Audio Digital

PCM Diferencial
            Los sistemas PCM diferenciales (DPCM) son esquemas de conversión no lineales, perteneciendo a los métodos de cuantificación no uniforme. Son unos sistemas que mejoran al PCM al cuantificar la variación (diferencia) entre dos muestras consecutivas. Se necesitan muy pocos bits para cuantificar estas diferencias: si la frecuencia de muestreo es lo suficientementeelevada, el valor medio de la onda cambia muy ligeramente de una muestra a la siguiente. Los sistemas diferenciales aprovechan y explotan la redundancia que existe de una muestra a la siguiente, por lo que con pocos bits se codifica la pequeña diferencia entre muestras consecutivas.
 
Modulación
 

            Existen tres variantes       - Modulación delta (MD)
            de modulaciones delta:    - Modulación delta adaptativa (ADM)
                                                  - Modulación delata adaptativa diferencial (ADPCM)
 
Modulación Delta
            Los sistemas diferenciales codifican la diferencia entre la señal de entrada y la predicción que se realiza de la misma. A medida que la frecuencia de muestreo se eleva, la posible magnitud del cambio entre muestras disminuyey la resolución en la codificación aumenta. La modulación delta (MD) es un tipo de PCM diferencial que lleva este método al límite. Emplea una frecuencia de muestreo lo suficientemente elevada como para que en la cuantificación de la señal diferencia baste un solo bit para codificar la forma de onda de la señal.
            La modulación delta es un sistema sencillo y eficiente desde el punto devista circuital. La diferencia entre la señal de entrada y el valor predicho es el error; se cuantifica como una palabra de un bit, y se genera en el mismo instante del muestreo. El sistema determina si el signo del error es positivo o negativo, y aplica un pulso del mismo signo a la entrada del integrador. Pero desde el punto de vista práctico, las prestaciones de la modulación delta caen en lasaplicaciones de alta fidelidad.
            Por ejemplo, para obtener una relación S/R de 96dB en un ancho de banda de 20kHz, un sistema de MD requiere un reloj de 200MHz. Desde el punto de vista de transmisión de la información, podemos apreciar cómo la propia naturaleza de la MD es un obstáculo en su capacidad de codificar la información de audio. Una frecuencia de muestreo de 500kHz, porejemplo, podría teóricamente permitir la codificación de frecuencias de hasta 250kHz, pero la mayor parte del ancho de banda es empleado en la codificación de las señales de audio de frecuencia más baja. En pocas palabras, desde el punto de vista de teoría de la comunicación, el sistema de modulación delta es poco eficiente en la codificación de señales de audio.
 
Modulación delta adaptativa (ADM)            Este tipo de codificación permite variar la amplitud del paso de cuantificación, con el fin de vencer las limitaciones de la modulación delta y mantener el error de cuantificación en unos valores razonables. Por ejemplo, con un algoritmo adaptativo sencillo; si la señal de error es una serie de datos todos positivos o todos negativos, esto indica un cambio muy rápido en la señal, porlo que debe efectuarse un cambio rápido en la aproximación.
            El diseño de un codificador ADM es complicado, además, es difícil cambiar el paso de forma rápida y enérgica para acomodarse a los transitorios de audio. Además, es difícil introducir el “dither” en un sistema ADM; y puesto que el paso de cuantificación cambia, la suma de una amplitud de ruido fija (como el métodotradicional) no es efectiva. Otra variante de la ADM es la modulación delta de pendiente continuamente variable (“Continuosly Variable Slope Delta Modulation”, CVSDM) en la que el paso de cuantificación es continuamente variable y no incremental.
 
Modulación adaptativa diferencial (ADPCM)
            La modulación adaptativa diferencial usa una codificación predictiva para conseguir la reducción de...