2.4. Цифровое компандирование

Рассмотрим особенности третьего способа кодирования с неравномерной шкалой квантования, т. е. цифрового компандирования.

При цифровом компандировании (рис. 2.13) осуществляется линейное (равномерное) кодирование (ЛК) с большим числом разрядов (например, m=12) с последующим цифровым преобразованием (цифровым компрессированием ЦК) с помощью логических устройств в восьмиразрядный нелинейный код, имеющий ту же структуру, что и при использовании нелинейного кодера с характеристикой компрессии типа А = 87,6/13 (см. рис. 2.9). Способ преобразования 12-разрядных кодовых комбинаций линейного кода в 8-разрядные комбинации нелинейного кода показан в табл. 2.2. Первый разряд (Р) остается без изменений и несет информацию о полярности сигнала. Значение символов XYZ, определяющих номер сегмента N_С, соответствует числу нулей (l) в 12-разрядной комбинации между символом Р и символами АВСД (фактически символы XYZ представляют собой инверсированный натуральный трехразрядный двоичный код величины l). После формирования символов XYZ в восьмиразрядном коде символы ABCD переписываются без изменений, а все остальные символы 12-разрядной комбинации отбрасываются вне зависимости от их значения, определяя ошибку квантования. На приеме восстановление АИМ сигнала осуществляется с помощью цифрового экспандера (ЦЭ) и линейного декодера (ЛД).

Рис. 2.13. Принцип цифрового компандирования

Нелинейное декодирование осуществляется аналогично линейному с учетом отмеченных особенностей нелинейного кодирования. Так, в процессе нелинейного декодирования, т.е. формирования АИМ отсчета с определенной амплитудой U_АИМ, по структуре кодовой комбинации (P XYZ ABCD) определяются знак отсчета и номер сегмента (N_C), после чего находится значение U_АИМ (с учетом того, что к декодированному сигналу с целью уменьшения ошибки квантования добавляется напряжение, равное половине шага квантования в данном сегменте):

где: U_ЭТ.i — эталонное напряжение, соответствующее нижней границе i-ro сегмента, а δ_i — шаг квантования в i-м сегменте.

Если, например, на вход декодера поступает кодовая комбинация 0 101 0110 (т. е. Р = 0, N_C=5, δ_i=16δ₀, U_ЭТ.i = 256δ₀; А = 0; В = 1; С = 1, D = 0), то на выходе декодера будет сформирован АИМ отсчет со следующей амплитудой:

U_АИМ =  (256δ₀+ +0·8·16δ₀ +1·4·16δ₀ +1·2·16δ₀ +0·16δ₀ + 0,5·16δ₀) =

 (256δ₀ + 64δ₀ + +32 δ₀ + 8δ₀) =  360δ₀ =  360×2 U_ОГР.

Табл. 2.2

Номер сегмента	Код
	12-разрядный линейный	8-разрядный нелинейный XYZ
0	P 0 0 0 0 0 0 0 A B C D	P 0 0 0 A B C D
1	P 0 0 0 0 0 0 1 A B C D	P 0 0 1 А В С D
2	P 0 0 0 0 0 1 A B C D x	P 0 1 0 А В С D
3	P 0 0 0 0 1 A B C D x x	Р 0 1 1 A В С D
4	P 0 0 0 1 A B C D x x x	Р 1 0 0 А В С D
5	P 0 0 l A B C D x x x x	Р 1 1 0 А В С D
6	P 0 1 A BC D x x x x x	Р 1 1 0 А В С D
7	P l A B C D x x x x x x	Р 1 1 1 А В С D

Таким образом, в декодере в данном случае суммируются эталонные напряжения, равные 256δ₀, 64δ₀, 32δ₀ и 8δ₀.