Кадаванне гукавой інфармацыі

Любыя працэсы рэчаіснасці могуць быць ператвораныя ў лічбавую форму. Так, кадаваньне гукавой інфармацыі з дапамогай вылічальных машын выконваецца па наступнай схеме:

- ваганні паветра рэгіструюцца адчувальнымі прыборамі;

- выконваецца іх пераўтварэнне ў электрычны ток, у якім частата (амплітуда) змяняецца адпаведна;

- атрыманы ток аблічбоўвае, гэта значыць адбываецца яго дыскрэтызацыя (часам кажуць, што мае месца двайковае кадаваньне гукавой інфармацыі).

Атрыманы электронны аналаг зыходнага гукавога патоку тым якасней, чым вышэй частата выбарак пры дыскрэтызацыі і глыбіня кадавання.

Іншымі словамі, кадаваньне гукавой інфармацыі - гэта працэс пераўтварэння знаёмага многім аналагавага сігналу ў лічбавы, прызначанага для наступнай апрацоўкі на адпаведных прыладах. Разгледзім падрабязней этапы і спосабы лічбавання гуку.

Дыскрэтызацыя па часовых рамках - гэта аснова аблічбоўкі. Згодна тэарэме Кацельнікава, аналагавы электрычны сігнал можа быць ператвораны ў лічбавую форму шляхам счытвання з вызначаным крокам бесперапыннага шэрагу значэнняў яго амплітуды. Частата такіх счытванне павінна як мінімум удвая перавышаць лімітавае значэнне частоты асноўнага сігналу. Пры неабходнасці лічбавання аналагавага «зыходніка» з рабочай частатой 0-20 кГц выбарка павінна ажыццяўляцца не радзей чым 40 тыс. Раз у секунду (40 кГц). Дыскрэтызацыя паказвае на колькасць замераў за адну секунду зыходнага аналагавага сігналу (сэмпліравання, частата выбаркі). З ростам выбарак ўзрастае не толькі якасць, але і аб'ём атрымоўванага патоку дадзеных.

Таксама кадаваньне гукавой інфармацыі можа выконвацца іншымі спосабамі. Як, напрыклад, аблічбоўка пасродкам неаднароднага квантавання, часам званага лагарыфмічнай. Пры яго выкарыстанні ўся амплітудная шкала ўмоўна разбіваецца на ўчасткі з высокімі і нізкімі значэннямі. Далейшае кадаваньне гукавой інфармацыі адбываецца шляхам прымянення вялікай колькасці узроўняў квантавання на участках з малым значэннем амплітуды (і наадварот). Аднак адзначым, што агульная колькасць узроўняў застаецца такім жа, як і ў аднастайным метадзе квантавання (PCM).

Зусім іншы падыход рэалізаваны ў альтэрнатыўным спосабе кадавання. Ён носіць назву «дыферэнцыяльная імпульсна-кодавая мадуляцыя» (DPCM). Пры такім спосабе квантавання падвяргаецца ня непасрэдная амплітуда сігналу, а яе адносныя значэння. У выніку атрымоўваецца дамагчыся змяншэння займанага дадзенымі аб'ёму, так як задзейнічаецца механізм прадказанні наступных адлікаў зыходнага сігналу.

Кадаванне і апрацоўка гукавой інфармацыі, апісваная ў дадзенай працы, прадугледжвае неабходнасць выканання пераўтварэння «аналаг-лічба». Гэты працэс ажыццяўляецца з дапамогай АЛП (аналога-лічбавага пераўтваральніка). З працай гэтага прылады штодня сутыкаецца кожны ўладальнік кампутара, абсталяванага гукавой картай (у гэтым выпадку мае месца зваротны працэс - атрыманне аналагавага сігналу з лічбавага патоку).

Функцыі АЛП заключаюцца ў наступным:

- У абмежаванні паласы прапусканых частот. З дапамогай фільтраў адсякаюцца складнікі сігналу, частата якіх - больш за палову частоты дыскрэтызацыі (прычына апісвалася раней).

- Выбарка значэнняў амплітуды праз пэўныя прамежкі часу. У выніку аналагавы сігнал ўяўляецца паслядоўнасцю адзінкавых разрадаў рознай інтэнсіўнасці (дыскрэтызацыя).

- Замена велічынь атрыманых разрадаў іх бліжэйшымі значэннямі з фіксаванага набору (квантавання).

- Пераўтварэнне кожнага квантованного значэння ўмоўным лікам ўзроўню квантавання (кожнаму значэнню - свой парадкавы нумар). Гэта і з'яўляецца апошнім этапам аблічбоўкі.