差動パルスコード変調

差動パルス符号変調( DPCM ) は、パルス符号変調(PCM)のベースラインを使用しながら、信号のサンプルの予測に基づいていくつかの機能を追加した信号エンコーダです。入力は、アナログ信号またはデジタル信号です。

入力が連続時間アナログ信号の場合、離散時間信号が DPCM エンコーダーへの入力となる ように、最初にサンプリングする必要があります。

• オプション 1: 連続する 2 つのサンプルの値を取得します。アナログ サンプルの場合は量子化し、最初のサンプルと次のサンプルの差を計算します。出力は差です。
• オプション 2: 前の入力サンプルとの差を取る代わりに、デコーダー プロセスのローカル モデルの出力との差を取ります。このオプションでは、差を量子化できるため、制御された損失をエンコードに組み込むのに適した方法になります。

これら 2 つのプロセスのいずれかを適用すると、信号の短期的な冗長性 (近くの値の正の相関) が除去されます。差分信号のエントロピーは、独立したサンプルとして扱われる元の離散信号のエントロピーよりもはるかに小さいため、 差分が後でエントロピー コーディングされると、2 ～ 4 程度の圧縮率を達成できます。

DPCMは1950年にベル研究所のC.チャピン・カトラーによって発明され、彼の特許には両方の方法が含まれています。^[1]

エンコーダは微分機能を実行します。量子化器は隣接する量子化サンプルの差分処理を実行します。デコーダは累積器であり、正しく初期化されていれば量子化信号を正確に復元します。

エンコーダー内にデコーダーを組み込むと、近似逆量子化器が受信機で適切に使用されている限り、エンコーダー内での非線形量子化を含む差分の量子化が可能になります。量子化器が均一である場合、デコーダーは、Cutler が示したこの簡単な図のように、差分を暗黙的に再生成します。

• 適応差動パルスコード変調
• デルタ変調はDPCMの特殊なケースであり、差e _Q [n]は1ビットで±Δとして表される。
• パルス変調方式
• デルタシグマ変調