного решения.

Текущее решение.
Итак, как и во втором случае, создаем udp-монитор качества канала, имитирующий G729a кодек (так называемый SLA-монитор).
ip sla 33 udp-jitter 172.16.1.66 49333 source-ip 172.16.1.65 codec g729a codec-size 20 tos 70 threshold 10
Данный монитор будет отправлять 1000 пакетов с интервалом в минуту на порт 49333 у точки назначения, маркировка tos= 70=0x46=EF. На точке назначения должен быть включен
ip sla responder
Далее создаем стабовый трек (создается специально для того, чтобы управлять им с помощью апплетов, а не привязывать жестко к SLA-монитору):
track 20 stub-object default-state up

Теперь наша задача вынуть результаты из SLA-монитора и по их значениям оставить track 20 в состоянии UP или же положить его. Это можно сделать например с помощью Cisco EEM (Embedded Event Manager), который позволяет отслеживать текущее состояние Вашей железки и выполнять определенные действия.
Для этого создадим два апплета. Один будет класть track в состояние Down, если хотя бы один из параметров (джиттер или число потерь) нас не устраивает. Второй будет поднимать его обратно, если ОБА параметра в норме.

Конфигурация
1. Создаем первый апплет:
event manager applet LB trap
Создаем два события на основе SNMP OID для RTT и jitter От нашего SLA-монитора:
event tag jitter snmp oid 1.3.6.1.4.1.9.9.42.1.5.2.1.46.33 get-type exact entry-op ge entry-val "10" entry-type value poll-interval 4 event tag loss snmp oid 1.3.6.1.4.1.9.9.42.1.5.2.1.1.33 get-type exact entry-op le entry-val "994" entry-type value poll-interval 4
Здесь последняя цифра 33 в SNMP OID — номер SLA-инстанции. 10 — порог для джиттера (в мс), 994 — минимально допустимое число вернувшихся пакетов из тысячи посланных (1000 — packet_loss). poll-interval — интервал с которым кошка опрашивает состояние значений. Здесь 4с.
Указываем, что наш апплет должен сработать при ЛЮБОМ из событий, т.е. используется логическое ИЛИ.
trigger correlate event loss or event jitter
Далее действие:
action 20 track set 20 state down
Т.е. наш трек укладывается в состояние Down.

Второй апплет аналогично:

event manager applet LB2 trap event tag jitter snmp oid 1.3.6.1.4.1.9.9.42.1.5.2.1.46.33 get-type exact entry-op lt entry-val "10" entry-type value poll-interval 4 event tag loss snmp oid 1.3.6.1.4.1.9.9.42.1.5.2.1.1.33 get-type exact entry-op gt entry-val "994" entry-type value poll-interval 4 trigger correlate event loss and event jitter action 20 track set 20 state up
Только апплет срабатывает по логическому И между событиями. И трек взводится в состояние Up.

Видно, что опрос происходит с интервалом 4с и текущее состояние трека не учитывается, т.е. трапы срабатывают постоянно, раз в 4с. Я пытался прикрутить еще мониторинг состояния самого трека, но работало очень глючно, срабатывало не всегда. Так что я пожертвовал парой процентов проца и оставил так.

Дополнительно есть еще апплеты, информирующие меня о проблемах на канале и их исчезновении:

event manager applet LB_info event syslog pattern "20 stub Up->Down" action 10 syslog msg "applet works!" action 11 cli command "enable" action 12 cli command "show ip sla stat 33" action 13 mail server "192.168.6.20" to "ilya@tut_domen.ru" from "alert@tut_domen.ru" subject "Frame loss or high jitter on NiS channel" body "$_cli_result"
и
в переменной $_cli_result содержится результат вывода последней команды, т.е. в нашем случае — show ip sla stat 33.

event manager applet LB2_info event syslog pattern "20 stub Down->Up" action 10 syslog msg "applet 2 works!" action 11 cli command "enable" action 12 cli command "show ip sla stat 33" action 13 mail server "192.168.6.20" to "ilya@tut_domen.ru" from "alert@tut_domen.ru" subject "NiS channel is correct" body "$_cli_result"

Другими словами, мы шлем себе письмо, в теле которо – результат последнего запуска SLA-монитора, собственно и вызвавшего переключение трека.

