Обычное и дифференциальное квантование
Рисунок 3.4 - Обычное и дифференциальное квантование
В то же время, если передавать только значения разностей между текущими и непосредственно предшествующими им выборками (для чего потребуется меньшее число битов), существует опасность постепенного нарастания отклонения выходных данных приемника от истинных значений. Если значение разности двух выборок превысит значение, которое можно представить с помощью передаваемых битов, приемник не сможет правильно воспроизвести входные данные и не сможет впоследствии исправить ошибку. Для решения этой проблемы передатчик должен не только передавать значения разностей, но также дублировать декодирующую функцию, которая будет использоваться приемником. Тогда кодер будет выдавать разность между текущей выборкой и той выборкой, которая, по сведениям кодера, подучена на приемнике при предыдущей передаче. В результате кодер будет инструктировать декодер, как вносить изменения в уже полученные выходные данные и таким образом автоматически производить коррекцию.
Дифференциальная РСМ
Описанная выше схема основана на предположении о том, что значения разностей будут меньшими, чем абсолютные значения выборок. Еще большую выгоду можно извлечь, если предположить, что голосовые сигналы изменяются относительно медленно, поэтому можно довольно точно оценить или предсказать значение k-й выборки m(k) на основе значений предыдущих выборок. Для оценки k-й выборки, m'(k) , нужно будет передать разность d(k) — m(k) - m'(k) . Если использовать достаточно точную оценочную функцию, то эта разность будет меньше разности значений двух последовательных выборок. На приемнике, где используется та же оценочная функция, входящее значение разности будет добавлено к оценке предыдущей выборки и таким образом будет оценена текущая выборка. Этот принцип положен в основу дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (DPCM). Отметим, что простая разностная схема, описанная в предыдущем параграфе, является всего лишь частным случаем DPCM, в котором для оценки выбрана функция m'(k) = m(k - 1).
На Рисунок 3.15, а показана блок-схема передатчика. Чтобы понять, что представляет собой эта диаграмма, рассмотрим подробно все ее составляющие. На вход передатчика подается голосовой сигнал g(r). Сначала из сигнала извлекается аналоговая выборка m(k), представляющая собой выборку амплитудно-импульсной модуляции (РАМ). Уже на этом этапе начинаются трудности. Казалось бы, ничто не мешает построить оценочное значение m'(k) , найти разность и передать значение этой разности. Однако принимающая сторона вместо предыдущих аналоговых выборок m(k - 1), m(k - 2) и т.д., которые находились на передатчике, будет располагать последовательностью квантованных разностей, на основе которых можно воссоздать только квантованную выборку mq(k). Поэтому на приемнике воссоздать m'(k) не удастся, а можно будет, основываясь на значениях предыдущих квантованных выборок mq(k - 1), mq(k - 2) и т.д., определить только m'q(k) , оценку квантованной выборки mq(k). Если передатчик будет основывать предсказания на значениях m(k), а приемник — на значениях mq(k), то выборка на приемнике будет восстановлена неправильно. Передатчик должен, как и приемник, определять значения mq(k) и передавать разность d(k) = m(k) - m'q(k) . Тогда приемник на основе полученных разностей d(k) сможет правильно восстановить выборку mq(k).
