Кодирование источника
Кодирование источника
Цель кодирования источника – минимизация среднего числа двоичных знаков, представляющих сообщение (уменьшение избыточности в тексте сообщения).
Этапы кодирования источника аналогового сигнала: дискретизация сигнала по времени, квантование по уровню и «сжатие» сообщения – уменьшение количества знаков в сообщении при сохранении количества информации.
Дискретизация аналогового сигнала.
Спектр реального сигнала бесконечен. Его условно ограничивают частотой fm так, чтобы потеря более высоких частот была несущественна. Дискретизация искажает спектр исходного сигнала из-за наложения (aliasing) боковых лепестков.
Наложение можно устранить, установив, до дискретизации, аналоговый фильтр с полосой пропускания fm и крутым спадом АЧХ. Такие фильтры дороги. Применяют «выборку с запасом» (oversampling): после аналогового фильтра сигнал дискретизируют с высокой частотой порядка 8fm , при которой эффект наложения практически отсутствует, а затем пропускают через цифровой фильтр с крутым спадом АЧХ. Например, в аудиосистеме используют следующую схему:
Квантование сигнала по уровню
В лекции "10 Биологически обработанные напитки из неосветленной сыворотки" также много полезной информации.
Сигнал с большим динамическим диапазоном квантуют неравномерно: шаг квантования слабого сигнала увеличивают, сильного – уменьшают. Для этого используют усилители с нелинейной характеристикой: компрессор в передатчике, компандер в приемнике. Всю процедуру называют компандированием.
Чтобы отношение сигнал/шум не зависело от уровня сигнала, характеристика усилителя F(x) должна иметь крутизну dF/dx=k/x. Этому требованию соответствует логарифмическая характеристика. Применяют разные аппроксимации логарифмической характеристики, непрерывные и кусочно-линейные. В США и Японии применяют μ-закон, в Европе –А- закон:
Телефонный сигнал (полоса 3,4 кГц) дискретизируют с частотой 8 кГц, каждый отсчет дает 8 бит, битовая скорость передачи 64 кбит/с.
Сигнал цветного телевидения (полоса 5 МГц) дискретизируют с частотой 107 Гц, битовая скорость передачи 90 Мбит/c.