2.2.5. Адаптивная дифференциальная импупьсно-кодовая модуляция (АДИКМ]

Гибридную форму аналого-цифрового преобразователя, в которой сочетаются дифференциальные свойства дельта-модулятора и двоичное представление чисел, характерное для ИКМ, можно получить, описывая ошибку аппроксимации не одноразрядными, а многоразрядными числами [54, 93]. Рассмотрим, например, применение 3-разрядного кода. В этом случае информация о величине ошибки передается одним из восьми чисел, что обеспечивает гораздо более высокое разрешение по сравнению с простой схемой, где определялся только знак ошибки. Однако для поддержания скорости создания информации на прежнем уровне частоту дискретизации необходимо понизить в три раза.

Главное преимущество АДИКМ состоит в том, что адаптация на каждом интервале дискретизации производится на основании большего количества информации. Так, в упомянутом примере величина ошибки может попадать в один из четырех диапазонов (плюс знак). Каждому из этих диапазонов можно сопоставить масштабный множитель, служащий для адаптивного изменения шага квантования. Для речевых сигналов обычно применяются множители 0,9; 0,9; 1,25; 2. Так, если предшествующее двоичноо число имело вид 101, то на следующем интервале дискретизации шаг квантования будет уменьшен до 0,9 от прежней величины. Если же поступило число 111, что указывает на недостаточную скорость изменения выходного сигнала, размер шага будет увеличен в два раза. В зависимости от статистических свойств входного сигнала могут применяться и другие множители. Схемы с запоминанием более чем одного предшествующего числа, по всей видимости, еще не изучались.

Преобразователи с АДИКМ подробно исследовались применительно к речевым сигналам, причем для сравнения был взят преобразователь с ИКМ и безынерционным сжатием характеристики. По критерию минимальной мощности ошибки квантования АДИКМ лучше ИКМ примерно на 1,5 разряда. Прослушивания, однако, показали, что выигрыш близок к 2,5 разряда. Сигнал с 4-разрядной АДИКМ оценивался выше, чем сигнал с 6-разрядной логарифмической ИКМ, но ниже, чем сигнал с 7-разрядной логарифмической ИКМ [56]. Снижение скорости создания информации составляло (по крайней мере для речевых сигналов) ~40%.

Данных по применению АДИКМ в системах (восороизведения музыки нет, но, основываясь на измерениях, проведенных с синусоидальными сигналами, можно сделать некоторые выводы.

Сигнал частоты 800 Гц был пропущен через 4-разрядный преобразователь с АДИКМ, имеющий полосу шириной 2,8 кГц; отношение получилось равным 20 дБ. По этим данным можно оценить характеристики преобразователя применительно к музыке, для чего необходимо учесть коэффициент 9 дБ/октава, относящийся к увеличению частоты дискретизации, и учитывающий расширение полосы. Тогда 8-разрядный преобразователь с АДИКМ при частоте дискретизации 50 кГц должен обеспечить для сигнала с частотой 800 Гц в полосе 15 кГц отношение равное 64 дБ. Скорость создания информации, равная 0,4 Мбит/с, сравнима или даже меньше соответствующей скорости в системе с 10-разрядной ИКМ с плавающей запятой, где два разряда задают масштаб шкалы, а частота дискретизации равна 35 кГц. Можно ожидать дальнейшего улучшения характеристик при использовании в алгоритме адаптации более одного предшествующего отсчета. Однако в силу происходящего при этом усложнения аппаратуры пока неясно, будет ли такой способ применяться на практике.