4.3.1 PCM量化区间分割
在使用PCM对采样信号进行量化和编码之前,首先需要对采样信号的取值范围进行归一化,并进行分割。归一化后,每个采样信号的幅值绝对值范围被限定在[0,1]区间,并且按照对低半区二等分的方式进行非均匀分割。具体分割方式如下。
(1)将整个归一化的取值区间二等分,即分为[0,1/2)和[1/2,1]两个区间。
(2)分割当前区间的低半区,将[0,1/2)分割为[0,1/4)和[1/4,1/2)。
(3)循环分割低半区,共分割7次,得到8个子区间。
完成后,整个取值区间如图4-3所示。
图4-3
另一方面,对量化的输出区间进行8等分。量化的输入和输出对应关系如图4-4所示。
图4-4
在图4-4中,纵坐标自下而上平均分割的8个区间分别对应一段折线,其斜率如下:
◎ 区间[0,1/8):斜率为16。
◎ 区间[1/8,2/8):斜率为16。
◎ 区间[2/8,3/8):斜率为8。
◎ 区间[3/8,4/8):斜率为4。
◎ 区间[4/8,5/8):斜率为2。
◎ 区间[5/8,6/8):斜率为1。
◎ 区间[6/8,7/8):斜率为1/2。
◎ 区间[7/8,1]:斜率为1/4。
对于信号的负极性部分,其区间分割方式与正极性部分类似。越接近负值下限区间,折线斜率越低;越接近0,折线斜率越高。
◎ 区间(-1/8,0]:斜率为16。
◎ 区间(-2/8,-1/8]:斜率为16。
◎ 区间(-3/8,-2/8]:斜率为8。
◎ 区间(-4/8,-3/8]:斜率为4。
◎ 区间(-5/8,-4/8]:斜率为2。
◎ 区间(-6/8,-5/8]:斜率为1。
◎ 区间(-7/8,-6/8]:斜率为1/2。
◎ 区间(-7/8,-1]:斜率为1/4。
因此,对[-1,1]区间绘制的完整的折线示意图如图4-5所示。在图4-5中,第一象限和第三象限各包含8段折线,因此共包含16段折线。而在纵坐标区间,(-2/8,-1/8]、(-1/8,0]、[0,1/8)和[1/8,2/8)对应的4段折线斜率相同,可视作一条折线,即在[-1,1]区间共有13段折线,因此该PCM量化编码方法被称为A律13折线法。
图4-5