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将模拟数据编码为数字信号的最常见方法是脉冲编码调制,简称脉码调制(Pulse Code Modulation, PCM)。脉码调制是以采样定理为基础的。从数学上可以这样说明采样定理:若对连续变化的模拟信号进行周期性采样,只要采样频率等于或大于有效信号最高频率的两倍,则采样信息包含原信号的全部信息。再利用低通滤波器可以从这些采样中重新构造出原始信号。
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式中:Fs(即1/Ts)为采样频率;Fmax为原始信号的最高频率;Bs(=Fmax-Fmin)为原始信号的带宽。
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PCM编码过程包括采样、量化和编码3个步骤,如下图所示。
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每隔一定的时间对连续模拟信号进行采样,得到的信号就成为一组"离散"的脉冲信号序列,这种方式称为脉冲幅值调制(Pulse Amplitude Modulation, PAM)。
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量化是一个分级过程,把采样所得到的PAM脉冲按量级比较,并且"取整",这样脉冲序列就成为数字信号了。
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表示采样序列量化后的量化幅度,它用一定位数的二进制码表示。如果有N个量化级,那么就应当有log2N位二进制数码。
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例如,声音数据频率一般在4000Hz以下,那么只要8000次/s的采样就可以完整地表示声音信号的特征。目前,在语音数字化脉冲调制系统中,通常分为128个量级,即用7位二进制数码表示。PCM编码的数据率为8000×7=56kb/s。
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