DPCM

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

DPCM (ang. Differential Pulse Code Modulation) – to metoda kompresji stratnej przeznaczona głównie dla sygnałów dźwiękowych. Różnicowa modulacja kodowo-impulsowa (DPCM) opiera się na zasadach kodowania sygnału zastosowanych w modulacji kodowo-impulsowej (PCM). Różnica polega na tym, że nadajnik DPCM próbkuje otrzymany sygnał, a następnie koduje jedynie różnicę pomiędzy próbką rzeczywistą a przewidywaną. Zatem słowa kodowe metody DPCM reprezentują różnice pomiędzy próbkami natomiast słowa kodowe metody PCM konkretne wartości próbek. Odbiornik odtwarza oryginalny sygnał na podstawie przewidzianej przez siebie wartości oraz otrzymanej różnicy.

Efektywność DPCM zależy od zdolności algorytmu predykcji (przewidywania), który może być bardziej lub mniej złożony jednak jego wynik zawsze uzyskuje się w oparciu o poprzednie wartości próbek.

Jeśli w kanale transmisyjnym nie występują szumy, to sygnał wyjściowy odbiornika różni się od oryginalnego sygnału wejściowego tylko błędem kwantyzacji.

Rozszerzeniem metody DPCM jest technika ADPCM.

Podstawy analityczne[edytuj | edytuj kod]

Schemat nadajnika dla modulacji DPCM
Schemat odbiornika dla demodulacji DPCM

Predykcja wartości próbki n:

  • p_n=\sum_{i=1}^N \alpha_is'_{n-i} ( \alpha_i\, – współczynnik predykcji )

Sygnał wejściowy kwantyzatora (błąd predykcji):

  • e_n=s_n-p_n\,

Sygnał wyjściowy kwantyzatora:

  • e'_n=e_n+q_n\, (q_n\, – błąd kwantyzacji)

Sygnał zrekonstruowany:

  • s'_n=e'_n+p_n\,

Zysk przetwarzania[edytuj | edytuj kod]

Stosunek sygnał – szum na wyjściu DPCM:

  • (SNR)_o= \sigma_M^2/\sigma_Q^2\, ,(\sigma_M, \sigma_Q -odpowiednio wariancja oryginalnego sygnału wejściowego i błędu kwantowania)

Zysk przetwarzania:

  • G_p=\sigma_M^2/\sigma_E^2, (\sigma_E – wariancja błędu predykcji)

Zalety i Wady[edytuj | edytuj kod]

Zalety:

  • DPCM pozwala zakodować sygnał na mniejszej liczbie bitów niż PCM
  • stosunek sygnał – szum kwantowania jest lepszy o 4 – 11 dB niż w przypadku systemu PCM (dotyczy kodowania sygnałów mowy)

Wady:

  • Brak możliwości swobodnego dostępu do strumienia: dekodowanie każdej próbki wymaga znajomości całej historii (problem ten rozwiązuje się wprowadzając cykliczne zerowanie predyktora, co pogarsza efektywność kompresji)

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]