A passagem de analógico para digital é feita por codificadores e o processo inverso por descodificadores. Existem três grandes tipos de codificadores, os codificadores de forma de onda, os de fonte e os híbridos. Os híbridos tentam atingir um meio termo entre os codificadores de fonte e de forma de onda.
Os codificadores de forma de onda são codificadores que foram feitos para trabalhar para qualquer sinal independentemente da forma de como ele foi gerado, e para, no final reproduzir uma forma de onda o mais próximo possível da forma de onda inicial. Em geral os codificadores de forma de onda são muito simples. Este tipo de codificador produz voz de boa qualidade a ritmos iguais ou superiores a 16 kbit/s. Se a voz for codificada a baixo deste valor, a qualidade do sinal reconstruído no descodificador degrada-se rapidamente.
Existem dois tipos de codificadores de forma de onda, o Pulse Code Modulation (PCM) e o Adaptive Differential PCM (ADPCM).
O PCM é relativamente simples, visto que consiste apenas em amostrar e quantificar um sinal. Considerando que em geral a voz tem uma largura de banda de 4kHz e é amostrada a 8kHz, seguindo o Teorema da amostragem de Nyquist, em geral a 8 bits por amostra logo tendo um ritmo binário de 64kbit/s. Estes ritmos binários podem ser reduzidos usando quantificações não uniformes como a Lei A ou Lei m.
Outra técnica usada para reduzir os ritmos binários é usando a predição do valor que vem imediatamente a seguir. Esta predição baseia-se no tema falado anteriormente de como a voz é criada e ao facto da forma do tracto vocal não se alterar muito. O ADPCM baseia-se então na quantificação da diferença entre o sinal original e previsto [6].
Os codificadores de fonte (Figura 4) exploram a fonte da produção da voz. Explorando ao máximo as características já mencionadas da voz, tentam criar um sinal digital usando um modelo de como a voz foi gerada, e extraindo do sinal a ser codificado apenas os parâmetros desse modelo. Ao enviar apenas os parâmetros relevantes ao modelo necessita-se de menos largura de banda. A este tipo de codificadores denominam-se por vocoders.
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Existem várias variações de codificadores de fonte como Linear Predictive Coding (LPC), Code-Excited Linear Predictive (CELP)e Multipulse, Multilevel Quantization (MP-MLQ).
Estes codificadores afectam a qualidade do sinal reconstruído à saída, e no caso de ser muito comprimido pode até fazer a voz parecer muito “robotizada”. Outro problema deste tipo de codificação é que devido à complexidade pode sofrer de algum delay[7].
Se os codificadores de forma de onda conseguem boa qualidade de voz a partir de ritmos de 16 kbit/s, os codificadores de fonte conseguem voz perceptível, mas não natural, com ritmos de 2.4 kbit/s , os híbridos vão tentar encontrar um meio termo para preencher o vazio deixado pelos outros dois tipos de codificadores.
Existem vários tipos de codificadores híbridos, mas o mais utilizado é o Analysis-by-Synthesis (AbS)– Figura 5 - que por sua vez usa o mesmo filtro modelo do tracto vocal usado nos codificadores LPC. Estes codificadores não são tão simples como os de fonte de apenas dois estados (Voice/Unvoiced), pois tentam ter o sinal reconstruído o mais parecido possível com o sinal original.
O primeiro codificador deste tipo era conhecido por Multi-Pulse Excited (MPE) codec e mais tarde apareceram os Regular-Pulse Excited (RPE)e o Code-Excited Linear Predictive (CELP)[8].
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