कंपैन्डिंग

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μ-नियम संपीड़न से पहले (ऊपर) और पश्चात में एक संकेत (नीचे)

दूरसंचार और सिग्नल प्रोसेसिंग में, कंपैन्डिंग (जिसे कभी-कभी कंपेन्शन कहा जाता है) सीमित डायनेमिक रेंज वाले चैनल के हानिकारक प्रभावों को कम करने की एक विधि है। यह नाम कम्प्रेसिंग और एक्सपैंडिंग करने वाले शब्दों का एक संयोजन है, जो क्रमशः संचारण और प्राप्त करने वाले छोर पर एक कंपैन्डिंग का कार्य हैं। कंपैन्डिंग का उपयोग बड़ी डायनेमिक रेंज वाले संकेतों को छोटी डायनेमिक रेंज क्षमता वाली सुविधाओं पर प्रसारित करने की अनुमति देता है। कंपैन्डिंग का उपयोग टेलीफ़ोनी और अन्य ऑडियो अनुप्रयोगों जैसे प्रोफेशनल वायरलेस माइक्रोफोन और एनालॉग रिकॉर्डिंग में किया जाता है।

यह काम किस प्रकार करता है

सिग्नल की डायनेमिक रेंज ट्रांसमिशन (दूरसंचार) से पहले कंप्रेस्ड होती है और रिसीवर पर मूल वैल्यू तक एक्सपैंडित होती है। ऐसा करने वाले इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को कंपेंडर कहा जाता है और यह माइक्रोफोन द्वारा रिकॉर्ड की गई ध्वनि जैसे एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल की डायनेमिक रेंज को कम्प्रेसिंग या एक्सपैंडिंग करके काम करता है। एक किस्म एम्पलीफायरों का एक त्रिक है: एक लघुगणकीय एम्पलीफायर, उसके पश्चात एक चर-लाभ रैखिक एम्पलीफायर और एक घातीय एम्पलीफायर ऐसे त्रिक में यह गुण होता है कि इसका आउटपुट वोल्टेज एक समायोज्य शक्ति तक बढ़ाए गए इनपुट वोल्टेज के समानुपाती होता है।

मिश्रित परिमाणीकरण तीन कार्यात्मक बिल्डिंग ब्लॉकों का संयोजन है - अर्थात्, एक (निरंतर-डोमेन) सिग्नल डायनेमिक रेंज कंप्रेसर, एक लिमिटेड-रेंज यूनिफार्म क्वांटाइज़र, और एक (निरंतर-डोमेन) सिग्नल डायनेमिक रेंज एक्सपैंडिंग जो कंप्रेसर फ़ंक्शन को परिवर्तित कर देता है। इस प्रकार का परिमाणीकरण अधिकांशतः टेलीफोनी प्रणालियों में उपयोग किया जाता है।[1][2]

प्रयोगिक में, कंपैन्डिंग्स को अपेक्षाकृत सरल डायनेमिक रेंज कंप्रेसर कार्यों के अनुसार संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो सरल एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के रूप में इम्प्लीमेंटेशन के लिए उपयुक्त हैं। दूरसंचार के लिए उपयोग किए जाने वाले दो सबसे लोकप्रिय कंपेंडर फ़ंक्शन ए-लॉ और μ-लॉ फ़ंक्शन हैं।

अनुप्रयोग

कंपैन्डिंग का उपयोग डिजिटल टेलीफोनी सिस्टम में किया जाता है, एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण में इनपुट से पहले कम्प्रेस्ड किया जाता है, और फिर डिज़िटल से एनालॉग कन्वर्टर के पश्चात एक्सपैंड किया जाता है। यह टी वाहक टेलीफोन प्रणाली की तरह एक गैर-रेखीय एडीसी का उपयोग करने के समतुल्य है जो ए-लॉ या μ-लॉ कंपैन्डिंग लागू करता है। इस पद्धति का उपयोग कम बिट गहराई पर बेहतर सिग्नल से नॉइज़ अनुपात (एसएनआर) के लिए डिजिटल फ़ाइल स्वरूपों में भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक रैखिक रूप से एन्कोडेड 16-बिट पल्स कोड मॉडुलेशन सिग्नल को 8-बिट WAV या AU फ़ाइल में परिवर्तित किया जा सकता है, जबकि 8-बिट में संक्रमण से पहले कम्प्रेस्ड करके और 16-बिट में रूपांतरण के पश्चात एक्सपैंड करके एक सभ्य एसएनआर बनाए रखा जा सकता है। यह प्रभावी रूप से लुसी ऑडियो डेटा कम्प्रेशन का एक रूप है।

प्रोफेशनल वायरलेस माइक्रोफ़ोन ऐसा करते हैं क्योंकि माइक्रोफ़ोन ऑडियो सिग्नल की डायनामिक रेंज रेडियो ट्रांसमिशन द्वारा प्रदान की गई डायनामिक रेंज से बड़ी होती है। कंपैन्डिंग से रिसीवर पर नॉइज़ और क्रॉसस्टॉक का स्तर भी कम हो जाता है।[3]

कंपैन्डर्स का उपयोग कॉन्सर्ट ऑडियो सिस्टम और कुछ नॉइज़ कम करने वाली योजनाओं में किया जाता है।

