Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Compander )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Исходный сигнал
После сжатия, перед расширением

В связи и обработке сигналов , компандирование (иногда называемый compansion ) представляет собой метод смягчения отрицательных последствий канала с ограниченным диапазоном динамического . Имя является контаминация слов сжимающих и расширяющихся, которые в себе функции компандер на передающей и принимающей стороне соответственно. Использование компандирования позволяет передавать сигналы с большим динамическим диапазоном через устройства с меньшим динамическим диапазоном. Компандирование используется в телефонии и других аудиоприложениях, таких как профессиональные беспроводные микрофоны.и аналоговая запись .

Как это работает [ править ]

Перед передачей динамический диапазон сигнала сжимается и расширяется до исходного значения на приемнике. Электронная схема, которая выполняет это, называется компандером и работает путем сжатия или расширения динамического диапазона аналогового электронного сигнала, такого как звук, записанный с помощью микрофона. Одна разновидность - тройка усилителей: логарифмический усилитель, за которым следуют линейный усилитель с регулируемым усилением и экспоненциальный усилитель. Такой триплет обладает тем свойством, что его выходное напряжение пропорционально входному напряжению, повышенному до регулируемой мощности.

Компандированное квантование - это комбинация трех функциональных строительных блоков, а именно компрессора динамического диапазона сигнала (непрерывной области), равномерного квантователя ограниченного диапазона и расширителя динамического диапазона сигнала (непрерывной области), который инвертирует функцию компрессора. Этот тип квантования часто используется в телефонных системах. [1] [2]

На практике компандеры предназначены для работы в соответствии с относительно простыми функциями компрессора динамического диапазона, которые предназначены для реализации с использованием простых аналоговых электронных схем. Двумя наиболее популярными функциями компандера, используемыми в телекоммуникациях, являются функции A-закона и μ-закона .

Приложения [ править ]

Компандирование используется в системах цифровой телефонии, сжимая перед вводом в аналого-цифровой преобразователь , а затем расширяя после цифро-аналогового преобразователя . Это эквивалентно использованию нелинейного АЦП, как в телефонной системе с T-несущей, которая реализует компандирование по закону A или μ . Этот метод также используется в цифровых форматах файлов для лучшего отношения сигнал / шум (SNR) при более низкой битовой глубине. Например, линейно закодированный 16-битный сигнал PCM может быть преобразован в 8-битный WAV или AU.файл с сохранением приличного отношения сигнал / шум путем сжатия перед переходом на 8-битный и расширения после преобразования обратно в 16-битный. По сути, это форма сжатия аудиоданных с потерями .

Профессиональные беспроводные микрофоны делают это, поскольку динамический диапазон самого аудиосигнала микрофона больше, чем динамический диапазон, обеспечиваемый радиопередачей. Компандирование также снижает уровень шума и перекрестных помех в приемнике. [3]

Компандеры используются в концертных аудиосистемах и в некоторых схемах шумоподавления .

История [ править ]

Использование компандирования в аналоговой системе передачи изображения было запатентовано А.Б. Кларком из AT&T в 1928 году (подана в 1925 году): [4]

При передаче изображений электрическими токами метод, заключающийся в отправке токов, изменяющихся нелинейно по отношению к значениям освещенности последовательных элементов изображения, которое должно быть передано, и на приемном конце, обнажая соответствующие элементы чувствительной поверхности. свет изменялся обратно нелинейно по отношению к принимаемому току.

-  Патент AB Clark

В 1942 году Кларк и его команда завершили разработку системы безопасной передачи голоса SIGSALY, которая включала первое использование компандирования в системе PCM (цифровой). [5]

В 1953 г. Б. Смит показал, что нелинейный ЦАП может быть дополнен обратной нелинейностью в конфигурации АЦП последовательного приближения, что упростило конструкцию систем цифрового компандирования. [6]

В 1970 году Х. Канеко разработал унифицированное описание сегментных (кусочно-линейных) законов компандирования, которое к тому времени было принято в цифровой телефонии. [7]

В 1980-х (и 90-х годах) многие производители музыкального оборудования ( Roland , Yamaha , Korg ) использовали компандирование при сжатии данных волновых форм библиотеки в своих цифровых синтезаторах . К сожалению, точные алгоритмы неизвестны, также, если кто-либо из производителей когда-либо использовал схему компандирования, описанную в этой статье. Известно только то, что производители действительно использовали сжатие данных [8] в упомянутый период времени и что некоторые люди называют его «компандированием», хотя на самом деле это может означать что-то еще, например сжатие и расширение данных. [9]Это восходит к концу 80-х, когда микросхемы памяти часто были одним из самых дорогих компонентов в приборе. Производители обычно указывают объем памяти в сжатом виде: например, 24 МБ ПЗУ физической формы сигнала в Korg Trinity на самом деле составляют 48 МБ в несжатом виде. Точно так же платы расширения Roland SR-JV обычно рекламировались как платы на 8 МБ с «эквивалентом содержимого 16 МБ». Неосторожное копирование этой технической информации без упоминания «эквивалентности» часто может вызвать путаницу.

Ссылки [ править ]

  1. ^ WR Bennett, " Спектры квантованных сигналов ", Bell System Technical Journal , Vol. 27, стр. 446–472, июль 1948 г.
  2. ^ Роберт М. Грей и Дэвид Л. Нойхофф, «Квантование», IEEE Transactions по теории информации , Vol. IT-44, № 6, стр. 2325–2383, октябрь 1998 г. doi : 10.1109 / 18.720541
  3. ^ Описание компандирования в беспроводных микрофонах
  4. ^ Патент США , AB Clark, " Электрическая картинка системы передачи ", выданный 1928-11-13, назначена AT & T 
  5. ^ Рэндалл К. Николс и Панос К. Леккас (2002). Безопасность беспроводной сети: модели, угрозы и решения . McGraw-Hill Professional. п. 256 . ISBN 0-07-138038-8. компандирование ab-clark pcm.
  6. ^ Б. Смит, "Мгновенное компандирование квантованных сигналов", Bell System Technical Journal , Vol. 36, май 1957 г., стр. 653–709.
  7. ^ Х. Канеко, "Единая формулировка законов компандирования сегментов и синтез кодеков и цифровых компандоров", Технический журнал Bell System , Vol. 49, сентябрь 1970 г., стр. 1555–1558.
  8. ^ Эрик Персинг , звукорежиссер ( Roland , Spectrasonics), 29 мая 2010 г. https://www.gearslutz.com/board/showpost.php?p=5446278&postcount=130
  9. ^ Дэйв Полич, звукорежиссер, 13 января 2018 г. https://www.gearslutz.com/board/showpost.php?p=13068220&postcount=146

Внешние ссылки [ править ]

  • Компандирование: логарифмические законы, реализация и последствия