Оцифровывание голоса

Для качественной передачи голоса в методе РСМ используется частота кванто­вания амплитуды звуковых колебаний в 8000 Гц. Это связано с тем, что в анало­говой телефонии для передачи голоса был выбран диапазон от 300 до 3400 Гц, который достаточно качественно передает все основные гармоники собеседни­ков. В соответствии с теоремой Найквиста—Котельпикова для качественной пе­редачи голоса достаточно выбрать частоту дискретизации, в два раза превышаю­щую самую высокую гармонику непрерывного сигнала, то есть 2 х 3400 = 6800 Гц. Выбранная в действительности частота дискретизации 8000 Гц обеспечивает не­который запас качества. В методе РСМ обычно используется 7 или 8 бит кода для представления амплитуды одного замера. Соответственно, это дает 127 или 256 градаций звукового сигнала, что оказывается вполне достаточным для каче­ственной передачи голоса.

При использовании метода РСМ для передачи одного голосового канала необхо­дима пропускная способность 56 или 64 Кбит/с в зависимости от того, каким ко­личеством битов представляется каждый замер. Если для этих целей применя­ется 7 бит, то при частоте передачи замеров в 8000 Гц получаем:

8000 х 7 - 56000 бит/с или 56 Кбит/с.

А для случая 8 бит:

8000 х 8 = 64000 бит/с или 64 Кбит/с.

Стандартным является цифровой канал 64 Кбит/с, который также называется элементарным каналом цифровых телефонных сетей.

Передача непрерывного сигнала в дискретном виде требует от сетей жесткого со­блюдения временного интервала в 125 мкс (соответствующего частоте дискрети­зации 8000 Гц) между соседними замерами, то есть требует синхронной переда­чи данных между узлами сети.

При отсутствии синхронности прибывающих замеров исходный сигнал восста­навливается неверно, что приводит к искажению голоса, изображения или дру­гой мультимедийной информации, передаваемой по цифровым сетям. Так, иска­жение синхронизации в 10 мс может привести к эффекту «эха», а сдвиги между замерами в 200 мс приводят к невозможности распознавания произносимых слов.

В то же время потеря одного замера при соблюдении синхронности между остальны­ми замерами практически не сказывается на воспроизводимом звуке. Это происходит за счет сглаживающих устройств в цифро-аналоговых преобразователях, работа кото­рых основана на свойстве инерционности любого физического сигнала — амплитуда звуковых колебаний не может мгновенно измениться на большую величину.

На качество сигнала после ЦАП влияет не только синхронность поступления на его вход замеров, но и погрешность дискретизации амплитуд этих замеров. В тео­реме Найквиста—Котельникова предполагается, что амплитуды функции изме­ряются точно, в то же время использование для их хранения двоичных чисел с ограниченной разрядностью несколько искажает эти амплитуды. Соответственно искажается восстановленный непрерывный сигнал, что называется шумом дис­кретизации (по амплитуде).