Кодирование с разделением на полосы

Кодер с разделением на полосы представляет собой один из видов кодера, в котором используется анализ входного сигнала в частотной области вместо анализа во временной области, как в описанных выше кодерах. Как показано на рис. 3.39, этот кодер сначала делит спектр входного сигнала на отдельные полосы с помощью блока полосовых фильтров. Каждый сигнал, прошедший через каждую из относительно узких полос, кодируется раздельно при помощи адаптивных ИКМ (АИКМ)-кодеров. Если применяется ИКМ-кодирование с мгновенным компандированием, то для всех полос может быть использован единственный кодер. Однако, чтобы минимизировать скорость передачи, для каждой полосы используется адаптивный кодер. После того как сигнал в каждой из полос закодирован, индивидуальные цифровые потоки объединяются для передачи к декодеру, где они разделяются, декодируются и смешиваются для восстановления входного сигнала.

Рис. 3.39. Структурная схема кодера с разделением на полосы

Раздельное кодирование каждой полосы имеет преимущества по нескольким причинам. Во.-первых, за счет использования раздельной адаптации в каждой полосе можно подстроить размеры шагов квантования в соответствии с уровнем энергии в каждой полосе. В полосах, содержащих относительно высокие уровни энергии, может осуществляться относительно грубое квантование. Таким образом, спектр шума квантования подгоняется под мгновенный спектр сигнала. В смысле восприятия речи это свойство является весьма желательным, так как позволяет речевому сигналу маскировать шум квантования. (Человеческое ухо воспринимает речь, измеряя уровень мгновенной энергии в отдельных частотных полосах. Отсюда относительно низкий уровень шумов в полосе, не содержащей энергии речи, воспринимается в большей степени, чем больший уровень шума в полосе со значительной энергией речи.)

Вторым достоинством кодирования с разделением на полосы является то, что скорость передачи (качество) для каждой из полос может быть оптимизирована в соответствии со степенью воздействия каждой отдельной полосы на восприятие. В частности, относительно большое число разрядов на дискрет может быть использовано для низких частот, где это важно для сохранения основного тона и структуры формант гласных и звонких согласных звуков. На высоких частотах, однако, можно использовать меньшее число разрядов на дискрет, поскольку шумоподобные глухие звуки не требуют сопоставимого качества воспроизведения.

Как сообщалось в [7], кодеры с разделением на полосы обеспечивают значительное уменьшение скорости передачи по сравнению с более общими и простыми алгоритмами кодирования: адаптивными ДМ и ДИКМ. В частности, сообщается, что для кодеров с разделением на полосы и скоростью передачи 16 кбит/с восприятие речи эквивалентно восприятию для ДИКМ-кодеров с адаптацией и скоростью передачи 22 кбит/с. Сообщается также, что кодер с разделением на полосы и скоростью передачи 9,6 кбит/с эквивалентен ДМ-кодеру с адаптацией и скоростью передачи 19,5 кбит/с. С подробным описанием и анализом характеристик кодирования с разделением на полосы можно ознакомиться в [33].

Рабочие параметры линии связи и каналов В теории связи величина сигнала характеризуется относительными величинами. Относительная величина сигнала называется уровнем