Так, теперь собственно как это учитывать. Я вижу два способа:

1. строчка в route-map (как и работает у меня, собственно, но там просто схема хитрая)
set ip next-hop verify-availability 172.16.1.66 1 track 20
2. трекинг статики, когда у нас есть маршрут вида
ip route 172.16.0.0 255.255.255.0 192.168.1.1 track 20
При потерях или джиттере на канале данный маршрут просто уберется из таблицы маршрутизации и трафик пойдет по альтернативному пути.

Может и коряво, но я промучившись неделю лучше ничего не придумал. Чем богаты, как говорится.

P.S. Я подразумеваю, что читатель немного знаком с основами консоли Cisco
P.P.S. Синтаксис ip sla команд разнится на 12.4Т и 12.4, но смысл такой же.
P.P.S. Если требуется пояснения, не выходящие за границу нескольких строк — пишите, добавлю.

С уважением,
Подкопаев Илья

_________
UPD: по поводу CPU. в общем под нагрузкой без апплетов у меня загрузка роутера (ISR 3845) порядка 42% в среднем, с апплетом — 43-44.

Джиттер - это... Что такое Джиттер?

Джи́ттер (англ. jitter — дрожание) или фазовое дрожание цифрового сигнала данных^[1] — нежелательные фазовые и/или частотные случайные отклонения передаваемого сигнала. Возникают вследствие нестабильности задающего генератора, изменений параметров линии передачи во времени и различной скорости распространения частотных составляющих одного и того же сигнала.

Джиттер является одной из основных проблем при проектировании устройств цифровой электроники, в частности, цифровых интерфейсов. Недостаточно аккуратный расчет джиттера может привести к его накоплению при прохождении цифрового сигнала по тракту и, в конечном счёте, к неработоспособности устройства.

При цифровой записи звука джиттер вносит в сигнал искажения, подобные детонации — явлению, вызванному неравномерностью движения магнитной ленты в аналоговом магнитофоне вследствие несовершенства лентопротяжного механизма. Однако вносимые цифровым джиттером искажения существенно заметнее искажений звука, вносимых детонацией. Видимо, это связано с большей «мягкостью» и «плавностью» детонационных искажений (можно сказать, «аналогового джиттера»), обусловленных эластичностью магнитной ленты и инерционностью механических элементов лентопротяжных механизмов.

Причины возникновения джиттера

Фазовые шумы петли ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты) устройства, синхронизируемого внешним сигналом. Джиттер, вызываемый ФАПЧ, проявляется при прослушивании материала с записывающего устройства, синхронизируемого от воспроизводящего устройства.
АЦП. В современных цифровых системах звукозаписи и воспроизведения основным источником джиттера является АЦП. Нынешние полностью цифровые студийные синхронизаторы достаточно совершенны и часто вносят джиттер меньший, чем АЦП.

Влияние джиттера на характеристики АЦП

Частота дискретизации АЦП обычно задаётся кварцевым генератором, а любой кварцевый генератор (особенно дешёвый) имеет ненулевые фазовые шумы. Таким образом, моменты времени получения отсчетов сигнала (дискретов) расположены на временной оси не совсем равномерно. Это приводит к размыванию спектра сигнала и ухудшению отношения сигнал/шум.

Борьба с джиттером

При проектировании цифровых устройств следует максимально использовать передачу сигнала с регистра на регистр. Это позволяет применить простые методы расчета передач цифровых сигналов (временны́е диаграммы).

Джиттер в телекоммуникациях

В телекоммуникациях под джиттером часто понимается разброс максимального и минимального времени прохождения пакета от среднего.^[2] К примеру, посылается 100 пакетов минимальное время прохождения пакета — 395 мс, среднее — 400 мс, максимальное — 405 мс, в этом случае джиттер можно считать маленьким. Если же посылается 100 пакетов минимальное время прохождения пакета — 1 мс, среднее — 50 мс, максимальное — 100 мс, в этом случае джиттер большой. Например VoIP очень чувствителен к джиттеру.

