Компандирование

Компандирование (от англ. companding — compression + expanding) — это метод уменьшения эффектов каналов с ограниченным динамическим диапазоном. Основан на увеличении числа шагов квантования в области малых значений входного сигнала и уменьшении в области максимальных значений.

Звук в сетях и вычислительных устройствах передаётся в цифровом виде. Это означает, что непрерывную осциллограмму звука дискретизируют. Кодово-импульсная модуляция (PCM) характеризуется двумя основными параметрами: частотой дискретизации (англ. sampling rate, 8кГц для канала тональной частоты) и битрейтом (англ. bit rate). В целях экономии используется нелинейная компрессия, или компандирование. Она основывается на том факте, что при увеличении громкости можно уменьшать количество уровней квантования сигнала в области высокой громкости, сохраняя качество звука.

Использование компандирования позволяет передавать сигналы с большим динамическим диапазоном через среду с меньшим динамическим диапазоном. Компандирование уменьшает шум и другие нежелательные эффекты на приёмнике.

Компандирование используется в цифровых системах для сжатия перед преобразованием аналогового в цифровой сигнал и обратного раскодирования сигнала после цифро-аналогового преобразования. Что является аналогом использованию нелинейного ЦАП. Так же используется в цифровых файловых форматах для улучшения соотношения сигнал/шум при низком битрейте. К примеру, линейнокодированный 16-битный PCM может быть отконвертирован в 8-битный WAV или au-формат без изменения соотношения сигнал/шум.

Тогда как компрессия, используемая в аудио-рекордерах, зависит от усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и является примерно линейным процессом (линейный на определённых участках, но не глобально), компандирование является нелинейным. Динамический диапазон сигнала сжимается перед передачей и возвращается в исходное состояние на приёмнике.