इतिहास

एनालॉग पिक्चर ट्रांसमिशन सिस्टम में कंपैन्डिंग के उपयोग का पेटेंट 1928 में एटी एंड टी के ए.बी. क्लार्क द्वारा किया गया था (जिसे 1925 में दायर किया गया था):[4]

विद्युत धाराओं द्वारा चित्रों के प्रसारण में, वह विधि जिसमें प्रसारित किए जाने वाले चित्र के क्रमिक तत्वों के प्रकाश मूल्यों के लिए एक गैर-रैखिक संबंध में भिन्न धाराओं को भेजना और प्राप्त अंत पर एक संवेदनशील सतह के संबंधित तत्वों को उजागर करना शामिल है। प्राप्त धारा के विपरीत गैर-रैखिक संबंध में प्रकाश भिन्न होता है।

— A. B. Clark patent

1942 में, क्लार्क और उनकी टीम ने SIGSALY सुरक्षित वॉयस ट्रांसमिशन सिस्टम पूरा किया जिसमें पीसीएम (डिजिटल) सिस्टम में कंपैन्डिंग का पहला उपयोग शामिल था।[5]

1953 में, बी. स्मिथ ने दिखाया कि डिजिटल कंपैन्डिंग सिस्टम के डिज़ाइन को सरल बनाते हुए, एक नॉनलाइनियर डीएसी को क्रमिक-अनुमानित एडीसी कॉन्फ़िगरेशन में व्युत्क्रम नॉनलाइनरिटी द्वारा पूरक किया जा सकता है।[6]

1970 में, एच. कानेको ने खंड (पीसवाइज़ रैखिक) कंपैन्डिंग कानूनों का एक समान विवरण विकसित किया जो तब तक डिजिटल टेलीफोनी में अपनाया गया था।[7]

1980 (और 90 के दशक) में, कई संगीत उपकरण निर्माताओं (रोलैंड कॉर्पोरेशन, यामाहा कॉर्पोरेशन, कोर्ग) ने अपने डिजिटल सिंथेसाइज़र में लाइब्रेरी वेवफ्रॉम डेटा को कम्प्रेस्ड करते समय कंपैन्डिंग का उपयोग किया था। दुर्भाग्य से सटीक एल्गोरिदम ज्ञात नहीं हैं, न ही किसी निर्माता ने कभी इस लेख में वर्णित कंपैन्डिंग योजना का उपयोग किया है। एकमात्र ज्ञात बात यह है कि निर्माताओं ने उल्लिखित समयावधि में डेटा कम्प्रेशन का उपयोग किया था[8] और कुछ लोग इसे "कंपैन्डिंग" के रूप में संदर्भित करते हैं, जबकि वास्तव में इसका मतलब कुछ और हो सकता है, उदाहरण के लिए डेटा कम्प्रेसिंग और एक्सपैंडिंग[9] यह 80 के दशक के उत्तरार्ध की बात है जब मेमोरी चिप्स अधिकांशतः उपकरण में सबसे महंगे घटकों में से एक थे। निर्माता आमतौर पर मेमोरी की मात्रा को इसके कम्प्रेस्ड रूप में उद्धृत करते हैं: यानी कॉर्ग ट्रिनिटी में 24 एमबी भौतिक तरंग रूप रॉम वास्तव में अकम्प्रेस्ड होने पर 48 एमबी है। इसी तरह, रोलैंड एसआर-जेवी एक्सपैंड बोर्डों को आमतौर पर '16 एमबी-समकक्ष सामग्री' के साथ 8 एमबी बोर्ड के रूप में विज्ञापित किया गया था। इस तकनीकी जानकारी की लापरवाही से नकल करना, "समतुल्यता" संदर्भ को छोड़ देना, अधिकांशतः भ्रम पैदा कर सकता है।

संदर्भ

  1. ↑ W. R. Bennett, "Spectra of Quantized Signals", Bell System Technical Journal, Vol. 27, pp. 446–472, July 1948.
  2. ↑ Robert M. Gray and David L. Neuhoff, "Quantization", IEEE Transactions on Information Theory, Vol. IT-44, No. 6, pp. 2325–2383, Oct. 1998. doi:10.1109/18.720541
  3. ↑ A description of companding in wireless microphones
  4. ↑ US patent, A. B. Clark, "Electrical picture-transmitting system", issued 1928-11-13, assigned to AT&T 
  5. ↑ Randall K. Nichols and Panos C. Lekkas (2002). Wireless Security: Models, Threats, and Solutions. McGraw-Hill Professional. p. 256. ISBN 0-07-138038-8. companding a-b-clark pcm.
  6. ↑ B. Smith, "Instantaneous Companding of Quantized Signals," Bell System Technical Journal, Vol. 36, May 1957, pp. 653–709.
  7. ↑ H. Kaneko, "A Unified Formulation of Segment Companding Laws and Synthesis of Codecs and Digital Compandors," Bell System Technical Journal, Vol. 49, September 1970, pp. 1555–1558.
  8. ↑ Eric Persing, sound designer (Roland, Spectrasonics), 29 May 2010 https://www.gearslutz.com/board/showpost.php?p=5446278&postcount=130
  9. ↑ Dave Polich, sound designer, 13 January 2018 https://www.gearslutz.com/board/showpost.php?p=13068220&postcount=146


बाहरी संबंध

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