[其他]極值編碼數字轉換信號的處理方法和設備

無效

• 申請號: 85109755
• 申請日: 1985-12-19
• 公開（公告）號: CN85109755A
• 公開（公告）日: 1987-04-08
• 發明（設計）人: 阿里·維瑟
• 申請（專利權）人: 阿里·維瑟
• 主分類號: G11B20/02
• 分類號: G11B20/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李勇

本發明涉及到信號處理技術領域，特別是涉及到這樣一種信號處理技術領域，即以一種方式將模擬信號波形編碼成數字信號，從而使該數字信號能夠在壓縮了帶寬的傳輸信道上傳輸，并且信號的帶寬壓縮后仍能保持其高的主觀的信號質量。尤其是，該發明涉及到電子信號處理的技術領域，其中將模擬信號波形的極值或最大和最小點所發生的時間進行編碼。本發明還涉及到信息（該信息是送到人的感官系統或送至模擬人的感官系統的機構）的編碼、傳輸和譯碼的方法。例如，本發明可應用到話音編碼、音樂編碼和視頻編碼技術上，并可以實用到編碼譯碼器（CODEC）系統上。例如，本發明可用于以4.8-32Kbits/S的速率對話音信息進行數字化編碼。采用本發明音樂信息也可以以16Kbits/S這樣低的速率進行數字化編碼，并且采用本發明時，比特速率還可以降低，而且視頻信息也可以在以56Kbits/S-1.544MKbits/S的速率進行編碼。

近幾年來，人們提出了多種不同的將模擬信號轉換成數字信號的系統。

總的來說，這些技術主要是設法保持近似于原來的模擬信號，至少在模擬信號輸送到數字轉換裝置這點上近似于原來模擬信號，大多數這些設計都是基于下列方法。

第一種技術是一種公知的脈沖編碼調制：（PCM），其中信息波形振輻的取樣是在有規律的時間間隔下進行的。每秒取樣的次數是根據奈奎斯特（Nyquist）關系式（即取樣速率至少必須為被編碼的模擬信號的最高視頻分量的兩倍），是由輸入信號的帶寬來決定的，這種方法的精度還取決于每次取樣振幅的分辨率，要求的精度越高，則所需的信息的比特數就越多。一般來說，通過將每一次取樣值同許多預定的電平進行比較，而將各振幅量化。

第二種技術是公知的△調制（△M）。△調制不是將波形的振幅進行不連續的取樣，相反，它是將輸入信號同另一信號進行連續比較該另一信號是由一個數字形式的信號快速地重新形成的，該數字形式的信號通常是送到一個積分電路上。例如，在△調制中，典型地是將輸入信號的目前值與和前一次取樣值有關的信號進行比較，并且形成一個代表該二者差值的數字信號。如果重新構成的信號的幅度低于該輸入信號的話，則△調制器的輸出是例如為“1”，否則輸出為“0”。

△調制法的精度也取決于所采用的每秒的比特數。在這種情況下比特速率同樣也取決于輸入信號的最大帶寬。然而，在△調制中，和在PCM中一樣，采用一個未加權編碼，即“一組”碼或一個字，并不代表一個取樣的振幅。但是用△調制器進行比較時，以一個“1”或“一個”0簡單地表示這種比較的結果。

無論是PCM還是△M的性能均取決于其允許的比特速率。采用高的比特速率由于其電路較復雜性，和由于信道必須具有高的質量，以便通過高的比特速率，故其造價昂貴。另外，傳輸高速率所必須的質量的時分信道并非用簡單的方法就可以實現的。人們多次設法以求在低的速率下達到PCM和△M在高速率下所能達到的同樣性能。

如果輸入到PCM或△M上的信號的振幅只在有限的動態范圍內變化，則在比較低的速率下，其性能尚會是好的。這是因為實際上，就信息而言，或就量化的噪聲而言，一個變化較小的信號用較少的比特數就能予以代表。在線性的PCM或△M中，把低電平的變化同為數甚少的振幅進行比較，因此其精度不高。如果將高電平的變化同多個電平相比較，則其誤差率就比較低。如果在低電平輸入情況下，要改善信號對量化噪聲的比，則需要增加傳輸的比特速率。

一種公知的解決方法，叫做壓縮法，但該方法有其局限性和缺點。采用一個非線性壓縮電路來提高低電平的強度，然后將其與為數眾多的量化電平數值進行比較，高的輸入振幅先被衰減，以便與低的量化電平數目進行比較，從而無論是低強度還是高強度的輸入模擬信號，都具有相同的編碼分辨率。壓編法的反面即所謂的擴展法是在譯碼器中進行的。

諸如A線PCM、μ線，PCM和壓縮△調制非線性編碼技術，同樣是公知的技術，但是這些技術仍然要求相當高的比特速率才能在編碼精度上取得實際的效果。

由稱之為自動增益控制法（AGC）和自適應量化法的技術中提供了另一種比特速率減縮的方法，例如在PCM中，這些系統就導至自適應PCM在相應的△調制技術中則稱為連續變化斜率△調制（CUSD）和數字控制△調制。

這些技術采用變化的各量化電平或變化的各步距電平，這些電平是在一個特定時間點上，由信號變化的能量大小所確定的。此種方法可把數字轉換器調整得適合于各種形式的信號電平，以便更精確的量化。