Примечания

↑ ГОСТ 17657-79: Передача данных. Термины и определения.
↑ RFC 3393 IP Packet Delay Variation Metric for IP Performance Metrics (IPPM)

Ссылки

Полезные свойства джиттера / Habr

Джиттер это дрожание фронта тактового сигнала. Чем меньше джиттер тем лучше. Большой джиттер ухудшает параметры АЦП, ухудшает трассировку ПЛИС. Однако есть ситуации когда джиттер полезен. Например его можно использовать при автоматической подстройке тактовой частоты.

Давайте рассмотрим классическую задачу подключения АЦП по параллельной шине.
В общем виде схема подключения выглядит так:

Шина данных АЦП поступает на выводы ПЛИС, непосредственно внутри блока ввода-вывода находится DDR триггер или десериализатор и далее по параллельной шине данные поступают на FIFO. Проблема заключается в прохождении тактового сигнала. Если использовать глобальный буфер, то время распространения сигнала до буфера и обратно может составлять 5 нс. Это очень много. Это сравнимо с периодом тактовой частоты, которая легко может составлять 200-500 МГц.

Несколько слов почему это плохо. В общем случае АЦП должно работать в некотором диапазоне частот. Рассмотрим для примера ситуацию с задержкой такта на 2.8 нс, при тактовой частоте 500 МГц.

На первый взгляд всё прекрасно, данные АЦП прекрасно защёлкиваются. Но вот что произойдёт если частота уменьшиться до 357 МГц, это как раз и составит 2.8 нс?

Данные наезжают на фронт и мы получаем искажение данных. При дальнейшем уменьшении частоты наезд исчезнет и данные снова будут правильными.

Есть два классических способа решения проблемы:

1. В блоке IOB есть элемент задержки, он может установить задержку до 2.4 нс. В большинстве случаев этого достаточно.

2. Существуют специальные элементы bufio, через них путь тактовой частоты становиться гораздо короче.

К сожалению этого не всегда достаточно. Задержка может превышать 2.4 нс, особенно на больших ПЛИС. И не всегда тактовый сигнал заведён на вывод bufio.

Существует простое и элегантное решение этой проблемы. Для этого достаточно сделать так, что бы фаза внутреннего тактового сигнала всегда точно совпадала с фазой тактового сигнала АЦП. Существующие внутри ПЛИС узлы DCM, MMCM, или PLL умеют плавно изменять фазу. А вот датчиком может служить D-триггер внутри блока IOB. Вот схема включения:

Входной сигнал тактовой частоты проходит сквозь IOB и поступает на вход DCM, одновременно он же поступает на вход D-триггера. На тактовый вход D-триггера поступает сигнал после DCM, этот же сигнал поступает на триггеры шины данных АЦП. И вот что происходит, рассмотрим несколько ситуаций:

Ситуация 1 – фронт глобального сигнала значительно левее фронта входного сигнала. На выходе триггера – нули.

Ситуация 2 – фронт глобального сигнала в зоне джиттера. На выходе – случайная последовательность. Именно это и есть то самое полезное свойство джиттера. По факту появления случайной последовательности можно определить факт подстройки тактовой частоты.

Ситуация 3 – фронт глобального сигнала значительно правее входного сигнала. На выходе – единицы.

Все эти ситуации легко обрабатывается конечным автоматом. В моей реализации существует цикл накопления, в течении 1024 тактов производится подсчёт 1. Если значение счётчика больше 576, то производится сдвиг фазы влево. Если значение счётчика меньше 448, то происходит сдвиг фазы вправо.

На рисунке представлен результат моделирования компонента.

Сигнал clk_in1 – это входная тактовая частота
clk0 – подстроенная частота
clk_fd – детектор фазы
Сигнал phase_locked=1 означает что достигнута подстройка фазы.
psen – сдвиг фазы DCM
psincdec – направление сдвига фазы
shift0 – текущее значение счётчика фазы

Видно, что после подстройки существует небольшой колебательный процесс — сдвиг в пределах одного значения. В реальных системах в установившемся режиме также наблюдается изменение фазы в пределах одного-двух отсчётов. Перед началом подстройки было так:

Видно, что есть большое смещение между частотами. А после подстройки так:

Частоты совпадают.

