Delta Modulation
1950'lerde, Bell Labs dahil olmak üzere önde gelen laboratuvarlarda, geleneksel pul-koleksiyon ve kompleks devreler için doğrudan bir yanıt olarak ortaya çıktı. Deltaulation, yalnızca erken iletişim sistemlerindeki verimli bir analog dönüşüm için gerekli olan bir alternatif sundu.Bu tür diferansiyel yaklaşım, örneğin, bant genişliğine ihtiyaç duyulan miktarların sayısını dramatik bir şekilde azalttı.
Hollanda'daki temel çalışma, yüksek bir örnekleme oranıyla bir araya geldiğinde, Fransız mühendisi Édouard Deloraine ve daha sonra F. de Jager'den gelen katkıların yalnızca bir 1bit ölçümleyicisinin kabul edilebilir sinyale sahip olabileceğini gösterdi.Bu anlayış, örneğindeki birçok küçük küçük çaplı bir analiz yönteminin gerçek seslendirme için gerekli olduğunu belirtti.
Bu formatif dönemde temel delta modülasyonunun birincil sınırlaması belirgin hale geldi: eğim aşırılığı. Yerel decoder'in takip edebileceğinde, sistem eğimli aşırı gürültü olarak bilinen bozulmayı yarattı.Bu, 1bit ölçümleyicinin sabit adım büyüklüğü hızlı sinyal varyasyonları ile hız tutamadı. Araştırmacılar bunu merkezi teknik meydan okuma olarak çabucak tespit ettiğinde ve önümüzdeki iki on yıl boyunca inovasyonu kullanabilecekti.
Teknik Vakıflar ve Erken Yenilikler
Slope Overload Düzeltme
1960'ların başlarında, mühendisler eğimli aşırı yüklemeyi azaltmak için birkaç strateji geliştirdiler. En etkililerinden biri, sabit bir adım kontrolün tanıtılmasıydı. sabit bir adım boyutu kullanmak yerine, uyarlanabilir delta modulation (ADM) sinyalinin son bir platoya göre değişmesine izin verdi.Bu basit ama zarif geri bildirim mekanizması dramatik bir şekilde yükseltildiğinde, hızlı geçişler olmadan adım büyüklüğü arttı.
En tanınmış değişken, sürekli değişken eğim delta modulation (CVSD), Kaliforniya Üniversitesi'nde işlerden çıktı ve daha sonra Motorola ve diğer yarı iletken şirketler tarafından geliştirildi. CVSD, sürekli olarak giriş sinyalinin eğimini tahmin etmek için bir syllabic filtresi kullandı, bu şekilde düşük gürültüyü ayarlamak için özellikle etkili oldu.
Sayım Gürültü Azaltımı
Yüresel aşırılıkçılığı etkilenen yüksek frekanslı içerik, düşük frekanslı sinyaller, sinyalin etrafındaki yüksek siparişli bütünlemelerin ve ön-emphasis filtrelerinin oluşturulması dahil olmak üzere çeşitli tekniklerle ele alındı.Bu, yüksek frekanslarda enerjiye konsantre olması için encoder'a neden oldu (insan kulağının daha az hassas olduğu yerlerde) ve 0s'ı yeniden yapılandıran ses mühendislerin algılayıcı kalitesini yükselterek, daha sonra da yüksek çözünürlükte benzer gelişmelerin kullanılmasıyla birlikte, daha sonra da yüksek çözünürlükte benzer gelişmelerin şekillendirilmesi için bu gürültüyü şekillendirdi.
Özellikle zarif bir çözüm, geri bildirim döngüsündeki çift entegrasyon kullanımıydı. Basit bir ilk sipariş bütünleyicisi (bir cumulator), ikinci sipariş bütünlemeleri sabit hızlarla sinyalleri daha iyi takip etmek için gerekli olan bir bütünleme.Bu, hem eğimli aşırı yükleme ve granular gürültüyü azalttı, 1970'lerde profesyonel seslendirici ekipman genişletildi.
