ترميز الصوت باستخدام ADPCM في الوسائط المتعددة

في الماضي، كانت إضافة إمكانية تسجيل الكلام وتشغيله إلى منتج تعني استخدام معالج إشارة رقمية أو شريحة صوت متخصصة، الآن، باستخدام خوارزمية مبسطة وهي (ADPCM)، يمكن إضافة هذه القدرات الصوتية إلى أي جهاز (PICmicro)، حيث ستغطي مذكرة التطبيق هذه خوارزميات الضغط وإلغاء الضغط (ADPCM)، ومقارنة الأداء لجميع أجهزة (PICmicro).

ما هو ترميز الصوت باستخدام ADPCM

(ADPCM) هي تقنية لتحويل المعلومات الصوتية أو التناظرية إلى معلومات ثنائية (سلسلة من 0 و 1) عن طريق أخذ عينات متكررة من الصوت والتعبير عن قيمة تعديل الصوت في شكل ثنائي، حيث يستخدم (ADPCM) لإرسال الصوت على خطوط المسافات الطويلة من الألياف الضوئية.

وكذلك لتخزين الصوت مع النص والصور والرمز على قرص مضغوط، كما أنه هو تنسيق ضغط مع فقدان البيانات يتم تنفيذه لـ (XAudio2) لتوفير ميزات إضافية، لتحديد حجم كتلة عينة الضغط. باستخدام تنسيق الضغط مع فقدان البيانات، يتم تغيير بعض البيانات وفقدانها أثناء الضغط. يمكن أن يحقق (ADPCM) نسب ضغط تصل إلى (4: 1).

•  (ADPCM): هي إختصار ل (adaptive differential pulse-code modulation).

مزايا ترميز الصوت باستخدام ADPCM

مزايا ADPCM هي كما يلي:

• ضغط النطاق الترددي الجيد: حيث يتمتع ترميز الصوت (ADPCM) بقدرة أفضل على ضغط عرض النطاق الترددي نظرًا لقلة عدد مستوى التكمية المشاركة في عملية التكميم.

•  استهلاك منخفض للطاقة: يستهلك ترميز الصوت (ADPCM) طاقة منخفضة من (PCM و DPCM)، حيث يرجع ذلك إلى خوارزمية فعالة تستخدم معدلات نقل أقل.

• لا حاجة للمزامنة: حيث لا يتطلب الأمر مصافحة (بتات البدء والإيقاف) لبدء عملية الإرسال.

• تعديل سهل: حيث يتبع تعديل (ADPCM) إشارة الإدخال، يساعده على اكتشاف أي تغييرات في الإشارة. يتم استخدام الاختلافات في الإشارة لتغيير حجم الخطوة في عملية التكميم.

• يمكن تغيير حجم الخطوة: وفقًا لتغير الإشارة، يمكن تغيير حجم الخطوة في عملية (PCM) التفاضلية التكيفية.

عيوب ترميز الصوت باستخدام ADPCM

وتتمثل عيوب ADPCM هي كما يلي:

• ضوضاء تكميم عالية من (DPCM).

• يجب أن يتطابق تغيير حجم الخطوة بواسطة جهاز الاستقبال مع تغير حجم الخطوة الذي يحدثه المرسل.

تطبيقات ترميز الصوت باستخدام ADPCM

يستخدم (ADPCM) في العديد من التطبيقات، مثل المهاتفة عبر بروتوكول الإنترنت، والمعروف أيضًا باسم (VoIP) “نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت”، كما إنها تقنية تقدم إرسالات صوتية عبر (IP) “بروتوكول الإنترنت”، حيث يتم استخدام خوارزمية (ADPCM) لزيادة قدرة الخط إلى مرتين،  وتسمى هذه العملية (G.726)، وهو معيار مشفر للكلام يغطي الإرسال الصوتي بمعدلات مختلفة (16 كيلو بت و 24 و 32 و 40 كيلو بت).

ما هو مبدأ تشغيل ترميز الصوت باستخدام ADPCM

مبدأ التشغيل (ADPCM) هو نوع واحد من تعديل شفرة النبض (PCM) باستخدام وظيفة التنبؤ، بمجرد معالجة الإشارة، يمكن بذل جهد للتنبؤ بالمسار الإضافي للإشارة في المقطع التالي، من أجل تكميم الإشارة خلال الخطوة الزمنية التالية، يمكن فقط استخدام التباين بين الإشارة المتوقعة والحقيقية، بسبب هذا التكوين المختلف، يمكن استخدام كمية أصغر من البتات لشرح الإشارة، باستخدام هذه التقنية، يتم تكييف كل من مستوى التكميم ووظيفة التنبؤ مرة أخرى مع كل خطوة عمل،كما توفر حلقة التحكم هذه تنبؤًا محسنًا للإشارة، يستخدم هذا النوع من التعديل لتقليد أجهزة الكمبيوتر وكذلك ألعاب الأركيد.

بنية ملف ترميز الصوت ADPCM

ملف ADPCM هو ملف RIFF قياسي مع أنواع التنسيقات التالية:

1.تنسيق (RIFF)

تنسيق (RIFF) القياسي الذي يحتوي على نوع ملف بقيمة (WAVE) في أول أربع بايتات من قسم البيانات الخاص به والأجزاء الأخرى في الملف في الجزء المتبقي من قسم البيانات.

2.تنسيق (fmt)

حيث يحتوي على رأس التنسيق لملف (ADPCM)، كما تتوافق البيانات الموجودة في هذا الجزء مع بنية (ADPCMWAVEFORMAT).

3. تنسيق البيانات (data)

حيث يحتوي على بيانات الصوت (ADPCM) المشفرة، عند استخدام (ADPCM) في (XAudio2)، تحتاج إلى قراءة محتويات قطعة البيانات في مخزن مؤقت، وتمريرها إلى صوت المصدر كعضو (pAudioData) في بنية (XAUDIO2_BUFFER)، حيث أنه لا يحتاج إلى تبديل البايت لمحتويات قطعة البيانات.

4. تنسيقات (smpl و wsmp)

نواع مقاطع اختيارية تحتوي على معلومات التكرار لملف (ADPCM)، حيث أنه عند استخدام (ADPCM) في (XAudio2)، يتم استخدام القيم الموجودة في تنسيقات (smpl أو wsmp) لملء أعضاء (LoopBeginLoopLength) و (LoopCount) لبنية (XAUDIO2_BUFFER)، على (Xbox 360)، كما تحتاج إلى تبديل البيانات المحملة من مجموعة (smpl) لحساب الفرق بين (Windows) و (Xbox 360).