» Готовые компоненты представлены на GitHub:

Я выложил два компонента:

ctrl_dcm_phase_v6 –DCM установлен внутри. Это для ПЛИС Spartan 3, Virtex 4, Virtex 5
ctrl_dcm_phase_v8 – внешний DCM или MMCM, это для Virtex 6, Kintex 7.

Несколько слов про моделирование. Поскольку в основе лежит случайный процесс, то это создаёт некоторые проблемы. Но они решаемые. В стенде используется компонент model_line_v1, который как раз формирует джиттер на тактовом сигнале. Для формирования джиттера используется функция UNIFORM из библиотеки math_real.

В заключении хочу отметить, что эти компоненты используются во многих наших проектах. И они нам сильно помогают.

Джиттер всемогущий / Stereo.ru

Наберусь смелости заявить, что в современных Hi-Fi-аудиоисточниках проблема джиттера более-менее решена и самые страшные картинки остались в 90-х. Однако ЦАПами сейчас оснащаются даже электрочайники, поэтому во многих периферийных устройствах и даже AV-ресиверах тактирование может быть не очень точным. К чему это приводит — посмотрим на примере аудиовыхода неоднократно мною упомянутого Wi-Fi-роутера Airport Express.

В отличие от портативных устройств iOS Apple с блестящими измерениями, Airport Express показывает средненькие цифры. Более того, после обновления прошивки ради совместимости с мультирумом AirPlay2, из чрева Airport Express начинают валить неадекватно адские искажения. Причем как на аналоговом, так и на оптическом аудиовыходах модема, что указывает на проблему уровня первичной обработки беспроводного аудиосигнала. Об этом факте на форумах иногда раздаются одинокие жалобные попискивания. Но уважаемая компания давно забила на подразделение роутеров и не спешит чесаться в отношении модели, снятой с производства.

К счастью, Airport Express не использует подписывание хеша, как это учинено в мобильных устройствах. Благодаря этому, его прошивку можно откатить назад на что-то из старого — лишь бы ниже роковой 7.8 с AirPlay2. И тогда через старый однотуннельный AirPlay на оптический выход Airport Express возвращается режим bit perfect. То есть все крестики и нолики вроде бы передаются. Вроде бы. Но тухловатый звук при этом наблюдается на обоих вариантах вывода звука. Как же так? Помимо опубликованных ранее измерений, настало время оценить уровень джиттера (т.е. микронарушения фазы) Airport Express.

Фундаментальные основы исследования джиттера в аудиоустройствах впервые были заложены знаменитым специалистом Audio Engineering Society (AES) Джулианом Данном (Julian Dunn) в начале 90-х. Здесь можно ознакомиться с посмертной публикацией Данна, посвященной данному вопросу.

Строго говоря, не существует цифровых устройств, полностью свободных от джиттера. Любой клок-генератор, задающий частоту дискретизации, формирует поток импульсов, фронт которых будет отличаться от математического идеала.

Уровень и характер джиттера обычно проверяют по спектральной реакции аналоговых выходов ЦАПа на тон, представляющий собой четверть частоты дискретизации — так называемый J-Test signal. Для CD-стандарта (44,1 кГц) высота тона будет установлена на 11025 Гц. Для дискретизации 48 кГц потребуется другой тестовый сигнал с частотой, как уже несложно догадаться, 12 кГц.

Любые артефакты в J-тесте, которые образуются вокруг референсного сигнала, указывают на модуляцию вследствие джиттера. И чем дальше паразитные пики отстоят от основного тона, тем более высокочастотным является характер джиттера.

Поскольку AirPlay использует передачу данных CD-стандарта, то проверять его будем по первому варианту с сигналом 11025 Гц. И, разумеется, собственный джиттер измеряющего устройства должен быть намного ниже испытуемого, иначе в тесте не будет никакого смысла.

Характер джиттера аудиовыхода роутера Airport Express. Имеет место значительный низкочастотный джиттер, а также периодическое смещение частоты основного тона (см. второй график).

