Принципы построения кодирующих и декодирующих устройств

По принципам действия кодирующие и декодирующие устройства (кодеки) делятся на три основные группы счетного типа, взвешивающего типа и матричные.

Кодер с линейной шкалой квантования называется линейным, а с нелинейной - нелинейным. Аналогичное определение относится и к декодерам. В цифровых СП с ИКМ применяются кодеры и декодеры (кодеки) с нелинейной шкалой, однако они строятся на базе кодека с линейной шкалой квантования. Поэтому вкратце рассмотрим вначале принцип построения и работу последних.

Кодеки с линейной шкалой квантования

Наиболее просто двоичное кодирование осуществляется в кодерах взвешивающего типа. Принцип работы таких кодеров заключается в уравновешивании кодируемых отсчетов эталонными токами или просто эталонами с определенными весами (значениями). Кодирование в этом случае можно представить как процесс поэтапного взвешивания на чашечных весах, снабженных указателями "больше - меньше". На одну чашу весов помещается кодируемый отсчет, а на другую последовательно устанавливают эталоны (гири), начиная с эталона наибольшего веса. На каждом из этапов (тактов) взвешивания по указателю "больше - меньше" принимают соответствующее решение: если отсчет тяжелее эталона, то последний оставляют на чаше весов и добавляют эталон следующего меньшего веса. В противном случае первый эталон снимают и устанавливают эталон меньшего веса. Очевидно, что по окончании взвешивания отсчет будет уравновешен эталонами, сумма которых с точностью до эталона наименьшего веса будет равна "весу" отсчета. Значение эталона наименьшего веса и будет максимально возможной ошибкой квантования. Если результат каждого из этапов взвешивания записать, отмечая единицей оставления эталона на чаше весов, а нулем его снятие, то после взвешивания получим запись "веса" отсчета в двоичном виде.

Кодеки с нелинейной шкалой квантования

Необходимое качество передачи сигналов, достигается при выполнении квантования с неравномерной шкалой. Построение такой квантующей характеристики может осуществляться различными методами. Один из них - это применение аналогового компандера в сочетании с линейным кодером и декодером. В современных СП с ИКМ вместо плавной амплитудной характеристики, которую имеют аналоговые компандеры, применяются сегментные характеристики. Они представляют собой кусочно - ломаную аппроксимацию плавных характеристик, при которой изменнение крутизны происходит дискретными ступенями. Наибольшее распространение получила сегментная характеристика типа А - 8 7,6/13, где аппроксимация логарифмической характеристики компрессирования производится по так называемому А-закону, соответствующему выражениям

(5.1)

Здесь A = 87,6 - коэффициент компрессии, а сама характеристика строится из 13 сегментов. Такая характеристика показана на рис 5.1. Она содержит в положительной области сегменты С1 - С8, находящиеся между точками (узлами) 0 - 1, 1 - 2, …, 7 - 8.

Аналогичным образом строится характеристика для отрицательной области значений входного сигнала. Четыре центральных сегмента (два в положительной и два в отрицательной областях) объединяются в один центральный сегмент, поэтому общее число сегментов на двухполярной характеристике равно 13. Каждый из 16 сегментов характеристики содержит по 16 шагов (уровней) квантования, а общее число уровней равно 256, из них 128 положительных и 128 отрицательных.

Каждый сегмент начинается с определенного эталона, называемого основным. Эти эталоны на рис. 5.6 указаны в начале каждого сегмента. Шаг квантования внутри каждого сегмент равномерный, а при переходе от одного к другому сегменту изменяется в 2 раза, начиная с центрального сегмента, куда входят C1 и C2. Значения основных и дополнительных эталонов шагов квантования даны в табл. 5.1.

Рис. 5.1 Характеристика компрессии типа А-87,6/13

Все эталонные значения в табл. 5.1 приведены в условных единицах по отношению к минимальному шагу квантования. Сочетание дополнительных эталонов позволяет получить любой из 16 уровней квантования в данном сегменте. При изменении шага квантования изменяется крутизна характеристики. Изменение крутизны происходит в точках (узлах) характеристики. Четыре и центральных сегмента (два в положительной и два в отрицательной областях характеристики) имеют одинаковую крутизну и равные шаги квантования. При таком построении характеристики минимальный шаг квантования dmin будет в сегментах С1 и C2, а максимальный dmax - в сегменте C8. Причем отношение dmax/dmin составляет 26 или 64. Это значение примерно характеризует параметр сжатия для сегментной характеристики компандирования или параметр A. Точное значение данного параметра для непрерывной характеристики типа A определяется из выражения

(5.2)

где nc число сегментов; при числе сегментов nc = 8 имеем A = 87,6.

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другое по теме:

Идентификация и диагностика систем
Измерение, контроль, стабилизация и регулирования температуры является одной из наиболее часто встречаемых задач в науке и технике. Данной проблеме уделяется большое внимание, как со стороны исследователей, так и со сторон ...

Измеритель дисперсии случайного процесса
Измерения вероятностных характеристик случайных процессов (статистические измерения) составляют один из наиболее быстро развивающихся разделов измерительной техники. В настоящее время область распространения статистических ме ...

©  www.techvarious.ru - 2018