PCM (pulse code modulation) ; 펄스 부호 변조
PCM은 아날로그 데이터 전송을 위한 디지털 설계이다. PCM 내의 신호들은 바이너리, 즉 논리 1(높음)과 논리 0(낮음)으로 표현되는 오직 두 가지 상태만이 가능하다. 아무리 복잡한 아날로그 파형이 있다해도 이것은 변하지 않는다. PCM을 사용하여 동영상 비디오, 음성, 음악, 원격측정, 그리고 가상 현실 등을 포함한 모든 형태의 아날로그 데이터를 디지털화하는 것이 가능하다.
통신 회로의 아날로그 파형으로부터 PCM을 취득하기 위해, 아날로그 신호의 진폭이 정기적으로 표본 추출된다. 표본 추출 비율 또는 초당 표본의 개수는 아날로그 파형의 최대 주파수의 수 배에 이른다. 각 추출 견본에서 아날로그 신호의 순간 진폭은 미리 결정된 등급, 즉 몇 개의 특유한 값과 가장 가깝도록 사사오입된다. 이 과정을 양자화라고 부른다. 등급의 숫자는 항상 2의 배수가 되는데, 예를 들어, 8, 16, 32, 또는 64 등이다. 이러한 숫자들은 3, 4, 5, 또는 6 개의 비트에 의해 각각 표현될 수 있다. 그래서, PCM의 출력은 일련의 2진수이며, 각각은 2 비트의 멱으로 표현된다.
통신회로의 수신측에서, PCM은 2진수를 다시 같은 양의 등급을 가지는 펄스로 변환한다. 이러한 펄스들은 원래의 아날로그 파형을 복원하기 위해 한층 더 처리된다.
일단 PCM 디지타이즈가 되기 위해서는 아날로그 파형을 샘플링하는 것이 우선입니다.
아날로그 신호를 PAM(pulse amplitude modulation)이라는 과정을 거칩니다.
PAM에서 중요시 되는 것은 샘플링 레이트이구요. 샘플링 레이트에 따라 각 샘플을 추출하여
실수의 Amplitude값을 얻어냅니다. 이 값을 얻어낸후 양자화과정을 거치게 되는데 이과정에서
Amplitude값의 소수부분을 제거하고 비트레이트에 맞춰서 Amplitude값을 얻게 됩니다.
이 과정을 거치고 나면 PCM이 되는 것이죠. 여기에서 한단계 더 나아간 ADPCM의 경우 각 단계의
PCM의 값과 다음 PCM의 값의 차를 구하여 저장하는 방식입니다.
ADPCM
1. 개요
DPCM 방식의 성능 개선을 위해 음성 정보를 국부적으로 고정적인 상태로 취급할수 있는
구간으로 분할해서 신호의 통계적 특성을 구한후, 그에 따른 적용 예측 방식과 적응 양자화
방식을 적용한 것이 ADPCM 임
2. 정의
- ADPCM은 adaptive differential PCM의 약칭으로 정응 DPCM이라함
- DPCM의 적응 예측기와 DM의 적응 양자화기를 도입한 부호화기로 ITU-T에서 권고하는
증속 부호기임
- 표준 PCM에서의 표본당 8비트 부호를 4비트 부호로 줄일수 있음
3. 양자화 계단 크기 결정법
1) 전방향 추정방식
- 양자화 계단크기의 값 계산을 양자화기 입력측에서 수행하며 송신기 부가정보로 그 크기도
전송되어야 함
- 양자화 되지 않는 신호파의 표본값을 저장하 버퍼 필요
- 부호화 과정에서 처리 지연 발생
2) 후방향 추정방식
- 양자화 계단 크기의 값 계산을 양자화기 출력측에서 수행하므로 부가정보 전송이 불필요함
- 표본값 저장용 버퍼나 처리지연이 발생치 않음
- 예측로직에서는 양자화된 펄수값을 기초로 예측 계수들을 조절하며, 이 값에 의해 예측기의
계수들은 최적의 상태 유지
4. 특징
- 과거신호의 샘플값들의 변화에 따라 스탭크기를 변화시킨 양자화기를 사용
- 음성신호의 특징을 이용하여 과거신호에 의한 예측값과 샘플링 값의 차이를 코딩
- 양자기와 예측기를 적용시켜 양자화 잡음 줄임
- PCM과 동일 이상의 음질을 유지하며 전송속도를 32K로 줄일수 있음
- PCM보다 구성이 복잡함
쉽게 말해서 적은 용량으로 음질을 어느정도 유지가능한 "쬐끔" 압축된 WAV입니다.
PCM
음성 정보를 부호화 하는데 개념적으로 가장 많이 사용되는 방식
제한된 대역폭(300~3400Hz)의 음성을 8kHz로 표본화하여 28 레벨로 양자화한 뒤 부호화하여 64kbps로 송신
대역폭의 사용면에서 보면 아날로그 통신 방법보다 훨씬 비 경제적
ADPCM
PCM의 비 경제성을 해결하기 위한 예측, 적응형 부호화 방식
PCM방식으로 녹음한 데이터를 압축하는 방법의 일종