“根據我的經驗和一些試驗計算,通話要達到讓人滿意的程度,信噪比應該大于26dB,而要達到這一效果,結合語音信號高達40dB的動態范圍,我們能夠計算出,如果采用均勻量化和線性編碼,碼長將達到11位才能滿足要求!”
11位,看起來好像不是太多,但是在時分復用系統里,這是難以接受的,分配的時隙本來就短,這么長的碼,傳輸起來是有困難的。
而且對于編解碼電路來說,11位的碼長就意味著有2048個級別!對于現在的電路來說,實在是有些困難了。
到這個時候,剛才還覺得簡單的大家,才意識到了問題的嚴重性,理論好像很簡單,但是一旦落到實處,才發現之所以一直在這方面毫無頭緒,不是沒有原因的。
理論簡單,實際上要求卻很麻煩。
“咦?這就麻煩了…”有人咬著筆桿子。
想要分出2048個級別,這種精度的AD和DA電路,對于現在來說有點要求過高了,就算是到了幾十年后,也曾經有一段時間,10位的AD就能夠算得上是高精度AD器件,普遍用的都是8位的AD。
這下子,就連暫時不考慮時分復用,因此對于碼長沒有太高要求的軍通所的同志,也笑不出來了,別說碼長不長,先說你弄得出這個碼不!
想了半天,不得要領:“高總工,那這個問題怎么解決?”
高振東笑道:“剛才我說到了,是在均勻量化的條件下,情況是這樣…”
有位同志明白了一點點:“高總工,你的意思是非均勻量化,可以解決問題?”
高振東點了點頭。
但是這個非均勻量化要怎么搞?或者說,非均勻量化的好處是什么?這個好處是怎么來的,根本不知道,不知道這一點,自然也就沒法去思考這種辦法到底要怎么操作。
高振東道:“其實信噪比這個東西,在信號里也是分段的,對于小信號來說,同樣的噪聲下,信噪比會低,但是同樣的噪聲,對于大信號來說,信噪比就大很多了,你們不妨往這個方向思考一下。”
“信噪比…同樣的噪聲…對啊,不論是白噪聲還是量化噪聲,基本上都是在一個范圍內不會偏離太多的…非均勻量化…高總工,你的意思是,對于小信號段,給它更多的分級,大信號段,給它分級少一些,這樣雖然不均勻,但是根據你剛才的理論計算,小信號這一段的量化噪聲信噪比會增大,大信號本來就不怎么受影響,就不管它!”
軍通所的一位同志,想了半天,好像是摸著門道了,非常興奮的把自己的想法說了出來。
他的話非常拗口和晦澀難懂,但是大部分同志還是聽懂了。
高振東還沒說話,其他同志都叫了起來。
“對啊,哪一段情況比較惡劣,我們就照顧哪一段。”
“這算是照顧老弱病殘,看來做好人好事果然是有道理的。”
“這想法絕了!我是真想不到。”
高振東這才點了點頭:“嗯,大致就是這么個意思。”
這位同志想了想,卻又有點傻眼,這樣對于AD/DA電路來說,難度可就太大了,不均勻采樣量化編碼,AD/DA電路得判斷信號處于哪一段,然后切換不同的量化加權,這電路聽起來好像也不比11位AD/DA簡單到哪里去。
而且這種非均勻,必然不是簡單的分成兩段,而是分成很多段,這AD電路想想都頭皮發麻!
看著大家對著這個難度頗高的AD/DA電路發愁,高振東笑了。
“同志們,我們轉換轉換思路,我們先把信號處理好,再讓數模電路去進行轉換。”
“處理好?怎么處理?”
“我們在信號進入AD/DA電路之前,先進入一個信號預處理電路,這個預處理電路在AD這頭,我們叫它壓縮電路,它的功能,是對信號進行改變。小信號放大,大信號不變,其輸入輸出特性曲線是一條上凸的曲線,這樣一來,結合普通AD,信號就自然被非均勻量化了。”
高振東在黑板上把圖畫了出來,隨著一條條線條,加上高振東的解釋,大家算是明白了這是個什么東西了。
絕妙的主意!
“妙啊!把AD從非均勻的工作中解放出來,非均勻的預處理,交給壓縮電路,這樣電路的復雜性沒有太大的增加!”
“這就和非均勻量化這種手法一樣,跳出原有框架,另辟蹊徑,巧妙的達到目的!”
