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 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 a la muestra de referencia. El codificador también conserva los N bits de salida anteriores ( N = 3 o N = 4 son muy comunes) para determinar ajustes al tamaño de paso; si los N bits anteriores son todos 1 o 0, el tamaño de paso aumenta. De lo contrario, el tamaño de paso disminuye (generalmente de forma exponencial, con${\displaystyle \tau }$estando en el rango de 5  ms). El tamaño del paso se ajusta para cada muestra de entrada procesada.

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

El decodificador invierte este proceso, partiendo de la muestra de referencia y sumando o restando el tamaño del paso según el flujo de bits. La secuencia de muestras de referencia ajustadas constituye 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 describe a CVSD como un compromiso entre simplicidad, baja tasa de bits y calidad. Las tasas de bits comunes oscilan entre 9,6 y 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 tecnología CVSD de 12  kbit/s es utilizada por la línea SECURENET de Motorola , que ofrece productos de radio bidireccional con cifrado digital.

Los teléfonos digitales militares TRI-TAC  (DNVT, DSVT) utilizaban velocidades CVSD de 16 y 32 kbit/s en zonas de despliegue para proporcionar audio con calidad de reconocimiento de voz. Las fuerzas del Ejército de EE. UU. solían utilizar velocidades de 16 kbit/s para ahorrar ancho de banda en los enlaces tácticos. Las fuerzas de la Fuerza Aérea de EE. UU. solían utilizar velocidades de 32 kbit/s para mejorar la calidad de la voz.  

La codificación CVSD de 64  kbit/s es una de las opciones para codificar señales de voz en perfiles de servicio Bluetooth relacionados con la telefonía; por ejemplo, entre teléfonos móviles y auriculares inalámbricos. Las otras opciones son PCM con cuantización 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 ]}

El ordenador Victor 9000 utilizaba un chip MC6852-SSDA y un CODEC que admitía la codificación de voz con modulación CVSD con una frecuencia de muestreo de aproximadamente 16 kHz. ^{[ 3 ]}

• Modulación por ancho de pulso
• Modulación delta-sigma

• JA Greefkes y K. Riemens, "Modulación de código con compresión y expansión controlada digitalmente para la 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, n.º 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, NJ, 1984.
• Una descripción del algoritmo, además de ejemplos de voz.
• Especificación del sistema Bluetooth 2.0 + EDR, paquete del sistema central, parte B "Especificación de banda base", sección 9 "Audio", noviembre de 2004