Các bộ mã hóa điều chế xung mã PCM là bộ mã hóa dạng sóng đơn giản nhất. Thoại băng hẹp được lấy mẫu với tần số 8000 Hz và mỗi một mẫu thoại phải được lượng tử hoá. Nếu lượng tử hoá tuyến tính được sử dụng thì cần thiết phải dùng 12 bit mã hóa cho một mẫu và dẫn đến tốc độ bit là 96 Kbit/s. Tuy nhiên, tốc độ này có thểđược giảm xuống một cách dễ dàng bằng cách sử dụng lượng tử hoá phi tuyến tính.
Trong việc mã thoại người ta thấy rằng với việc lượng tử hoá phi tuyến, 8 bit mã hóa cho một xung mẫu là đủ đảm bảo chất lượng thoại và gần như khó mà phân biệt
được so với thoại gốc ban đầu. Điều này dẫn đến tốc độ bit chuẩn là 64 Kbit/s và hai loại bộ mã hóa phi tuyến PCM đã trở thành tiêu chuẩn vào những năm 60 của thế kỷ 20.
Ở Bắc Mỹ, người ta dùng mã hóa theo luật µ, trong khi đó ở Châu Âu, mã hóa theo luật Ađược áp dụng. Do tính đơn giản, chất lượng thoại đảm bảo và độ trễ thấp, cả
hai loại mã hóa PCM này vẫn được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay.
Một kỹ thuật được sử dụng phổ biến trong việc mã thoại là cố gắng dựđoán giá trị
của mẫu tiếp theo từ những mẫu trước đó. Điều này có thể khả thi bởi có sự tương quan hiện tại giữa những mẫu thoại dưới tác dụng của cơ quan phát âm và sự rung động của dây thanh âm nhưđã được giới thiệu ở 2.2.1.
Nếu dự đoán có hiệu quả, thì tín hiệu sai lệch giữa những mẫu đã dự đoán và những mẫu thoại thực sẽ có một sự khác biệt thấp hơn so với giữa các mẫu thoại nguyên gốc. Bởi vậy, chúng ta có thể lượng tử hoá những tín hiệu sai lệch này với một số lượng bit ít hơn so với tín hiệu mẫu thoại gốc. Đây là cơ sở của những mô hình điều chế xung mã vi sai – DPCM (Differential Pulse Code Modulation)- chúng lượng tử hoá sự khác biệt giữa những tín hiệu gốc và tín hiệu dựđoán.
31
Kết quả từ những bộ mã hoá như vậy có thểđược cải thiện nếu bộ dự đoán và bộ
lượng tử có sự tương thích sao cho chúng thay đổi phù hợp với các đặc tính của thoại
được mã hoá. Điều này dẫn tới kỹ thuật điều chế xung mã vi sai thích ứng – ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation). Vào giữa những năm 1980, CCITT đã chuẩn hoá bộ mã hóa ADPCM hoạt động ở tốc độ 32Kbps với chất lượng thoại tương
đương với phương pháp điều chế mã xung 64Kbps. Sau đó, các bộ mã hóa ADPCM hoạt
động ở các tốc độ 16, 24 và 40Kbps cũng đã được chuẩn hóa. Sơ đồ bộ mã hóa và giải mã ADPCM được minh họa ở hình 2.14 dưới đây.
Hình 2.14: Bộ mã hóa và giải mã ADPCM