DPCM
Sygnał to abstrakcyjny model dowolnej mierzalnej wielkości zmieniającej się w czasie, generowanej przez zjawiska fizyczne lub systemy. Tak jak wszystkie zjawiska może być opisany za pomocą aparatu matematycznego, np. poprzez podanie pewnej funkcji zależnej od czasu. Mówimy, że sygnał niesie informację lub też umożliwia przepływ strumienia informacji.PCM (ang. Pulse Code Modulation) – to najpopularniejsza metoda reprezentacji sygnału analogowego w systemach cyfrowych. Używana jest w telekomunikacji, w cyfrowej obróbce sygnału (np. w procesorach dźwięku), do przetwarzania obrazu, do zapisu na płytach CD (CD-Audio) i w wielu zastosowaniach przemysłowych.
Prognozowanie (późnołac. prognosis, od starogr. πρόγνωσις, nowogr. πρόγνωση prōgnosis, od πρoγιγνώσκειν progignōskein, „wiedzieć wcześniej”, od pro- „wcześniej, przed” i gignōskein, „dowiedzieć się”) lub predykcja (łac. prædictus, im. od prædicere, „przepowiadać”, od præ-, „przed, wcześniej, pra-” i dicere, „mówić”) – naukowa metoda przewidywania tego, w jaki sposób będą kształtowały się w przyszłości procesy lub zdarzenia. W trakcie procesu prognozowania formułuje się sąd na temat przyszłych stanów zjawisk i zdarzeń nazywany prognozą.
DPCM (ang. Differential Pulse-Code Modulation) – metoda kompresji stratnej przeznaczona głównie dla sygnałów dźwiękowych. Różnicowa modulacja kodowo-impulsowa (DPCM) opiera się na zasadach kodowania sygnału stosowanych w modulacji kodowo-impulsowej (PCM), a różnica polega wyłącznie 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 kolejnymi próbkami sygnału, natomiast słowa kodowe metody PCM – konkretne wartości próbek. Odbiornik tak zakodowanego strumienia danych odtwarza oryginalny sygnał na podstawie przewidzianej przez siebie wartości oraz otrzymanej różnicy.
Efektywność metody DPCM zależy od zdolności algorytmu predykcji (przewidywania), który może być bardziej lub mniej złożony, jednak jego wynik zawsze uzyskuje się w oparciu o poprzedzające wartości próbek. Jeśli w kanale transmisyjnym nie występują szumy, to sygnał wyjściowy odbiornika różni się od oryginalnego sygnału wejściowego tylko błędem kwantyzacji.
Rozszerzeniem metody kompresji DPCM jest adaptacyjna różnicowa modulacja kodowo-impulsowa, czyli ADPCM.
Podstawy analityczne[ | edytuj kod]
Predykcja wartości próbki n:
gdzie – współczynnik predykcji.
Sygnał wejściowy kwantyzatora (błąd predykcji):
Sygnał wyjściowy kwantyzatora:
gdzie – błąd kwantyzacji.
Sygnał zrekonstruowany:
Zysk przetwarzania[ | edytuj kod]
Stosunek sygnał–szum na wyjściu DPCM:
gdzie to odpowiednio wariancja oryginalnego sygnału wejściowego i błędu kwantowania.
Zysk przetwarzania:
gdzie – wariancja błędu predykcji.
