(优选)第三讲脉冲编码调制
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脉冲编码调制* 脉码调制(Pulse Code Modulation)。
是一种对模拟信号数字化的取样技术,将模拟语音信号变换为数字信号的编码方式,特别是对于音频信号。
PCM 对信号每秒钟取样8000 次;每次取样为8 个位,总共64 kbps。
取样等级的编码有二种标准。
北美洲及日本使用Mu-Law 标准,而其它大多数国家使用A-Law 标准。
* PCM主要经过3个过程:抽样、量化和编码。
抽样过程将连续时间模拟信号变为离散时间、连续幅度的抽样信号,量化过程将抽样信号变为离散时间、离散幅度的数字信号,编码过程将量化后的信号编码成为一个二进制码组输出。
相关概念:所谓抽样,就是对模拟信号进行周期性扫描,把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。
所谓量化,就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散,即用一组规定的电平,把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。
所谓编码,就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。
脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation)。
)Claude E. Shannon于1948年发表的“通信的数学理论”奠定了现代通信的基础。
同年贝尔实验室的工程人员开发了PCM技术,虽然在当时是革命性的,但今天脉冲编码调制被视为是一种非常单纯的无损耗编码格式,音频在固定间隔内进行采集并量化为频带值,其它采用这种编码方法的应用包括电话和CD。
PCM主要有三种方式:标准PCM、差分脉冲编码调制(DPCM)和自适应D PCM。
在标准PCM中,频带被量化为线性步长的频带,用于存储绝对量值。
在DPCM中存储的是前后电流值之差,因而存储量减少了约25%。
自适应DPCM改变了DPCM的量化步长,在给定的信造比(SNR)下可压缩更多的信息。
希望我的回答对你有用biwaywbdk2009-08-18 23:02:50FANUC数控系统的操作及有关功能(北京发那科机电有限公司王玉琪)发那科有多种数控系统,但其操作方法基本相同。
脉冲编码调制PCM原理PCM是实现语音信号数字化的一种方法一、语音信号的数字化语音信号是连续变化的模拟信号,实现语音信号的数字化必须经过抽样、量化和编码三个过程。
1 抽样把连续信号变为时间轴上离散的信号的过程称为抽样抽样必须遵循奈奎斯特抽样定理,离散信号才可以完全代替连续信号。
低通连续信号抽样定理内容:一个频带限制在赫内的时间连续信号,若以的间隔对它进行等间隔抽样,则将被所得到的抽样值完全确定。
语音信号经过抽样变成一种脉冲幅度调制(PAM)信号。
2 量化把幅度连续变化的模拟量变成用有限位二进制数字表示的数字量的过程称为量化。
量化误差:量化后的信号和抽样信号的差值。
量化误差在接收端表现为噪声,称为量化噪声。
量化级数越多误差越小,相应的二进制码位数越多,要求传输速率越高,频带越宽。
为使量化噪声尽可能小而所需码位数又不太多,通常采用非均匀量化的方法进行量化。
非均匀量化根据幅度的不同区间来确定量化间隔,幅度小的区间量化间隔取得小,幅度大的区间量化间隔取得大。
非均匀量化的实现方法有两种:一种是北美和日本采用的μ律压扩,一种是欧洲和我国采用的A律压扩。
在PCM-30/32通信设备中,采用A律13折线的分段方法,具体是:Y轴均匀分为8段,每段均匀分为16份,每份表示一个量化级,则Y轴一共有16×8=128个量化级。
;X轴采用非均匀划分来实现非均匀量化的目的,划分规律是每次按二分之一来进行分段。
13折线示意图如下:由于分成128个量化级,故有7位二进制码(27=128),又因为Y轴有正值和负值之分,需加一位极性码,故共有8位二进制码。
3 编码在实际的PCM设备中,量化和编码是一起进行的。
通信中采用高速编码方式。
编码器分为逐次反馈型、折叠级联型和混合型三种,在PCM-30/32通信设备中通常采用逐次反馈型的编码器。
二时分复用所谓时分复用,是将某一信道按时间加以分割,各路信号的抽样值依一定的顺序占用某一时间间隔(也成时隙),即多路信号利用同一信道在不同的时间进行各自独立的传输。
脉冲编码调制pcm的工作原理
嘿呀!今天咱们就来好好聊聊脉冲编码调制PCM 的工作原理呢!
