Tovarăș
În telecomunicații , în teoria semnalului și în termodinamică , compandarea (cunoscută și sub termenul englezesc companding) este o metodă de atenuare a efectelor dăunătoare ale unui canal cu interval dinamic limitat. Numele este o combinație de comp ression și expansiune.
În timp ce compresia utilizată în înregistrarea audio și altele asemenea depinde de un amplificator controlat de tensiune și, prin urmare, este un proces liniar local (liniar pentru regiuni scurte, dar nu la nivel global), compactarea este neliniară și are loc în același mod ori. de timp. Gama dinamică a unui semnal este comprimată înainte de transmisie și extinsă la valoarea inițială a receptorului.
Circuitul electronic , care face acest lucru este numit un compansor ( de asemenea , numit compander sau compandor) și funcționează prin comprimarea sau extinderea gamei dinamice a unui semnal analogic electronic , cum ar fi un sunet. O varietate constă dintr-un triplet de amplificatoare: un amplificator logaritmic, urmat de un amplificator liniar controlat de tensiune și un amplificator exponențial. Acest triplet are proprietatea că tensiunea sa de ieșire este proporțională cu tensiunea mare de intrare la o putere reglabilă. Companere sunt utilizate în sisteme de sunet concert și în unele sisteme de reducere a zgomotului, cum ar fi dbx și Dolby NR (toate versiunile) .
Compactarea se poate referi și la utilizarea compresiei, unde câștigul este scăzut pe măsură ce nivelurile cresc peste un anumit prag și complementul său, expansiunea , unde câștigul este crescut pe măsură ce nivelurile scad sub un anumit prag.
Utilizarea compactării permite transmiterea semnalelor cu o gamă dinamică mare pe echipamente care au o capacitate de gamă dinamică mai mică. De exemplu, este utilizat în microfoane profesionale fără fir, deoarece intervalul dinamic al semnalului audio al microfonului în sine este mai mare decât intervalul dinamic oferit de transmisia radio. Compactarea reduce, de asemenea, nivelul de zgomot și diafragma din receptor.
Companion este utilizat în sistemele digitale și telefonice, comprimând semnalul înainte de intrarea într-un convertor analog-digital (ADC) și apoi extinzându-l după ieșirea de la un convertor digital-analog DAC. Acest lucru este echivalent cu utilizarea unui ADC neliniar, cum ar fi într-un sistem telefonic purtător T care implementează compensația legii A sau a legii μ . Această metodă este, de asemenea, utilizată în formatele de fișiere digitale pentru un raport semnal / zgomot mai bun (SNR) la rate de biți mai mici. De exemplu, un semnal PCM de 16 biți codat liniar poate fi convertit într-un fișier WAV sau AU , menținând în același timp un SNR decent prin comprimarea înainte de tranziția pe 8 biți și extinderea după o reconversie pe 16 biți. Este de fapt o formă de compresie a datelor audio „cu pierderi”.
Mulți dintre producătorii de echipamente muzicale (Roland, Yamaha, Korg) au folosit compansarea pentru compresia datelor în sintetizatoarele lor digitale. Acest lucru datează de la sfârșitul anilor 1980, când cipurile de memorie au devenit adesea cele mai scumpe părți ale instrumentului. De obicei, producătorii exprimă cantitatea de memorie așa cum este în forma sa comprimată. Deci, de exemplu, ROM-ul cu formă de undă de 24 MB al sintetizatorului Korg Trinity corespunde de fapt cu 48 MB de date. Cu toate acestea, rămâne faptul că unitatea are un ROM fizic de 24 MB. În exemplul cardurilor de expansiune Roland SR-JV, acestea sunt de obicei publicitate ca carduri de 8 MB care conțin „echivalentul conținutului de 16 MB”. Copierea neglijentă a informațiilor și omiterea părții care specifică „echivalent” pot duce adesea la confuzie.
Istorie
Utilizarea compansiunii într-un sistem de transmisie digitală a imaginii a fost patentată de AB Clark de la AT&T în 1928 (înregistrată în 1925): [1]
„În transmiterea imaginilor prin curenți electrici, metoda care constă în trimiterea curenților a variat într-o relație neliniară cu valorile luminoase ale elementelor succesive ale imaginii care urmează a fi transmise și în primirea și expunerea elementelor corespunzătoare ale o suprafață sensibilă la lumină a variat într-o relație inversă neliniară cu curentul primit. " |
| ( Brevet de AB Clark ) |
În 1942, Clark și echipa sa au terminat sistemul sigur de transmisie vocală SIGSALY , care a inclus prima utilizare a compensării într-un sistem PCM (digital). [2]
În 1953, B. Smith a arătat că un DAC neliniar ar putea duce la neliniaritate inversă într-o configurație ADC prin aproximare succesivă, simplificând proiectarea sistemelor digitale de compactare. [3]
În 1970, H. Kaneko a dezvoltat o descriere uniformă a legilor de compactare segmentară (liniară în bucăți) care au fost adoptate acum în telefonia digitală. [4]
Notă
- ^ ( EN ) US1691147 , United States Patent and Trademark Office , Statele Unite ale Americii. , AB Clark, „ Sistem electric de transmitere a imaginii ”, emis la 11-13-1928, atribuit AT&T.
- ^ Randall K. Nichols și Panos C. Lekkas, Wireless Security: Models, Threats, and Solutions , McGraw-Hill Professional, 2002, ISBN 0-07-138038-8 .
- ^ B. Smith, "Instantaneous Companding of Quantized Signals", Bell System Technical Journal , Vol. 36, mai 1957, pp. 653-709.
- ^ H. Kaneko, "A Unified Formulation of Segment Companding Laws and Synthesis of Codecs and Digital Compandors", Bell System Technical Journal , Vol. 49, septembrie 1970, pp. 1555–1558.