Modulación delta de pendiente continuamente variable

La modulación delta de pendiente variable continua ( CVSD o CVSDM ) es un método de codificación de voz . Se trata de una modulación delta con tamaño de paso variable (es decir, un caso especial de modulación delta adaptativa ), propuesta por primera vez por Greefkes y Riemens en 1970.

CVSD codifica a 1 bit por muestra, de modo que el audio muestreado a 16 kHz se codifica a 16 kbit/s.

El codificador mantiene una muestra de referencia y un tamaño de paso. Cada muestra de entrada se compara con la muestra de referencia. Si la muestra de entrada es mayor, el codificador emite un bit 1 y suma el tamaño de paso a la muestra de referencia. Si la muestra de entrada es menor, el codificador emite un bit 0 y resta el tamaño de paso de la muestra de referencia. El codificador también mantiene los N bits de salida anteriores ( N = 3 o N = 4 son muy comunes) para determinar los ajustes del tamaño de paso; si los N bits anteriores son todos 1 o 0, el tamaño de paso se incrementa. De lo contrario, el tamaño de paso se reduce (generalmente de manera exponencial, en el rango de 5 ms). El tamaño de paso se ajusta para cada muestra de entrada procesada. ${\estilo de visualización \tau}$

Para permitir que los errores de bits se desvanezcan y permitir la (re)sincronización con un flujo de bits en curso, el registro de salida (que mantiene la muestra de referencia) normalmente se realiza como un integrador con fugas con una constante de tiempo ( ) de aproximadamente 1 ms. ${\estilo de visualización \tau}$

El decodificador invierte este proceso, comienza con la muestra de referencia y suma o resta el tamaño del paso según el flujo de bits. La secuencia de muestras de referencia ajustadas es la forma de onda reconstruida y el tamaño del paso se ajusta según la misma lógica de 1 o 0 que en el codificador.

La adaptación del tamaño del paso permite evitar la sobrecarga de pendiente (el paso de cuantificación aumenta cuando la señal cambia rápidamente) y disminuye el ruido granular cuando la señal es constante (disminución del paso de cuantificación).

A veces se dice que el formato CVSD es un compromiso entre simplicidad, baja tasa de bits y calidad. Las tasas de bits más comunes son de 9,6 a 128 kbit/s.

Al igual que otras técnicas de modulación delta, la salida del decodificador no coincide exactamente con la entrada original del codificador.

La línea de productos de radio bidireccionales encriptados digitalmente SECURENET de Motorola utiliza CVSD de 12 kbit/s .

Los teléfonos digitales militares TRI-TAC (DNVT, DSVT) utilizaban CVSD de 16 y 32 kbit/s para su uso en áreas desplegadas para proporcionar audio con calidad de reconocimiento de voz. Las fuerzas del Ejército de los EE. UU. utilizaban normalmente velocidades de 16 kbit/s para conservar el ancho de banda en los enlaces tácticos. Las fuerzas de la Fuerza Aérea de los EE. UU. utilizaban normalmente velocidades de 32 kbit/s para mejorar la calidad de la voz.

El CVSD de 64 kbit/s es una de las opciones para codificar señales de voz en perfiles de servicios Bluetooth relacionados con la telefonía, por ejemplo, entre teléfonos móviles y auriculares inalámbricos. Las otras opciones son PCM con cuantificación logarítmica de ley a o ley μ , así como el códec mSBC con una frecuencia de muestreo de 16 kHz y la mejor calidad.

Numerosos juegos arcade, como Sinistar y Smash TV , y máquinas de pinball, como Gorgar o Space Shuttle , reproducen voz pregrabada a través de un decodificador CVSD HC-55516. ^{[1] [2]}

• Modulación por ancho de pulso
• Modulación delta-sigma

• JA Greefkes y K. Riemens, "Modulación de código con compresión-expansión controlada digitalmente para transmisión de voz", Philips Tech. Rev., págs. 335–353, 1970.
• NS Jayant, "Codificación digital de formas de onda de voz: cuantificadores PCM, DPCM y DM", Proc. IEEE, vol. 62, núm. 5, págs. 611-632, mayo de 1974.
• R. Steele, Sistemas de modulación delta , Pentech Press, Londres, Inglaterra, 1975.
• NS Jayant y P. Noll, Codificación digital de formas de onda: principios y aplicaciones al habla y al vídeo , Prentice-Hall, Englewood Cliffs, Nueva Jersey, 1984.
• Una descripción del algoritmo, además de muestras de voz.
• Especificación del sistema Bluetooth 2.0 + EDR, paquete del sistema básico, parte B "Especificación de banda base", sección 9 "Audio", noviembre de 2004