Proces przetwarzania danych analogowych na cyfrowe

1. Próbkowanie sygnału cyfrowego Zakres częstotliwości w jakim zachodzi próbkowanie sygnału jest ściśle związany z pasmem kanału telefonicznego i wynosi w tym przypadku 300Hz do 3,4kHz. Częstotliwości te zostały określone na podstawie badań mowy ludzkiej. Wynika z nich, że aby przenieść mowę ludzką, tak aby była ona jednoznacznie rozpoznawalna przez inną osobę z drugiej strony analogowego kanału telefonicznego i aby przy maksymalnym zawężeniu tego pasma wystarczy zakres częstotliwości 300Hz do 3,4kHz (teoretyczną wartością jest 0 - 4kHz). Dla uzyskania maksymalnie wiernego odtworzenia sygnału cyfrowego w analogowy, sygnał analogowy winien być próbkowany zgodnie z prawem Shannona-Kotielnikowa z przynajmniej dwa razy większą częstotliwością niż maksymalna częstotliwość sygnału jaki mamy spróbkować - fmax. W naszym wypadku dla szerokości pasma prawie 4kHz będzie to częstotliwość fp = 8kHz. Z zależności między okresem, a częstotliwością wynika, że próbki są przesyłane co odstęp czasu równy T=125µs.
   fp > 2*fmax
   fp = 1/T

2. Kwantyzacja sygnału według krzywej kompresji A zgodnej z zaleceniem CCiTT W celu uzyskania konsensusu między jakością transmisji, a ilością danych generowanych przez próbkowanie cały zakres amplitudy sygnału podzielono 256 części, co odpowiada 2⁸, czyli 8 bitom potrzebnym do przesłania jednej próbki sygnału. Można wtedy rozpoznawać mowę w sposób na tyle wyraźny, że wiadomo co dana osoba mówi. Sprowadzenie wartości próbki sygnału analogowego do dozwolonego poziomu kwantyzacji (jednego z 256) nazywamy kwantyzacją. Błędy wynikające z zaokrągleń amplitudy sygnału noszą nazwę błędów kwantyzacji. Charakterystyka krzywej kwantyzacji nie jest linią prostą, gdyż na podstawie doświadczalnej określono, że się błąd kwantyzacji jest mniejszy przy zakrzywieniu charakterystyki do postaci logarytmicznej. Charakterystyka ta zapewnia dużą dokładność próbkowania sygnałów o małej amplitudzie i mniejszą dokładność dla sygnałów o wysokich wartościach amplitudy.

3. Kodowanie sygnału.
   Jest to operacja, która dzieje się zaraz po kwantyzacji i ma na celu przyporządkowanie 8 bitowej wartości cyfrowej skwantyzowanej próbce analogowej. Taka 1 bajtowa informacja przenosi informację o numerze poziomu, jakiemu odpowiadała dana próbka sygnału analogowego.

---