Итак, на графике видно, что наш Airport Express показывает целую «юбку» низкочастотного джиттера вокруг основного тона, причем она не выглядит стабильной, постоянно колышется. Бывает, что вместо 11025 Гц пик смещается в ту или иную сторону, допустим, на 11022 или 11030 Гц. Это разнузданное поведение непременно даст о себе знать, когда мы подключим такой S/PDIF-транспорт к внешнему ЦАПу. Доводилась читать на форумах, что некоторые внешние ЦАПы теряли синхронизацию с Airport Express. Вот, видимо, поэтому и теряли. Не хватало сил у PLL в конвертере.

И каким бы High-End этот DAC ни оказался, в силу законов S/PDIF-цепи он является slave-устройством. То есть в буквальном смысле послушным «рабом», частоту тактирования которому задает master-транспорт. Продемонстрируем это на примере отличника — рекордера Sony PCM-D100. Посмотрим на уровень его собственного джиттера при воспроизведении J-Test signal из собственной памяти. Очень хорошо.

Характер джиттера аудиовыхода воспроизводящего тракта рекордера Sony PCM-D100

А теперь в режиме DAC подадим на оптический вход Sony PCM-D100 сигнал от Airport Express и посмотрим изменение джиттера на его аналоговом выходе.

Характер джиттера аудиовыхода рекордера Sony PCM-D100 в режиме ЦАПа, при подаче на его оптический вход сигнала от AirPort Express. Сохраняется смещение частоты основного тона.

Спору нет, это лучше, чем то, что творится на собственном аналоговом выходе Airport Express, но! Здесь мы видим ряд симметричных полос, которые добавились от S/PDIF-приемника Sony PCM-D100. Они относительно невелики, но сохраняются и при подключении других источников по оптике к рекордеру. Как видите, в роли ЦАПа Sony тоже имеет чуть больший уровень джиттера, чем в режиме плеера.

Но в данном случае самое важное то, что референсная частота 11 025 Гц, увы, тоже может смещаться, так же, как велел Airport Express. И ничего с этим не поделать. Хреновое тактирование S/PDIF-транспорта уже не исправить никакой прошивкой — разве что выдрать клок и заменить более точным. Или все-таки можно что-то еще исправить без паяльника?

Давайте попробуем не спешить выводить J-Test signal наружу в аналог. Пока просто запишем его с AirPort Express непосредственно в память рекордера Sony PCM-D100. А затем воспроизведем содеянное. О чудо! Все блуждания и боковые полосы частот пропали, а опрятная картинка вернулась.

Теперь Sony PCM-D100 выводит переданный от Airport Express сигнал, но уже из своей памяти и опираясь на собственный клок. Что-то подобное, но только «на лету», выполняют ЦАПы снабженные специальным SRC-ресемплером для отвязки от часов транспорта.

Однако устройств с подобным функционалом на рынке предлагается довольно мало. А самое главное, даже там, где используется реклокинг, отсутствует диагностическая информация. Какова была фазовая погрешность входящего потока транспорта и стоило ли ее пересчитывать? Пользователю совершенно не очевидно, кого в этой паре назначить «мастером». Так что окончательный выбор опять приходиться делать на слух.

Итак, мы видим, что S/PDIF-источник с ужасным джиттером может испортить показатели любого прекрасного ЦАПа. Но при этом на уровне цифрового домена все еще сохраняется способность транспорта передать информацию без ошибок. Иными словами, все хорошо, пока сигнал бежит себе в виде кода. Все беды начинаются на рубеже преобразования PCM в аналог. Поэтому очень важно расколдовать этот код с должным тактом. Сверим часы!

Джиттер - YourSoundPath

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 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 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.

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.

: Нестабильный такт

: Стабильный такт

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Значение слова ДЖИТТЕР. Что такое ДЖИТТЕР?

Джи́ттер (англ. jitter — дрожание) или фазовое дрожание цифрового сигнала данных — нежелательные фазовые и/или частотные случайные отклонения передаваемого сигнала. Возникают вследствие нестабильности задающего генератора, изменений параметров линии передачи во времени и различной скорости распространения частотных составляющих одного и того же сигнала.

Стандарт ITU-T G.810 называет изменение частоты на значение, не превышающее 10 Гц, словом «вандер» (англ. wander) — «блуждание».

