脈衝編碼調製檢視原始碼討論檢視歷史

來自 孔夫子舊書網 的圖片

脈衝編碼調製是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技類名詞術語。

中國，從來就是一個文化底蘊極度豐富的國家，中國的文字，更是凝聚着中國的文化精魂。中國最早出現的和文字相關的文化記憶就是倉頡造字，小小的文字中蘊藏了無限的文化，然後就出現了最初的甲骨文。

名詞解釋

脈衝編碼調製 (Pulse Code Modulation)是一種對模擬信號數字化的取樣技術，將模擬語音信號變換為數字信號的編碼方式，特別是對於音頻信號。PCM 對信號每秒鐘取樣 8000 次；每次取樣為 8 個位，總共 64kb。取樣等級的編碼有二種標準。北美洲及日本使用 Mu-Law 標準，而其它大多數國家使用 A-Law 標準。

脈衝編碼調製主要經過3個過程：抽樣、量化和編碼。抽樣過程將連續時間模擬信號變為離散時間、連續幅度的抽樣信號，量化過程將抽樣信號變為離散時間、離散幅度的數字信號，編碼過程將量化後的信號編碼成為一個二進制碼組輸出。

所謂量化，就是把經過抽樣得到的瞬時值將其幅度離散，即用一組規定的電平，把瞬時抽樣值用最接近的所謂編碼，就是用一組二進制碼組來表示每一個有固定電平的量化值。

歷史

Claude E. Shannon於1948年發表的「通信的數學理論」奠定了現代通信的基礎。同年貝爾實驗室的工程人員開發了PCM技術，雖然在當時是革命性的，但脈衝編碼調製被視為是一種非常單純的無損耗編碼格式，音頻在固定間隔內進行採集並量化為頻帶值，其它採用這種編碼方法的應用包括電話和CD。PCM主要有三種方式：標準PCM、差分脈衝編碼調製(DPCM)和自適應DPCM。在標準PCM中，頻帶被量化為線性步長的頻帶，用於存儲絕對量值。在DPCM中存儲的是前後電流值之差，因而存儲量減少了約25%。自適應DPCM改變了DPCM的量化步長，在給定的信噪比(SNR)下可壓縮更多的信息。

脈衝編碼調製是20世紀70年代末發展起來的，記錄媒體之一的CD，80年代初由飛利浦和索尼公司共同推出。脈碼調製的音頻格式也被DVD-A所採用，它支持立體聲和5.1環繞聲，1999年由DVD討論會發布和推出的。 脈衝編碼調製的比特數，從14-bit發展到16-bit、18-bit、20-bit直到24-bit；採樣頻率從44.1kHz發展到192kHz。PCM脈碼調製這項技術可以改善和提高的方面則越來越來小。只是簡單的增加PCM脈碼調製比特率和採樣率，不能根本的改善它的根本問題。其原因是PCM的主要問題在於：

（1）任何脈衝編碼調製數字音頻系統需要在其輸入端設置急劇升降的濾波器，僅讓20Hz-22.05kHz的頻率通過（高端22.05kHz是由於CD44.1kHz的一半頻率而確定）。

（2）在錄音時採用多級或者串聯抽選的數字濾波器（減低採樣頻率），在重放時採用多級的內插的數字濾波器（提高採樣頻率），為了控制小信號在編碼時的失真，兩者又都需要加入重複定量噪聲。這樣就限制了PCM技術在音頻還原時的保真度。

為了全面改善脈衝編碼調製數字音頻技術，獲得更好的聲音質量，就需要有新的技術來替換。飛利浦和索尼公司再次聯手，共同推出一種稱為直接流數字編碼技術DSD的格式，其記錄媒體為超級音頻CD即SACD，支持立體聲和5.1環繞聲。DSD是PCM脈衝編碼調製的進化版。