Teorik Maturity
1960'ların ortalarında, delta modulation, performans sınırlarını anlamak isteyen bilgilendiricilerinin dikkatini çekti. Yeterli katkılar Tokyo Üniversitesi'nde Hiroshi Inose'den geldi ve Jerry D. Gibson'da birçok pratik sinyal için karşılaştırılabilir performans elde edebildi, örnekleme oranına göre anlamlıydı.
Teorik çerçeve ayrıca, delta modulation ve diferansiyel pul-code mod modulation (DPCM) ile giriş sinyalinde, mutlak değerlerden ziyade ayrımı kullanarak, sistem tasarımcılarının uygun modülasyon programını kullanmasına izin verdi.
Altın Çağ: Telekomünikasyonda Kabul
Askeri ve Uydu İletişim
1970'ler askeri iletişim sistemlerindeki delta modulation'ın yaygın olarak kabul edilmesini işaretledi. ABD Savunma Bakanlığı, CVSD'nin düşük bant genişliği ve güç tüketimi gerektirdiğinde, yüksek sinyal gücü ile güvenilir bir şekilde çalışmasını sağladı.
Uydu iletişim sistemleri de delta modulation'dan faydalandı. INTELSAT iletişim uyduları, ses kanalları için delta modulation kullandı, tek bir transponder'i zaman-division multiplexing ile paylaşmalarına izin verdi.The220 modeulation serisi minimuma tutulabilir, kilo ve güç tüketimi azaltılabilirdi. Bu, yarı iletken teknoloji hala modern standartlara göre oldukça ilkeldi.
Tüketici ve Ticari Uygulamalar
Ticari telefon endüstrisi de delta modulation'ı kucakladı. 1970'lerde, Bell Sistemi, delta modlators in kırsal abone döngü sistemlerinde, sık sık sık kullanılan bakır kabloların maliyeti yasaklanmıştı.Bu sistemler, birden çok ses kanalının zaman-division multiplexing ile tek bir çift üzerinden zaman ayırmasına izin verdi.
Tüketici ses ürünleri başka bir önemli pazar temsil etti. 1980'lerin başlarında, rakip teknolojilerin maliyetinin bir kısmını elde etmek için, müzikçiler ve kayıt mühendisleri bu birimlerin düşük maliyetli deltaulation çipleri, bu gibi birçok kayıt stüdyosunda kullanılabilecek küçük çaplı etkileri gördü.
Belki de en yaygın tüketici uygulaması dijital cevap makinelerindeydi. Katı devlet cevap makineleri ilk nesil, erken hafıza çipleri üzerinde giden ve gelen mesajları depolamak için kullanılan küçük şarj cihazıydı.
Konuşma ve Ses İşleme
Konuşma işleme 1980'lerde delta modulation araştırma için önemli bir odak haline geldi.The development of low-cost, single-chip conversation sentezers, such as the Texas Instruments TMS5100, delta modulation to encode speak words for delta modulation to encode speak accounts, otomotiv uyarıları ve eğitim oyuncakları.The Speak & Optimization, 1978 yılında tanıtıldı, ünlü olarak lineer tahmin edici kodlama (LPC) ile bir araya gelen gerçekçi konuşma ile bir şekilde bir araya geldi.Bu ürün, delta modulation'ın kabul edilebilir tekniklerle bir araya gelebileceğini gösterdi.
Paralel olarak, araştırmacılar, müzik sentez ve iletim için delta modulation kullanımını araştırırlar. Fairlight ve Synclavier gibi şirketlerden gelen erken dijital sentezler, daha sonra tüketici ses kodculara ilişkin tasarımlarını bilgilendirdi ve yüksek sadakatte oyun geri çekildiler.
Modern Adaptasyonlar ve Hibrit Sistemler
Sigma-Delta Modulation ile entegrasyon
Delta modulation'ın en önemli modern evrimi, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte, ses şekillendirmede kullanılan aşırılık mimarisi ile bir araya gelir.
Hem delta hem de sigma-delta modulation elementlerini birleştiren Hybrid sistemler artık yaygındır. Örneğin, Multi-Stage Gürültü Shaping (MASH) mimarisi, çok sayıda kalibreli sigma-delta aşamalarını kullanır, her biri aslında yüksek siparişli bir delta modüllator. Bu sistemler daha iyi olur, profesyonel ses kaydı için uygun hale getirir, tıbbi araçlama ve hassas ölçüm için.
