PCM (Pulse Code Modulation) - Definition
PCM (Pulse Code Modulation) - Definition
Die PCM (Pulse Code Modulation) ist eine Technik der digitalen Modulation eines analogen Signals, bei der das Signal in bestimmten Intervallen abgetastet und dann jeder Abtastwert durch einen binären Code dargestellt wird. Es handelt sich um eine der grundlegenden und am weitesten verbreiteten Methoden zur Umwandlung analoger Signale in digitale Form, die unter anderem in Telekommunikationssystemen, bei der Audioaufzeichnung, der Datenübertragung und der digitalen Signalverarbeitung eingesetzt wird.
Der PCM-Prozess besteht aus drei Hauptstufen: Abtastung, Quantisierung und Codierung. In der ersten Stufe wird das analoge Dauersignal in festen Intervallen entsprechend der Abtastfrequenz gemessen, die nach dem Nyquist-Theorem mindestens das Doppelte der höchsten Frequenz des Quellsignals betragen muss. Jeder Abtastwert wird dann quantisiert, d. h. auf den nächstliegenden Wert aus einem festen Satz von Pegeln gerundet, und schließlich wird jeder dieser Werte als eine Folge von Bits kodiert.
PCM ist eine unkomprimierte Technik, was bedeutet, dass die Daten in ihrer vollständigen digitalen Form aufgezeichnet werden, ohne dass die Informationen reduziert werden. Aus diesem Grund bietet sie eine sehr getreue Wiedergabe des Originalsignals, erzeugt aber gleichzeitig große Datenmengen. Standardanwendungen wie CD-Audio-Discs verwenden eine Abtastrate von 44,1 kHz und eine Auflösung von 16 Bit, was eine genaue Klangrekonstruktion ermöglicht.
PCM bildet die Grundlage für komplexere Signalcodierungsverfahren wie DPCM (Differential PCM) oder ADPCM (Adaptive Differential PCM), die Korrelationen zwischen den Samples nutzen, um die übertragene Datenmenge zu reduzieren. PCM ist in der digitalen Telefonie (z. B. E1/T1-Systeme), in der Audio- und Videoindustrie sowie in medizinischen und industriellen Signalaufzeichnungs- und -übertragungssystemen weit verbreitet. Aufgrund des deterministischen Charakters dieser Modulation sind PCM-kodierte Signale leicht zu verarbeiten und resistent gegen Rauschen in digitalen Übertragungskanälen.
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