差分脉冲编码调制DPCM辽宁资源共享课

用自适应预测取代固定预测。指预测器系数｛ai｝可以随信号的统 计特性而自适应调整,提高了预测信号的精度,从而得到高预测增益。
通过这两点改进,可大大提高输出信噪比和编码动态范围,可在32kb/s的比特率上
达到64kb/s的PCM数字电话质量。ADPCM已成为长途传输中一种新型的国际通
用的语音编码方法。
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语音压缩编码技术
以较低的速率获得高质量编码，一直是语音编码追求的目标。 64kb/s的A律或μ律PCM信号占用频带要比模拟通信系统中的一个 标准话路带宽（3.1 kHz）宽很多倍，这样，对于大容量的长途传输 系统，尤其是卫星通信，采用PCM的经济性能变差。
语音压缩编码技术： 通常把话路速率低于64kb/s的语音编码方法，称为语音压缩编码技术。
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ห้องสมุดไป่ตู้
DPCM系统原理
将“语音信号抽样值与预测样值的差”做量化编码。 实现差分编码的方法：根据前面的p个样值预测当前时刻的样值。
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DPCM系统 原理图
m(t) 抽样器
eqk
mk —
量化
m'k
预测器
编码器
编码
pok +
~
mk
译码 p'ok
+
~'
mk
解码器
预测器
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预测器的设计
预测器的设计是DPCM系统设计的核心内容。预测器输出与输入关系
di
i0
d1. d.2
..
d3 d4
t
X
sn － dn sn-1
延迟T
d'
量化 n
s'
n+
sn=dn+sn-1
dn序列 ＋
sn序列
sn-1 T延迟
差分编码差值/样值转换示意
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DPCM与PCM的比较
相同点：都是用二进制代码去表示模拟信号的编码方式。
区别： 在PCM中，代码表示样值本身的大小，所需码位数较多，从而 导致编译码设备复杂；信号带宽大。 在DPCM中，它对相邻样值的差值进行编码，代码表示相邻样值 的相对大小，与样值本身的大小无关。使编码位数显著减少，信号 带宽大大压缩。
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DPCM系统的LabVIEW仿真
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X
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X
.s4
.....
s0
d0
t 样值信号与差值信号
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由差值恢复样值
s0=d0
s1=d1+s0=d1+d0
s2=d2+s1= d2+d1 +d0
s3=d3+s2 =d3+d2 +d1 +d0
s4=d4+s3 =d4+ d3+d2 +d1 +d0
.....
n
sn=dn+sn-1 =dn+ dn-1+... +d1 +d0=
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DPCM与增量调制
增量调制--简称ΔM或DM (Delta Modulation)： 是用一位二进制码来表示相邻样值的差值。从而反映出抽样时
刻波形的变化趋势。 增量调制可以看成是DPCM的一个重要特例。 DPCM用N位二进制码元的来表示相邻样值的差值; N=1时的DPCM就是ΔM。 ΔM的目的在于进一步简化语音编码方法。
优点： 由于相邻样值的差值比样值小，可以用较少的比特数表示差值。这 样，用差值编码可以在量化台阶不变的情况下(即量化噪声不变)， 使编码位数显著减少，信号带宽大大压缩。
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差值信号同样可以表示信号
由样值求差值
d0=s0
信
d1=s1-s0
差
号
d2=s2-s1
值
d3=s3-s2
d4=s4-s3
s1. s2. s3. .
：
p：预测器的阶数，
｛ai｝的确定是预测器的设计的核心内容：
当ai＝１时，预测值是前p个样值的平均； 当ai≠１时，预测值是前p个样值的加权平均； 当采用自适应算法求ai时，ai能随信号的变化实时调整，此时的 DPCM就是ＡDPCM。
当ai＝１且p＝１时，预测器就是一个延时器，用前一个样值代替
如何去冗余? 相邻抽样值的差值不含冗余，幅度小，编码所需 位数少，差值同样能表示信号，对差值进行编码－－即差分脉冲 编码调制DPCM
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差分脉冲编码调制DPCM的定义(--Differential Pulse Code Modulation )
利用信源的相关性，对相邻样值的差值而不是样值本身进行编码， 就是差分脉冲编码调制 DPCM。
DPCM即是其中一种。
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PCM的冗余
在PCM中，每个波形样值都独立编码，与其他样值无关，这样， 样值的整个幅值进行编码需要较多位数，比特率较高，造成数字 化的信号带宽大大增加。
然而，大多数以奈奎斯特或更高速率抽样的信源信号在相邻抽 样间表现出很强的相关性，有很大的冗余度(Redundancy)。
通
延迟T
最简单的DPCM系统 (b)译码原理框图
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自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)--Adaptive Differential Pulse Code Modulation
是在DPCM的基础上发展起来的,是语音压缩中复杂度较高的一种编码 方法，主要特点:
用自适应量化取代固定量化;指量化台阶随信号的变化而变化,使量 化误差减小；
11 预测值－－最简单的DPCM系统；
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语音信号
sn
抽样
－ dn sn-1
延迟T
d'
量化
n
s' n
+
编码 cn
sn:当前抽样值 sn-1:用来代替预测值的一个样值 dn:预测值与当前样值的差值信号
sn=dn+sn-1
最简单的DPCM系统 (a)编码原理框图
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X
cn
d' n
解
s' n
+
低
码
sn-1
第八章 模拟信号的数字传输
8.1 概述 8.2 抽样定理及脉冲振幅调制PAM 8.3 模拟信号的量化 8.4 脉冲编码调制PCM 8.5 差分脉冲编码调制DPCM 8.6 增量调制△M 8.7 时分多路复用
X
8.5 差分脉冲编码调制DPCM 语音压缩编码技术 差分脉冲编码调制DPCM的定义 DPCM与PCM的比较 DPCM系统原理 预测器的设计 自适应差分脉冲编码调制(ADPCM) DPCM与增量调制 DPCM系统的LabVIEW仿真