PCM (Pulse Code Modulation)

Il primo caso si chiama Companding PCM. La quantizzazione viene fatta campione per campione, l'ampiezza viene confrontata con degli intervalli, di stessa ampiezza, scelti in modo uniforme fra un livello minimo e uno massimo. Quindi tutte le ampiezze comprese in uno stesso intervallo vengono codificate con un unico livello scelto come valor medio dell'intervallo stesso. Bisogna fare attenzione a non saturare, cioè che il segnale non superi troppo facilmente il livello massimo.

Si parla poi di Adaptive PCM. In questo caso gli intervalli non sono uniformi, ma si adattano al segnale in ingresso. Se il segnale  è lento, cioè ha variazioni minime in ampiezza, l'intervallo si ridurrà. Al contrario se il segnale ha ampie escursioni, gli intervalli si amplieranno. Il numero di intervalli è sempre lo stesso! In questo modo è possibile rappresentare, a pari qualità, un segnale con meno livelli rispetto al Companding PCM.

Un ulteriore passo per la compressione è il DPCM, o Differential PCM. In questo caso si quantizza non il campione, ma la differenza tra il campione attuale e quello precedente. Questa tecnica sottointende che il segnale sonoro non ha veloci variazioni di ampiezza e che i campioni sono strettamente correlati.

Ultima tecnica nel campo PCM è chiamata ADPCM. Questa prevede di quantizzare solo la differenza tra il campione predetto e il campione vero, con un notevole risparmio di bit perché la dinamica dei segnali differenza è molto più piccola e quindi è rappresentabile con la stessa precisione. La predizione viene operata sulla somma del campione precedentemente predetto e dell'errore di stima dequantizzato.

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Prestazioni

Per curiosità potete guardare il registratore di suoni di Windows, menù File/Proprietà/Converti dove trovate questi casi più molti altri.

Il cd audio usa il semplice PCM lineare su 16 bit, il che significa:

44100 (campioni al secondo) X 2 (suono stereofonico) X 16 (bit su cui viene codificato)= 1411200 bit/s = 1378 Kbit/s

Per farsi un'idea, questi dati significano che un minuto di musica occupa circa 10 MB di spazio!

Per il segnale di qualità CD l' ADPCM ottiene la massima compressione con 344 Kbit/s. Nella tabella seguente sono riportati anche i casi di qualità telefonica.

Si notino i 64 Kbit/s della telefonia PCM, non vi viene in mente nulla? Se avete l'ISDN, dovreste sapere che vi rende disponibile 128 kbit/s, ed infatti avete due linee telefoniche!

Chi possiede un telefonino GSM, si starà chiedendo a che rate lavora. Ebbene il GSM trasforma il parlato in un flusso dati alla velocità di 13 Kbit/s. E' evidente che non usa queste tecniche! Nella prossima pagina vediamo il prodigio usato dal GSM. :-)

Clicca sulla nota per ascoltare un esempio di PCM a 64 Kbit/s :

        pcm64.mp3 (16 KB)