Что такое кодирование

После того как результат измерения аналогового сигнала был преобразован методом дискретизации в дискретное число, это дискретное число должно быть представлено в битовой форме, то есть преобразовано в кодовый набор, имеющий несколько разрядов.

Устройство, которое преобразует или переводит дискретизированный сигнал, получило название устройства кодирования, или просто кодера. Устройство, установленное в приемной части канала и производящее обратное преобразование (переводит битовый код в число), получило название декодера. Комбинированное устройство, включающее оба типа вышеназванных и необходимое для системы двухстороннего действия, получило название кодека (аббревиатура от слов кодер и декодер).

Устройство кодирования (или просто кодер) переводит квантизированный сигнал в цифрой код для выбранной системы счисления. Декодер переводит код системы счисления обратно в аналоговый эквивалент.

Линейный кодер.В простейшем виде кодирование позволяет получить выходной сигнал, который связан линейной функцией с входным сигналом. Графически зависимость величины входного сигнала от выходного представлена на рис. 6.19.

Рис. 6.19.Линейное кодирование

Если величина входного дискретного сигнала равна единице в десятичной системы счисления, то выходной сигнал кодера будет соответствовать числу 001 в двоичной системе счисления.

Когда значение входного сигнала равно десятичной двойке, то выходной сигнал будет представлен в виде двоичного числа 010. И так далее. Эта схема очень проста для понимания. Она используется в ряде современных коммерческих систем телефонной связи и современных цифровых записывающих систем для высококачественного воспроизведения звуковых записей.

Каждому уровню дискретного сигнала сопоставлен индивидуальный 8-разрядный код. Семь разрядов (битов) кода предназначены для выражения уровня сигнала, а восьмой разряд — для идентификации его знака.

Количество разрядов в выходном сигнале кодера зависит от количества интервалов (или полос) дискретизации в схеме квантования. Количество интервалов по мере добавления количества разрядов в коде увеличивается пропорционально значению степени числа 2, как это продемонстрировано в табл. 6.2.

Таблица 6.2.Зависимость количества интервалов (полос) дискретизации от количества разрядов в коде

Так как сигнал необходимо дискретизировать как с положительной, так и отрицательной полярностью, то один из разрядов кода должен быть использован для обозначения знака. По этой причине количество интервалов дискретизации снижается (пропорционально значению степени числа 2), поэтому для восьмиразрядного кода будет возможным использование только 128 интервалов, так как один разряд из восьми необходимо использовать для идентификации знака сигнала. Количество разрядов в кодовой группе для требуемого количества интервалов определяется в соответствии с выражением:

n = log2(2*N),

где n — количество разрядов, а N — количество интервалов. Величина N увеличена на множитель 2, чтобы учесть дополнительный разряд для обозначения знака. Например, для 64 интервалов количество требуемых разрядов n составит:

n = log2(2*N);

n = log2(128);

n = 7 разрядов.