差動パルス符号変調（DPCM）は、パルス符号変調のように信号の値を直接符号化するのではなく、信号の連続するサンプル間の変化を符号化する。したがって、復号化は、DPCMサンプルを時間経過に沿って積分する何らかの方法によって行われる。入力はアナログ信号またはデジタル信号である。

入力が連続時間アナログ信号の場合、離散時間信号に変換するためにサンプリングする必要があります。各DPCM値をエンコードする方法は2つあります。

これら2つの方法のいずれかを適用すると、信号の短期的な冗長性（近傍値間の正の相関）が除去されます。差分信号のエントロピーは、元の離散信号を独立サンプルとして扱う場合のエントロピーよりもはるかに小さいため、差分をエントロピー符号化すれば2～4程度の圧縮率を達成できます。しかし、この冗長性を除去すると、符号化された信号はより脆弱になります。[ 1 ]

歴史

デルタ変調はDPCMよりも早く導入され、同様のフィードバック原理を使用しているため、DPCMの特殊なケースと考えることができます。[ 1 ] 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ました。信号の導関数をエンコードする方法に加えて、カトラーは信号の2次導関数をエンコードする方法（2重積分を使用して信号を再構成する）と信号の3次導関数をエンコードする方法（3重積分を使用して信号を再構成する）についても説明しています。[ 2 ]

予測量子化

カトラーの手法は、より一般的な概念である予測量子化システムの特殊なケースとも考えられています。この用語はDPCMと互換的に使用されることもあります。ベル研究所のJBオニール・ジュニアによる論文には、「予測通信システムとは、実際の信号と過去の信号に基づく推定値との差を送信するシステムです。送信機と受信機の両方が、以前に送信された信号に基づいて信号の値を推定または予測します。送信機は、この予測値を信号の真の値から減算し、その差を送信します。受信機は、受信した差信号にこの予測値を加算することで、真の信号を生成します。」と記されています。[ 1 ]

方法1: 連続する量子化サンプル間の差

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された信号を正確に復元します。

方法2：合成による分析

エンコーダ内にデコーダを組み込むことで、受信側で近似逆量子化器が適切に使用されている限り、エンコーダ内で非線形量子化を含む差分の量子化が可能になります。以前のサンプルからの量子化誤差は積分によって蓄積されるため、後続の量子化は以前に蓄積された量子化誤差を部分的に補正します。量子化器が均一な場合、デコーダは暗黙的に差分を再生します。これは、カトラーが示した以下の簡単な図に示されています。

参照

参考文献

  1. ^ a b c O'Neal, JB (1965-12-27). 「テレビ信号伝送のための予測量子化システム（差動パルス符号変調） .ベルシステム技術ジャーナル. 45 (5): 689– 721. doi : 10.1002/j.1538-7305.1966.tb01052.x . ISSN  0005-8580 .
  2. ^米国特許2605361、C. Chapin Cutler、「通信信号の微分量子化」、1950年6月29日出願、1952年7月29日発行