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[转载]PCM(APCM)、△M、DPCM(ADPCM) 信源编码

(2011-03-14 13:36:50)
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分类: 学习笔记

PCMPulse Code Modulation——脉冲编码调制)
   
脉冲编码调制就是对模拟信号进行抽样、量化、编码的过程。它是对模拟信号的量化值直接编码的一种方式。

 

M编码

    M编码,也称增量脉码调制方式(DM),继PCM后出现的又一种模拟信号数字化的方法。它是一种把信号上一采样的样值作为预测值的编码方式,增量调制是预测编码中最简单的一种。它将信号瞬时值与前一个抽样时刻的量化值之差进行量化,而且只对这个差值的符号进行编码,量化只限于正和负两个电平,只用一比特传输一个样值。如果差值是正的,就发“ 1”码,若差值为负就发“0”码。因此数码“1”和“0”只是表示信号相对于前一时刻的增减,不代表信号的绝对值。

   

    在ΔM中量化过程中存在斜率过载(量化)失真,主要是因为输入信号的斜率较大,调制器跟踪不上而产生的。因为在ΔM中每个抽样间隔内只容许有一个量化电平的变化,所以当输入信号的斜率比抽样周期决定的固定斜率大时,量化阶的大小便跟不上输入信号的变化,因而产生斜率过载失真(或称为过载量化噪声)。


DPCM(Differential Pulse Code Modulation
——差分脉冲编码调制
   
对输入对相邻样本之差编码而不是对样本本身编码,由于相邻样本之差比实际样本幅度小,所以表示差信号需要较小的位数。

    对于有些信号(例如图像信号)由于信号的瞬时斜率比较大,很容易引起过载,因此,不能用简单增量调制(△M编码)进行编码,对于这类瞬时斜率比较大的信号,通常采用一种综合了增量调制和PCM脉冲编码调制两者特点的调制方法进行编码,这种编码方式被简称为脉码增量调制,或称差值脉码调制,用DPCM表示。 
   
 这种调制方式的主要特点是把增量值分为个等级,然后把个不同等级的增量值编为位二进制代码( )再送到信道传输,因此,它兼有增量调制和PCM的各自特点。

    此外,在相同比特速率条件下,DPCMPCM信噪比也有很大的改善。与ΔM相比,由于它增多了量化级,因此,在改善量化噪声方面优于ΔM系统。DPCM的缺点是易受到传输线路上噪声的干扰,在抑制信道噪声方面不如ΔM

备注:MPEG4里的预测编码方法,简称预测法(DPCM


APCM(Adaptive Pulse Code Modulation
——自适应脉冲编码调制)
   
自适应脉冲编码调制是一种根据输入信号幅度大小来改变量化阶大小的一种波形编码技术。这种自适应可以是瞬时自适应,即量化阶的大小每隔几个样本就改变;也可以是音节自适应,即量化阶的大小在较长时间周期里发生变化。
改变量化阶大小的方法有两种:前向自适应(forward adaptation)和后向自适应(backward adaptation)。

ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation
——自适应差分脉冲编码调制)
    ADPCM
综合了APCM的自适应特性和DPCM的差分特性,是一种性能比较好的波形编码。它的核心想法是:1.利用自适应改变量化阶的大小,即使用小的量化阶去编码小的差值,使用大的量化阶去编码大的差值。2.使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值,使实际样本也预测值之间的差值总是最小。

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