外圓磨床

[拼音]：xinyuan bianma jishu

[英文]：information source coding

將訊息或其特徵訊號經取樣變換為數字程式碼的技術。訊息（信源訊號）一般為連續變化的模擬量，若直接用這連續變化的訊號進行調製、傳輸，則稱為模擬通訊;若經編碼變為數字程式碼後再調製、傳輸，則稱為數字通訊。編碼技術廣泛應用於數字通訊領域。

信源編碼通常按訊號性質或按訊號處理域的不同來分類。按訊號性質分，有語言訊號編碼、影象訊號編碼、傳真訊號編碼等；按訊號處理域分，有波形編碼（或時域編碼）和參量編碼（或變換域編碼）兩大類。常見的脈碼調製(PCM)和增量調製（DM或墹M）等屬於波形編碼，各種型別的聲碼器屬於參量編碼。

數字訊號的特點是在有限時間段僅具有有限種程式碼，而模擬訊號或其特徵訊號在有限時間段上有無限種狀態。這樣，編碼首先應在時間和幅度上以有限的離散值來表徵，繼而用數字程式碼來表示這離散值。這就是實現編碼所需的三個環節，即取樣、量化和碼化(圖1)。

取樣定理

若訊號f(t)為連續時間函式，其最高頻率分量為fmax時，它可用時間間隔為Ts(Ts≤1/2fmax)的樣點序列來表示。在這樣點序列的頻譜中含有原f(t)訊號分量，並可復原f(t)訊號。如圖2所示，可用ɑ、b、c、…離散值來表徵f(t)訊號。

幅度量化

在給定訊號幅度範圍內劃分若干層，落入各層的瞬時訊號分別用其對應的量化電平（圖2中取樣點a、b、c、 d、e、f、g所對應的量化電平分別為 5、7、8、6、5、5、6）表示，這時量化後的訊號幅度具有有限個離散值。量化由於是以其近似值表徵原幅度而帶來誤差，這誤差的均方值稱為量化噪聲，它是衡量編碼質量的重要指標。取樣、量化和數碼化如圖2。幅度量化用量化特性表示，它給出壓縮器(或擴張器)輸入電平和輸出電平之間的關係。量化特性有均勻量化和非均勻量化兩種，前者又稱為線性量化，後者又稱為非線性量化。均勻量化的分層間隔為等間隔，它適於幅度均勻分佈的訊號（如多路載波訊號）；對各種非均勻分佈訊號，可找到對應的最佳量化特性，其特點是在概率密度大的區域分層間隔小，反之分層間隔大。

常用位元率和量化信噪比來說明信源編碼的技術規格。位元率是指編碼後訊號每秒所用位元(bit)數。例如，電話訊號取樣頻率取8千赫，每一樣值編8位二進碼，這時電話訊號位元率為64千位元／秒。位元率反映傳輸時所需頻頻寬度。量化信噪比是用分貝表示的訊號功率與量化噪聲功率化，它與訊號電平有關。隨著數字訊號處理技術和大規模積體電路的發展，編碼技術在壓縮位元率方面很受重視，較為普遍的措施是採用自適應量化和自適應預測技術。自適應量化是使量化器的分層電平隨訊號短時能量而作自適應調整，使訊號能在較大範圍內處於最佳量化狀態，從而獲得壓縮增益。預測是利用過去樣值對當前樣值作預測，常用的是線性預測（見線性預測編碼），其關係式可表示為

塻＝ɑ1xn-1+ɑ2xn-2+…+ɑmxn-m

＝

ɑixn-i

式中塻為當前樣值的預測值；xn-i為過去第 i時刻的樣值；ɑi為過去第i時刻的預測係數，其值由訊號統計特性按一定準則來確定。若ɑi為常量，則這時的預測稱為固定預測；若ɑi隨訊號短時統計特性作調整，則這時的預測稱為自適應預測。有了預測值之後，只需要傳輸訊號與預測之差值，這樣就可在接收端恢復原訊號，從而可實現編碼位元率的壓縮。

在電話訊號編碼中，可採用基音預測技術進一步壓縮位元率；在影象編碼中利用相鄰幀的相關性進行預測，稱為幀間預測技術。這些都是較為有效的預測方法。在高質量訊號（如廣播節目、錄音訊號）的傳輸、錄音和轉錄中，為獲得高保真度已採用高位元率編碼訊號。這比用其他方法簡便有效。

信源編碼技術隨著數字化技術的推廣應用已普遍用於通訊、測量、計算機應用和自動化系統中。各種位元率的單片積體電路和混合積體電路已得到廣泛採用。

參考書目

N. S. Jayant-PeterNoll，DigitalCodingof Waveforms， PrenticeHallInc.，Englewood Cliffs， New Jersey，1984.