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Comment ça marche ?

Radio-club F6KRK
Les transmissions radio numériques

15 – Le codage de la parole (1)

Après avoir vu le formatage des données et les méthodes de corrections d’erreurs,
nous allons maintenant aborder le codage de l’information pour réduire le flot de don-
nées à transmettre, en commençant par le codage de la parole (1 partie). Bien sûr,
ère
il ne s’agit pas d’exiger du lecteur une compétence en traitement du signal. Cet article
n’a d’autre ambition que de donner une idée générale des processus employés.

EXPOSÉ DU PROBLÈME. LES « CODEC »
(CODAGE ET DECODAGE DE L’AUDIO EN GÉNÉRAL).
La particularité des transmissions analogiques est d’être à
« flot continu » et en « temps réel » . Nous avons vu par Commençons avec les systèmes fonctionnant en haut débit
(1)
ailleurs qu’elles s’adressent à nos sens, la vue et l’ouïe, continu et pouvant admettre quelques erreurs sans déclarer
et notre cerveau effectue un traitement des erreurs de forfait. Ils sont basés sur un codage d’impulsions (PCM
transmission. En numérique, on pourrait faire la même pour « Pulse Coded Modulation »). Avec un PCM simple,
chose, mais cela demanderait une largeur de bande bien pour une dynamique de 8 bits, le débit binaire est égal à
supérieure à l’analogique. Par exemple en numérisant 8 fois le rythme d’échantillonnage, ce qui ne change rien.
en absolu chaque échantillon, une transmission audio Mais on peut améliorer l’efficacité avec des variantes.
monophonique avec une bande de 15 kHz et une Noter que tous ces systèmes entraînent des erreurs sur
dynamique de 70 dB demanderait un débit numérique le signal, d’autant plus qu’ils sont efficaces (ils ne sont
de 5 Mbits/s (horloge à 42 kHz et mots de 12 bits). pas faits pour la Hi-Fi). Mais les erreurs restant limitées,
Pour de la téléphonie 300-3000 Hz avec une dynamique on peut les utiliser pour tous les types de signaux audio :
de 40 dB, on aurait encore un débit de 64 kbits/s. parole, musique, DTMF, etc.
C’est inacceptable, et on a alors recours à des systèmes
de codage qui sont tous basés sur la suppression des 1 - DM (DELTA MODULATION).
informations redondantes et inutiles. Ainsi, un système de Principe : Au lieu de transmettre les valeurs brutes des
codage de la parole comprend deux parties : le codeur et échantillons, on ne transmet que le delta entre deux
le décodeur. Le codeur analyse le signal pour en extraire échantillons. Voir la figure 1.
un nombre réduit de paramètres pertinents qui sont
représentés par un nombre restreint de bits pour archivage
ou transmission. Le décodeur utilise ces paramètres pour
reconstruire un signal de parole synthétique.
On distingue trois catégories de codages selon les plages
de débits :

 Les hauts débits, supérieurs à 16 kbps, correspondant
à des algorithmes de codage de la forme d’onde non
spécifiques à la parole.
Figure 1 : Principe de la « Delta Modulation »
 Les débits moyens, de 4 kbps à 16 kbps, utilisant des
méthodes de codage de la forme d’onde et prenant Par rapport au PCM simple, le débit binaire est maintenant
en compte certaines propriétés de la parole ou de la égal au rythme d’échantillonnage, mais celui-ci doit
perception auditive. Le principal représentant de cette quand même être nettement plus élevé que le critère de
classe est le codage CELP.
Nyquist. Par ailleurs la DM a des limites liées au choix de
 Les bas et très bas débits, de quelques dizaines de la valeur du delta U. Si celui-ci est trop faible, on aura
bits par seconde à 4 kbps correspondant aux vocodeurs une diminution de l’amplitude aux fréquences élevées si
(VOice CODER) spécifiques au codage de la parole. le rythme d’échantillonnage est trop bas. Noter qu’avec
la parole, les fréquences élevées étant d’un niveau plus
Pour que ces systèmes soient efficaces, on applique
au préalable un traitement du signal pour réduire la faible, cela permet judicieusement de réduire ce rythme
dynamique, d’une part avec un ALC (Automatic Level d’échantillonnage. D’un autre côté, si le signal est plus
Control), et d’autre part avec un compresseur, en général faible qu’un delta U, nous aurons une suite de « 1 » et
logarithmique. de « 0 » de valeur moyenne nulle. Il y a donc un effet
de seuil.

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