Codificação Diferencial
DPCM, DM e ADM
Bruno Edson
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www.bemaf.cjb.net
Codificação Diferencial
Histórico Codificação Diferencial
 Definição e Funcionamento:

• DPCM
• DM
• ADM (CVSD)
Vantagens e Desvantagens
 Aplicações
 Resumo

Histórico (Codificação Diferencial)

Necessidade A/D - 1930
• Alec Harvey Reeves – fidelidade 1’s e 0’s.


PCM (A. H. Reeves) – 1937/1938
Codificação com Predição Linear- 1952
• Bell Telephone Laboratories


DPCM (Cutler) e DM (Schouten) - 1952
ADM (ADPCM - Barnwell) - 1974
DPCM
(Diferencial Pulse Code Modulation)

O sinal DPCM é a diferença entre o sinal
PCM e sua predição(sinal anterior):
•


Menor nº de bits utilizado (compressão)
Simples Computacionalmente (Algoritmo)
DPCM
(Diferencial Pulse Code Modulation)

O Sinal Resultante:
• Valor absoluto da
amostra
• Diferença entre os
valores das
amostras
DPCM
(Diferencial Pulse Code Modulation)

PCM
X
DPCM
DPCM
(Diferencial Pulse Code Modulation)

Voz:
• 256=> 8bits => 8bits x 8kHz = 64Kbps
• 64 => 6bits => 6bits x 8kHz = 48Kbps
• G = (64 - 48)/64 = 16/64 = 25%

Imagem:
• 8bits => 8bits x (800x600)pxl =480kB
• 6bits => 6bits x (800x600)pxl = 360kB
• G = (480-360)/480 = 120/480 = 25%
DPCM
(Diferencial Pulse Code Modulation)

Diagrama em Blocos (Codificação)
DM (Delta Modulation)

Diferença Fixa:
• Passo, Step ou Delta

Estados:
• Sobe ou Desce (1 e 0)
Slope-Overload
 Granular Error
 Input / Output

DM (Delta Modulation)

Saídas:
DM (Delta Modulation)
Granular error (DM)


Como ou Sobe (1)
ou Desce(0), o
sinal não
permanece em um
mesmo nível.
Até mesmo muito
próximo do valor
real.
Slope-Overload (DM)


Sobre carga de
Inclinação
A curva Sobe ou
Decai mais rápido
do que os passos
possam
acompanhar.
DM (Delta Modulation)

Diagrama em Blocos (Codificação)
ADM

Nomes:
• ADM (Adaptative Delta Modulation)
• CVSD (Continuos, Variable Slope DeltaModulation)

Como DM com o tamanho dos passos
variando com o tempo (adaptativo).
ADM (Codificador)
ADM (Decodificador)
ADM
Os passos variam de acordo com o
histórico do sinal.
 Equações:

• Sx(k) = e(k-2) + e(k-1)*Sx(k-1)
• x^(k) = Sx(k) + Sx(k-1)
ADM

Variação do Passo:
ADM

Grandes variações no sinal
• Passos Maiores
Componentes de freqüência alta
 Utilização de Filtros Passa-Baixas

Vantagens

DPCM:
• Qualidade muito boa, próxima ao PCM.
• Simples Computacionalmente

DM:
• Apenas 1 bit
• Muito Simples de Implementar

ADM:
• Apenas 1 bit
• Mais fiel que o DM pela adaptatividade
Desvantagens

DPCM:
• Número de bits elevado em relação aos demais
formas derivativas
• Maior Banda

DM:
• Granular Error
• Slope-Overload

ADM:
• Granular Error (passos pequenos)
• Mais complexo que o DM
Aplicações
Codificação Diferencial
 Compressão de Dados:

• Áudio

MPEG-3 (.mp3)
• Imagem

JPEG (.jpg, .jpeg)
• Vídeo

MPEG (.mpg)
Aplicações

DPCM:
• Creative Labs Video Blaster
• Codificador arquivos (.avi)
Resumo (Recapitulando)

DPCM
• Diferença entre os sinais
• Menos bits

DM
• Um bits - Passo
• Sobre-inclinação (Slope Over-load)

ADM
• Passo do DM variável com o tempo
Referências Bibliográficas





REEVES, A. H., French Patent No. 49 159/833
929, July 5, 1937
REEVES, A. H., French Patent No. 852 183, Oct.
3, 1938.
CUTLER, C.C., Differential Quantization for
Communication Signals, , 1952, US Patent
2,605,361.
SCHOUTEN, J.S., F.E. DeJAGER, and J.A.
GREEFKES, Delta Modulation, a New Modulation
System for Telecommunications, 1952, Phillips,
pp. 237-245.
BARNWELL, T.P., et al., Adaptive Differential PCM
Speech Transmission, 1974, Rome Air
Development Center.