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164 Codifica numerica del segnale audio

Anche in questo caso, la disponibilità di uno strumento di calcolo semplice ha stimolato la ricerca in molti settori del signal processing e non ultimo in quello della codifica. In particolare, l’analisi spettrale LP è stata ampiamente utilizzata per sfruttare una caratteristica fondamentale del segnale vocale e cioè quella di avere uno spettro di ampiezza non uniforme in frequenza ed in prima approssimazione stazionario a breve termine. Questa caratteristica è stata sfruttata in due modi distinti in due filoni specifici della codifica:

  • Codificatori predittivi - In questo caso si osserva che le caratteristiche spettrali del segnale vocale si traducono in una correlazione nel tempo tra campioni adiacenti. Ne consegue la possibilità di effettuare una predizione adattativa del segnale con conseguente riduzione di ridondanza.
  • Codificatori per modelli - In questo caso le tecniche di codifica sono basate sull'impiego di un modello a parametri adattativi e le caratteristiche spettrali del segnale vocale sono legate ai parametri del tubo acustico nel modello di produzione del segnale vocale.

Le tecniche di predizione lineare adattativa viste in precedenza sfruttano la correlazione nel tempo a breve termine tipica del segnale vocale. Tale correlazione viene sfruttata calcolando un segnale predetto che viene sottratto al segnale originale e trasmettendo quindi il solo segnale errore di predizione. Come si vedrà nel caso della tecnica di codifica DPCM, il segnale predetto, e cioè la stima del segnale originale, è calcolato a partire dal segnale ricostruito, al fine di garantire la completa reversibilità della codifica predittiva (stima in catena chiusa). Ne consegue che in questo caso i coefficienti del filtro di predizione sono calcolabili sia al trasmettitore che al ricevitore e quindi non devono essere trasmessi.

Viceversa nel caso di schemi di codifica per modelli i coefficienti del filtro a soli-poli, relativi al modello del tratto vocale (coincidenti con i coefficienti di predizione quando il metodo di calcolo è basato sulla minimizzazione dell’errore di predizione), sono calcolati a partire dal segnale originale e sono quindi trasmessi al ricevitore dove sono utilizzati nel filtro di sintesi. E evidente che in questo caso tali coefficienti devono essere opportunamente codificati e trasmessi come informazione ausiliaria, necessaria al fine di sintetizzare il segnale vocale.