Составители:
53
6. ИКМ с линейным предсказанием
6.1.Основы теории
В настоящее время при аналого-цифровом преобразовании методы двоичного кодиро-
вания звуковых сигналов с линейным предсказанием широко используются в цифровой
телефонии, радивещательных каналах связи, сотовых линиях связи, в сети Интернет (IP-
телефония) и при записи интерактивных оптических дисков по стандарту CDROM.
Из классической теории сигналов известно, что значения выборок, взятых через ин-
тервал Котельникова, взаимно некоррелированы, если спектр сигнала в занимаемой им по-
лосе частот равномерен (белый шум). Однако на практике в основном используются сиг-
налы, спектр которых неравномерен, поэтому корреляция между выборками не равна ну-
лю. При этом степень корреляции возрастает с увеличением частоты дискретизации.
Типичным примером таких сигналов является речь, где корреляция между соседними вы-
борками достаточно велика при соблюдении требований теоремы Котельникова в процес-
се дискретизации.
На этом факте основан принцип сокращения скорости цифрового потока при записи
звуковых сигналов или передачи по линиям связи цифровых данных, названый «кодиро-
вание с предсказанием». Последовательность коррелированных выборок исходного сигна-
ла подается на один из входов вычитающего устройства, а на другой его вход, поступает
сигнал предсказания, аппроксимированный из предыдущих или последующих выборок.
Полученный сигнал ошибки предсказания преобразуется в двоичный код с помощью ма-
ло разрядного квантователя, который и передается по линии связи.
На приемном конце линии передачи имеется такой же, как в передатчике предсказа-
тель. Так как он оперирует с теми же значениями предыдущих выборок, предсказанное
значение нового отсчета будет таким же, как в передатчике. Добавив к нему принятое
значение ошибки, можно восстановить исходное значение выборки. При этом, чем сильнее
корреляционные связи между выборками сигнала, тем точнее можно сформировать сиг-
нал предсказания.
Передача разностного сигнала в большинстве случаев требует меньшего числа разря-
дов. Поскольку информация в канале достаточно предсказуема — кодирование с предска-
занием снижает объем передаваемой по каналу информации.
Известны три структурных схемы построения кодера, в которых осуществляется
предсказание «вперед», предсказание «назад» и оба предсказания одновременно. Упро-
щенная схема кодека с предсказанием «вперед» приведена на рис.6.1. В этой схеме вход-
ной сигнал
()xn
может быть в виде выборок (дискретизированные отсчеты), и тогда на
выходе кодера включается мало разрядный квантователь
Q
(на схеме квантователи не
показаны), преобразующий разностный сигнал в двоичный код. При этом на входе деко-
дера должен быть деквантователь (
1
Q
), осуществляющий двоичное декодирование.
Входной сигнал может быть в виде квантованных выборок с большим числом разрядов,
Рис. 6.1. Структурная схема кодека с предсказанием «вперед»
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 51
- 52
- 53
- 54
- 55
- …
- следующая ›
- последняя »