首先呀,咱们得搞清楚啥是脉冲编码调制PCM ?哎呀呀,简单来说,PCM 就是一种把模拟信号转换成数字信号的技术哟!那它到底是咋工作的呢?
第一步呢,就是采样啦!哇塞,采样这一步可重要了呢!就好像我们从连续的时间流里,挑出一些关键的时刻来观察。
比如说,每隔一段时间就取一个值,这个时间间隔可不能随便选哟!要是选得不对,那得到的数字信号可就不准确啦!那采样频率应该怎么选呢?哎呀呀,这就得根据信号的最高频率来决定啦!一般来说,采样频率得是信号最高频率的两倍以上呢,这叫啥?这就叫奈奎斯特采样定理呀!
接下来是量化!嘿,量化这一步也不简单呢!采样得到的值还是连续的,得把它们变成有限个离散的值才行。
这就好像把一个范围划分成一格一格的,每个值都落到其中一格里面。
那量化的精度怎么决定呀?精度越高,数字信号就越能接近原始的模拟信号,但同时数据量也会变大哟!
然后就是编码啦!哇哦,编码就是把量化后的数值用二进制代码表示出来。
这就像是给每个数值都起了一个独特的“名字”。
不同的编码方式会影响数据的传输效率和纠错能力呢!
哎呀呀,你说PCM 工作原理咋就这么神奇呢?它让我们能在数字世界里准确地传输和处理模拟信号呀!比如说,在电话通信中,我们的声音就是通过PCM 技术转换成数字信号,然后在网络中传输的
呢!
还有哦,在音频和视频的处理中,PCM 也发挥着巨大的作用呀!没有它,咱们怎么能听到清晰的音乐,看到流畅的视频呢?
总之呀,脉冲编码调制PCM 的工作原理虽然有点复杂,但真的是太重要啦!它让我们的通信和多媒体世界变得更加精彩呢!。
脉冲编码调制PCM原理PCM原理与在电力通信中的应用PCM(Pulse Code Modulation) 脉码调制是实现语音信号数字化的一种方法。
是对模拟信号数字化的取样技术,将模拟语音信号变换为数字信号的编码方式,特别是对于音频信号。
PCM 对信号每秒钟取样8000 次;每次取样为8 个位,总共64 kbps。
取样等级的编码有二种标准。
北美洲及日本使用Mu-Law 标准,而其它大多数国家使用A-Law 标准。
一.PCM基本工作原理数字程控调度机PCM脉码调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。
脉码调制就是对模拟信号先抽样,再对样值幅度量化、编码的过程,国际标准化的PCM码组(电话语音)是用八位码组代表一个抽样值。
编码后的PCM 码组,经数字信道传输,在接收端,用二进制码组重建模拟信号,在解调过程中,一般采用抽样保持电路。
预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300-3400Hz左右,所以预滤波会引入一定的频带失真。
1 抽样(Samping)抽样是把模拟信号以其信号带宽2倍以上的频率提取样值,变为在时间轴上离散的抽样信号的过程。
例如,话音信号带宽被限制在0.3~3.4kHz内,用8kHz的抽样频率(fs),就可获得能取代原来连续话音信号的抽样信号。
对一个正弦信号进行抽样获得的抽样信号是一个脉冲幅度调制(PAM)信号。
对抽样信号进行检波和平滑滤波,即可还原出原来的模拟信号。
抽样必须遵循奈奎斯特抽样定理,离散信号才可以完全代替连续信号。
低通连续信号抽样定理内容:一个频带限制在赫内的时间连续信号,若以的间隔对它进行等间隔抽样,则将被所得到的抽样值完全确定。
语音信号经过抽样变成一种脉冲幅度调制(PAM)信号。
取样是应注意以下几点:a取样矩形脉冲要尽量窄,尽可能接近瞬时取样过程;b为了保证在接受端能满意的恢复出信息,取样速率必须大于最高频率的两倍;c为了使输出的信息成为合格的信息限带信号,在取样以前,先经过一个上限为W的低通滤波器,以便)(tm中所包含的高于W的那些谐波成分。
