差分脉码调制_venus85

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差分脉码调制

(2011-03-14 11:40:06)

标签：

it

分类：学习笔记

4.5 差分脉码调制（DPCM）

4.5.1预测编码概述

模拟信号数字化处理中，就语音信号来看，经常存在变化较为平缓的局部时段，而活动图像（Video）的前后画面（帧）之间也有很大的相同性。在这些情况下的抽样样本序列的相邻样本间，显现出一定或较大相关性，也就是说，相邻样本间的变化比整个信号进程中的变化要小。当利用PCM方式编码时，这些相邻样本很可能在一个量化级，或只差1、2个量化级，这样的PCM码序列，就产生了“冗余”信息。这意味着夹杂有重复信息传输而浪费传输能力。如果设法在编码前就去掉这些相关性很强的冗余，则可进行更为有效的信息传输。具有此种功能而普遍采用的编码机制，称为差分脉冲编码调制（DPCM）。

为实现DPCM目标，应当具有一定的“预测”能力，或至少能在编码本位样本时能估计到下一样本是否与本位样值有所差别，或没有什么不同，如果能做到这种近似估计，就相当于在一个样本编码前就大体“知道”了该样本值。

设具有这种相关性的样本序列，在http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image006.gif，则可能存在的预测误差为

http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image008.gif

(4-35)

而预测值是由预测滤波器产生的，http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image012.gif的预测误差。它是由于预测器给出的预测值不够准确而产生的信息损失，因此应当对这部分不可丢失的信息进行编码传输。

4.5.2 DPCM系统分析

http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image081.gif

图4-22给出了一个实现DPCM功能的系统框图。它实现预测编码的基本设计构思是，对预测误差http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image012.gif值。

1.各量值之间关系

（1）系统输入的瞬时样本值与累积阶梯波之差为误差值，即

http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image021.gif

(4-36)

（2）比较器输出的误差值http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image019.gif，它等于误差值与量化误差值之和，即

http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image025.gif

(4-37)

式中，http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image010.gif的量化误差（量化噪声）。

（3）预测器的输入值等于阶梯波累积值与差值的量化值之和

http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image030.gif

(4-38)

（4）通过系统中的预测处理后，http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image027.gif，

则有

http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image032.gif

(4-39)

或

http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image034.gif

(4-40)

（5）由于预测输出通过分析阶梯波http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image015.gif是个累积过程，因此，式（4-37）可写为

http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image036.gif

(4-41)

式中，http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image038.gif=±1——表示单位幅度的正负权值系数。

由式（4-39）和（4-41）看到，图4-22（a）中的虚线框功能实际上是一个累加器（积分作用），并且其输入http://col.njtu.edu.cn/course/xnjp/dzxy/txxtyl/kejian/chap04/ch04_05.files/image015.gif之间类似一个横向滤波器的关系，如图4-23所示。