Low-Power ve IoT Uygulamaları
Delta modulation, Nesnelerin İnterneti (IoT) çağında yeni bir kiralama buldu. Delta modülellerinin basit ve düşük gücü tüketimi onları batarya destekli sensörler ve kenar cihazları için ideal hale getiriyor.Instebi izleme, sıcaklık algılaması ve akustik olay algılaması gibi uygulamalarda, basit bir deltator mevcut mikroamplar tüketerek yeterli hassas sağlayabilir.Bu yüksek çözünürlüklü sigma-delta dönüştürücüler ile mümkün değildir.
Birkaç modern mikrokontrolörler, belirli sensör özellikleri için ayarlanabilir delta modulation periferis içerir. Örneğin, PSoC ailesi Infineon'dan ve belirli ARM Cortex-M cihazlar için ilgi çekicilik sunar.Bu periferiklar, akıllı sensörleri minimum dış bileşenle uygulamalarına izin verir, yönetim alanı ve fatura-malzeme maliyetine sahiptir.
Dijital Ses Yayınlama
Dijital ses yayını (DAB) standartları da, DAB standardını şekillendirmiş olsa da, DAB için hakim kodc, BIOS Audio Katman II (MP2), veri toplama sistemleri ve kırsal radyo hizmetleri için bazı erken önerileri, DAB standartını şekillendirmiş, bu da son zamanlarda, makula sıkıştırmaya yerleşmeden önce, delta modulation'u yaygın olarak şekillendirmiş olması gerektiği gibi ileri sürülebilir.
Bluetooth ses iletimi, SCO (Synckous Connection-Oriented) bağlantısını kullanan, geleneksel olarak ses kodlaması için CVSD'ye bağlı olarak, küçük sesli ve ses aramaları için zorunlu olan CVSD'nin seçimine dayanıyor.Bu, kabul edilebilir ses kalitesini düşük bant genişliğine sahipken farklı üreticilerden gelen cihazlara uyumluluk sağlar.
Makine Öğrenme Uygulamaları
Delta modulation için şaşırtıcı bir yeni uygulama, makine öğrenimi alanında ortaya çıktı. Spiking sinir ağları (SNN) Bu, biyolojik nöronların etkinliğine yönelik olarak, doğal olarak delta-modated sinyalleri üretirken, her seferindeki şifreleri içeren bir zamanlamayı gösterir. Araştırmacılar, delta modulation'ın SNN'lere giriş için etkin bir şekilde ön işleme verilerinin kullanılmasını, zaman bilgisinin korunması sırasında ağ üzerindeki hesaplama yükünü azaltır.
Ayrıca, delta modulation, sinir ağ ağırlıklarını ve aktivasyonlarını teşvik etmek için bir teknik olarak önerilmiştir.Sadece ardıl değerler arasındaki değişikliklerle, delta modulation bellek bant genişliğini ve güç tüketimini donanım hızlandırabilir.Bu uygulama hala araştırma aşamasındadır, ancak erken sonuçlar, delta modulation'ın enerji verimsiz AI inferenceresine izin verebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Delta modulation'ın tarihsel gelişimi, incelenebilirlik ve IoT sensörlerinin hikayesidir. 1950'lerde, mutlak değerlerden ziyade, modern incarnasyonları ile ilgili olarak, temel bilgilerden dolayı, anahtar kelimelerden elde edilebilirlik gösteren bir arayüze sahiptir.
Yeni teknoloji birçok yüksek uç uygulamada dikilmiş delta modulation olsa da, mirası günlük güvendiğimiz dijital altyapıda gömülüdür. Her zaman bir Bluetooth baş seti, makine öğrenimi ve kenar bilgisayarları gibi gelişmekte olan alanlarda yeni roller bulmaya devam ediyor. Her seferinde yüksek çözünürlüklü bir sinyal oluşturmak için, delta modulationun etkisi mevcut.
Daha fazla okuma için aşağıdaki kaynaklar ayrıntılı teknik bilgi sağlar: [FONTT:0] J. C. Candy ve O. J. Benjamin) ve [[Döneticileri için orijinal patent[Döneticisel olmayan bir şekilde).