下面主要以语音信号为例,介绍PCM 原理:一、语音信号的数字化大家都知道,语音信号是模拟信号,而数字程控交换机内部交换的却是数字信号,那么如何使模拟的语音信号数字化,可采用脉冲编码调制的方法,即PCM 。
我们知道,模拟信号数字化称为模/数(A/D )变换,而把数字信号还原成模拟信号称为数/模(D/A )变换,综合A/D 和D/A 的一般步骤,图1给出了PCM 通信的简单模型。
图1 PCM 通信的简单模型 (一)抽样语音信号在时间上是连续的,经过抽样后变成时间上离散的信号。
简单的说,抽样就是将模拟信号在时间上离散的过程。
抽样上每隔一定的时间间隔T ,在抽样器上接发送端接收端A/D 变换 D/A 变换入一个抽样脉冲,通过抽样的脉冲去控制抽样器的开关电路,取出话音信号的瞬间电压值,即样值。
如图2所示,抽样后的信号称为抽样信号,显然,它可以看作按幅度调制的脉冲信号,即PAM 信号,其幅度的取值仍是连续的,不能用有限个数字来表示,因此抽样值仍是模拟信号。
图2 语音信号的抽样语音信号抽样后信号所占用的时间被压缩了,这是时分复用技术的必要条件。
关于这一点将在本节课第三个内容讲解,但是,用抽样信号代替原信号必须要满足抽样定理,否则样值不能够完全表征原信号。
f(t)t tt抽样脉冲抽样定理:对于一个具有有限带宽的模拟信号f(t),其最高频率分量为fm ,则当抽样频率fs ≥2fm 时,样值可以完全表征原信号。
我们的语音信号频率在300-3400HZ之间,根据抽样定理,抽样频率fs=2x3400=6800HZ,为了留一定的防卫带,ITU(International Telecommunications Union,国际电信联)盟规定的抽样频率为:fs=8000HZ,抽样周期为T=1/8000=125μs。
(二)量化抽样后的信号,其幅度的取值仍是无限多个,是连续的,在幅度上离散化抽样信号,就是量化。
简单的说,量化就是将抽样信号在幅度上离散化的过程。
脉冲编码调制基本原理
“哇,这声音咋这么清楚呢?”我好奇地问同桌。
同桌耸耸肩说:“我也不知道呀!”嘿,这就让我想起了一个超厉害的东西——脉冲编码调制。
咱先说说这脉冲编码调制是啥玩意儿吧。
它就像一个神奇的魔法师,能把声音、图像啥的变得超级清晰。
它有几个关键部件呢,就像一个小团队在合作。
有采样器,这就好比一个小侦探,把声音或者图像的瞬间状态给抓住。
还有量化器,像是个严格的老师,给那些抓住的状态分分类,分成不同的等级。
最后是编码器,它就像个密码高手,把分好类的东西变成数字密码。
那它的工作原理是啥呢?就像我们画画一样,先把一个大画面分成很多小格子,每个小格子就是一个采样点。
然后给每个小格子里的颜色定个级别,这就是量化。
最后把这些级别用数字表示出来,这就是编码啦。
比如说声音吧,高的声音就是颜色深的小格子,低的声音就是颜色浅的小格子。
那这脉冲编码调制在生活中有啥用呢?有一天,我和爸爸妈妈一起看电视。
电视里的声音可清楚了,就像人在我们身边说话一样。
这就是脉冲编码调制的功劳呀!要是没有它,那声音可能就会乱七八糟的,听都听不清楚。
手机通话也离不开它呢!我们打电话的时候,声音能清楚地传到对
方耳朵里,这都是因为有脉冲编码调制在帮忙。
脉冲编码调制可真是太厉害了!它就像一个默默无闻的英雄,让我们的生活变得更加美好。
它让我们能听到清晰的音乐,能和远方的人愉快地通话。
我觉得它就像一个魔法棒,给我们的生活带来了好多惊喜。
我真希望自己也能像脉冲编码调制一样,成为一个能给大家带来帮助的小英雄。