При цифровой записи звука джиттер вносит в сигнал искажения, подобные детонации — явлению, вызванному неравномерностью движения магнитной ленты в аналоговом магнитофоне вследствие несовершенства лентопротяжного механизма. Однако, вносимые цифровым джиттером искажения существенно заметнее искажений звука, вносимых детонацией. Видимо, это связано с большей «мягкостью» и «плавностью» детонационных искажений (можно сказать, «аналогового джиттера»), обусловленных эластичностью магнитной ленты и инерционностью механических элементов лентопротяжных механизмов.

В области телекоммуникаций джиттером называется первая производная задержки прохождения данных по времени.

Джиттер [АйТи бубен]

Джиттер (англ. jitter — дрожание).

В телекоммуникациях под джиттером часто понимается разброс максимального и минимального времени прохождения пакета от среднего. К примеру, посылается 100 пакетов минимальное время прохождения пакета — 395 мс, среднее — 400 мс, максимальное — 405 мс, в этом случае джиттер можно считать маленьким. Если же посылается 100 пакетов минимальное время прохождения пакета — 1 мс, среднее — 50 мс, максимальное — 100 мс, в этом случае джиттер большой. Например VoIP очень чувствителен к джиттеру.

Джиттер (jitter, вариация задержки) - это особый показатель для VoIP-сетей, который при выходе из-под контроля может повлиять на качество передаваемого звука.

В отличие от естественной задержки при передачи в сети, джиттер появляется не из-за самого факта задержки, а по причине флуктуации времени задержки от пакета к пакету. По мере того, как VoIP-устройства стараются компенсировать джиттер путем увеличения размера пакетного буфера, джиттер приводит к паузам в разговоре. Если разброс становится слишком большим и превышает 150 мс, то стороны обычно замечают эти задержки и разговор начинает напоминать разговор по рации.

Можно предпринять некоторые шаги для сокращения джиттера как на сетевом уровне, так и на уровне VoIP-устройств (программные IP-телефоны, обычные IP-телефоны или VoIP-адаптеры). Сокращение задержек в сети по определению позволит держать буфер в рамках 150 мс даже в случаях наличия значительных разбросов. Хотя снижение задержек вовсе необязательно устранит их вариацию, тем не менее оно значительно снизит эффект до такой степени, что он будет незаметен для говорящих. Приоритетизация VoIP-трафика и шейпинг полосы пропускания могут также снизить вариацию задержек пакетов.

Оптимизация джиттер-буфера в VoIP-устройстве также существенно влияет на результат. Хотя больший размер буфера снижает или вообще устраняет джиттер, размер буфера, превышающий 150 мс, существенно влияет на воспринимаемое качество разговора. Часто оказываются эффективными адаптивные алгоритмы контроля размера буфера в зависимости от текущих сетевых условий. Подбор размера пакетов или использование другого кодека (например, G.711) часто помогают контролировать джиттер.

Хотя джиттер чаще вызван задержками в сети, нежели самими VoIP-станциями, в определенных системах с жесткими ограничениями ресурсов, работающими в конкурентных средах (программные VoIP-телефоны) могут присутствовать значительные и непредсказуемые вариации в задержках пакетов. При разработке VoIP-станций или при исследовании проблем качества звонка в существующей инфраструктуре VoIP крайне важным является идентификация самой причины джиттера. Сетевой анализатор может быть чрезвычайно полезен для быстрой и эффективной локализации источника проблемы. Хороший сетевой анализатор способен рассчитать джиттер для каждого RTP-потока и построить графики зависимости от времени как самого джиттера, так и его отклонения.

Джиттер — Википедия. Что такое Джиттер

Измеряемые параметры джиттера: период и амплитуда

При цифровой записи звука джиттер вносит в сигнал искажения, подобные детонации — явлению, вызванному неравномерностью движения магнитной ленты в аналоговом магнитофоне вследствие несовершенства лентопротяжного механизма. Однако, вносимые цифровым джиттером искажения существенно заметнее искажений звука, вносимых детонацией. Видимо, это связано с большей «мягкостью» и «плавностью» детонационных искажений (можно сказать, «аналогового джиттера»), обусловленных эластичностью магнитной ленты и инерционностью механических элементов лентопротяжных механизмов.