Hohe Qualität bei weniger Bandbreite

Komprimieren von PCM-Signalen

Bei der Nachrichtenübermittlung zwischen Quelle (Sender) und Senke (Empfänger) durchlaufen die Daten mehrere Abschnitte. Die Kommunikation läuft in beiden Richtungen, daher ist eine symmetrische Umwandlung der Signale erforderlich. Codierer und Decodierer werden in einer elektronischen Baugruppe zusammengefasst: dem Codec (Codierer/Decodierer). Viele Halbleiterhersteller bieten Analog/Digital- beziehungsweise Digital/Analog-Wandler für PCM an. Einer der Hauptvorteile von PCM ist, dass sich mit ihm unterschiedliche Signale codieren lassen, etwa Sprachinformationen, aber auch Musik oder Videos. Hinzu kommt, dass die Abweichung zwischen empfangenen und gesendeten Signalen sehr gering ist. Ein Nachteil ist der große Bandbreitenbedarf. Hier setzen Kompressionsverfahren an. Denn ein großer Teil der Informationen, die mit Hilfe von PCM übertragen werden, ist redundant. Häufig weisen die aufeinander folgenden Signalproben Werte auf, die nur minimal voneinander abweichen.

Die Difference Pulse Code Modulation (DPCM) beispielsweise trifft "Vorhersagen" (Prediction) über die zu erwartenden Werte von Signalproben. Aus dem aktuellen Abtastwertes lässt sich ein Vorhersagewert für die nächste Signalprobe ermitteln. Dieser wird von der tatsächlich anliegenden Signalprobe abgezogen. Die Differenz wird quantisiert, das heißt, ihr wird ein digitaler Wert zugewiesen, der dem Amplitudenwert entspricht (siehe dazu die Online-Version des Beitrages). Der Differenzwert ist erheblich kleiner als die ursprüngliche Signalprobe und kommt mit einem kleineren Codewort aus.

Das Codewort ist umso kleiner, je gröber die Abstufungen des Quantisierers sind. Bei zu großen Quantisierungsstufen treten jedoch Probleme mit Eingangssignalen auf, die eine hohe Dynamik aufweisen. Dann kann DPCM schnellen Spannungsänderungen nicht folgen und es kommt zu Verzerrungen des Signals.