Compansión

En processament de senyals, àudio analògic, telecomunicacions i termodinàmica, la compansión o companding és un método aplicable a senyals per a millorar la transmissió de les mateixes en canals llimitats. Està format per dos processos: compressió i expansió (compressing i expanding en anglés respectivament).

Funcionament

La compressió és un procediment reversible que reduïx el ranc dinàmic de la senyal, de manera que diferències de nivells grans en l'entrada són representades per diferències chicotetes en l'eixida. Un eixemple seria un amplificador logarítmic que emfatise les senyals de baixa amplitut més que les senyals d'alta amplitut. La següent gràfica ilustra un compressor logarítmic (ranc de senyal entre -1 i 1; entrada en l'eix d'abscisses i eixida en el d'ordenades):

Els efectes d'aplicar un compressor a una senyal d'amplitut variable s'observen en les següents figures:

Senyal original.

Senyal comprimida.

Expansió

L'expansió realisa el procés invers de la compressió: restaura el ranc dinàmic original de la senyal a partir de la seua versió comprimida.

La compressió s'aplica abans de transmetre la senyal pel canal o mig llimitat i l'expansió s'aplica en l'eixida una volta rebuda la versió comprimida per a restaurar la senyal original..

Característica de compansión

La característica de compansión vindrà donada pel tipo de senyals a tractar. Per eixemple, per a senyals de veu és necessari un rendiment SQR relativament constant, lo que significa que la distorsió deu ser proporcional a l'amplitut de la senyal per a qualsevol nivell de senyal d'entrada. Açò requerix una raó de compressió logarítmica. Existixen dos métodos de compressió analògics que s'aproximen a una funció logarítmica, i són coneguts com Llei Mu i Llei A.

Aplicacions

Reducció de sorolls

El companding s'aplica en la reducció de sorolls: en almagasenar senyales d'àudio en mijos magnètics s'afig un nivell de soroll a la senyal que pot resultar molest en reproduir passages de baixa intensitat.

En l'objectiu d'evitar açò, es comprimix la senyal de manera que s'emfatisen les senyals de baixa amplitut abans de gravar la senyal i despuix s'expandix en reproduir-la de manera que es reduïxca el nivell de les senyals emfatisades restaurant-les als seus valors originals. En aplicar esta reducció, el soroll que ha afegit la gravació magnètica es reduirà també.

Els processos reals de reducció de sorolls, tals com la reducció de sorolls Dolby o dbx són més complexos i intervenen més factors tals com a distinta enfatisació en distints rancs de l'espectre de freqüències.

Quantificació logarítmica

Artícul principal → Quantificació logarítmica.

En àudio digital, la quantificació llineal multiplica els valors reals de les mostres per un factor constant (freqüentment una potència de 2) i despuix trunca els valors, per a obtindre passos de quantificació equidistants. D'esta forma s'obté major precisió en les senyals d'amplitut elevada que en les d'amplitut baixa (degut a que els seus dígits significatius es troben en menor orde de magnitut).

Per a evitar l'error de quantificació en dites senyals, es pot comprimir la senyal amplificant les baixes amplitut abans de quantificar i expandir-la a l'eixida del sistema per a recuperar la senyal original.