PCM

Z Wikipedii

Masz nowe wiadomości (różnica z poprzednią wersją).

Ten artykuł dotyczy metody przetwarzania sygnałów. Zobacz też: inne znaczenia tego skrótu.

Przebieg analogowy i odpowiadający mu odtworzony przebieg przy 4-bitowym kodowaniu PCM

PCM (ang. Pulse Code Modulation) - to najpopularniejsza metoda reprezentacji sygnału analogowego w systemach cyfrowych. Używana jest w telekomunikacji, w cyfrowej obróbce sygnału (np. w procesorach dźwięku), do przetwarzania obrazu, do zapisu na płytach CD (CD-Audio), i w wielu zastosowaniach przemysłowych.

Metoda polega na reprezentacji wartości chwilowej sygnału (próbkowaniu) w określonych (najczęściej równych) odstępach czasu, czyli z określoną częstością (tzw. częstotliwość próbkowania). Wartość chwilowa sygnału jest przedstawiana za pomocą słowa kodowego, którego wartości odpowiadają wybranym przedziałom kwantyzacji sygnału wejściowego. Przydział zakresu wartości analogowej jednej wartości cyfrowej jest nazywany kwantyzacją sygnału, prowadzi to do pewnej niedokładności (błąd kwantyzacji). Im większa częstotliwość próbkowania i im więcej bitów słowa kodowego reprezentuje każdą próbkę, tym dokładność reprezentacji jest większa, a tak zapisany sygnał jest wierniejszy oryginałowi. Często można dobrać tak częstotliwość próbkowania by częstotliwość Nyquista (połowa częstotliwości próbkowania) była równa najwyższej częstotliwości spośród składowych harmonicznych sygnału - co pozwala na bezstratną informacyjnie zamianę sygnału ciągłego na dyskretny. Liczba poziomów kwantyzacji jest zazwyczaj potęgą liczby 2 (ponieważ do zapisu próbek używane są słowa binarne) i wyraża się wzorem 2ⁿ, gdzie n to liczba bitów przeznaczona na pojedynczą próbkę.

Dźwięk w formacie PCM może być zapisywany z różną częstotliwością próbkowania, najczęściej jest to 8 kHz (niektóre standardy telefonii), 44.1 kHz (płyty CD-Audio), oraz różną rozdzielczością, najczęściej 8, 16, 20 lub 24 bitów na próbkę, może reprezentować 1 kanał (dźwięk monofoniczny), 2 kanały (stereofonia dwukanałowa) lub więcej (stereofonia dookólna).

Reprezentacja dźwięku próbkowana z częstotliwością 44.1 kHz i w rozdzielczości 16 bitów na próbkę (65536 możliwych wartości amplitudy fali dźwiękowej na próbkę) jest uważana za bardzo wierną swemu oryginałowi, ponieważ z matematycznych wyliczeń wynika, iż pokrywa cały zakres pasma częstotliwości słyszalnych przez człowieka oraz prawie cały zakres rozpiętości dynamicznej słyszalnych dźwięków.