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:

Проектирование активных фильтров на операционных усилителях
В активных фильтрах, или фильтрах с обратными связями, используется параллельное соединение и другие виды соединений четырехполюсников. Четырехполюсник, по которому сигнал проходит с входа на выход, является неселективной цеп ...

Исследование случайных процессов
1. По отсчетным значениям, применяя линейную интерполяцию, построить реализацию х(t) случайного процесса X(t). 2. Выполнить глазомерную классификацию случайного процесса по его реализации с целью определения ...

©  www.techvarious.ru - 2019