“那想來語音復現那邊,在進DA之前,就要進入擴張電路吧…”
“你怎么想的,在進DA之后才進擴張電路,否則還是數字信號你怎么個擴張法。”
“誒,對對對,是我傻了…”
“…”眾人一邊討論,一邊對高振東的奇思妙想佩服得五體投地,難怪剛才高總工問“簡不簡單?”,原來真正麻煩的,在這些地方。但是這些麻煩卻又被他解決得非常漂亮,代價也不高。
見他們都理解得差不多了,高振東道:“大家可以用剛才我們計算信噪比的公式和規律進行一下計算,看看非均勻量化要多少位,就能達到均勻量化11位的效果。”
所有的同志聞言,抓起紙筆,對著高振東在黑板上計算均勻量化時的公式和計算過程,開始了自己的計算。
算得很慢,兩者之間有聯系也有區別,剛剛接觸這方面內容的同志們,有一些連方向都沒找到,公式之間的代用和變換也得慢慢摸索。
終于,有一位同志叫出聲來。
“8位!我艸!8位就夠了!”
雖然是位老成持重的老同志,但是他還是忍不住爆了粗口,這個提升實在是有些太過驚人。
其余的同志大驚失色,倒不是因為他算得快,實際上已經算得夠慢了,驚訝的原因是,這個性能提高得太夸張。
8位和11位之間的區別,可不是8和11之間的區別那么點兒,是8倍的區別!
這意味著原本要處理的2048級,現在減少到了256級,直接就降低了一個數量級!
這樣一來,無論是AD還是DA,搞起來都容易多了。
“高總工,我算對了嗎?”這位同志自己都有點兒不相信自己的成果,自己是不是算錯了?帶著一絲忐忑問高振東。
高振東笑道:“沒算錯啊,就是這個數據!非均勻量化的確是8位就夠了。”
這就是數學的魅力了,這種處理方式,其實根子上來說,是一種數學手段而非物理上的手段,實際上,整個數字信號處理體系,基本上都是數學的魅力。
軍通所的同志信心百倍!這回他們敢打包票,回去把下一代電臺,徹底的搞成數字電臺!
最難突破的就是原理,原理一旦突破,就可以在實現上想辦法了。
但是高振東既然都說了這么多,肯定不會讓他們浪費太多時間,這只是編碼的原理,至于具體怎么編碼,他們還不知道呢。
高振東道:“同志們,現在把資料翻到XX頁,A律特性13折線編碼。”
這其實就是后來我國在PCM設備上選用的非均勻量化編碼方法,高振東提早把它給弄出來了。
其壓縮曲線分為兩段,兩段都是一個以A為常數的對數函數,這個常數A決定了曲線的形狀和性質,因而得名A律。
我國的A87.6。
由于嚴格符合的壓縮曲線在電路上是很難實現的,故而用了13段折線來近似替代這條曲線。
大家一聽高興了,高總工這是好人做到底,送佛送到西啊,連壓縮曲線都給選好了,他們敢肯定,這條壓縮曲線,絕對是一定時間段內,最合適的一條壓縮曲線了。
A律壓縮編碼的知識不算抽象,只是篇幅略多一些,高振東說得很快,同志們理解得也很深,他們敢拍胸脯,有了這玩意,回去設計一套語音編解碼電路不要太輕松啊。
但是他們明顯低估了高振東追著喂飯的決心。
“同志們,接下來,我們探討一下在我個人看來,當前最合適的PCM編解碼器電路——逐次反饋型編碼器和加權網絡型解碼器!”
同志們幸福得合不攏嘴,嗨,你看,來高總這里,吃飽了不說,還給帶外賣的!
這明顯已經超出了高振東一開始說的,把大家召集過來教授原理的范疇了,直接把實現都給干差不多了,雖然高總工應該不可能把具體的電路給搞出來,但是一看他資料里的那個編碼器方框圖,這不說是通過管子往胃里直接灌吧,至少也是把飯菜都做好端上桌。
看來高總工是怕同志們消化起來有困難,浪費時間,干脆自己直接上手了!
這兩個東西,花的時間可就比較長了,因為都是很實際內容,高振東把兩種電路的所有內容,一一掰開揉碎了,仔細的教給同志們。
他的想法很簡單,既然自己手上有這些知識,那就一次性全教給同志們,減少他們走彎路的可能,盡量節約時間。
對于高振東和他的想法來說,時間就是一切。
(本章完)