PCMとDPCMの違い

2019

PCMとDPCMは、アナログ信号をデジタルに変換するための手順です。 PCMはサンプル値をコードワードで表すため、これらの方法は異なりますが、DPCMでは元の値とサンプル値は前のサンプルに依存します。

アナログ - デジタル信号の変換は、デジタル信号がノイズの影響を受けにくいため、多くのアプリケーションにとって有益です。デジタル通信システムは、より良い性能、信頼性、セキュリティ、効率、およびシステム統合を提供します。 PCMとDPCMは異なるソースエンコーディング技術です。比較チャートでそれらの違いを理解しましょう。

比較表

比較基準	PCM	DPCM
含まれるビット数	サンプルあたり4、8、または16ビット。	PCMより1つより少ないです。
量子化誤差と歪み	レベル数によります。	スロープオーバーロード歪みと量子化ノイズが発生する可能性があります。
伝送チャネルの帯域	高帯域幅が必要です。	PCMと比較して必要な帯域幅が少なくて済みます。
フィードバック	フィードバックはありません。	フィードバックが提供されます。
表記の複雑さ	複雑な	単純な
SN比	良い	平均
適用分野	オーディオ、ビデオ、テレフォニー	音声とビデオ
ビット/サンプル	7/8	4/6
ビットレート	56-64	32-48

PCMの定義

PCM（Pulse Code Modulation）は、符号化パルスのシーケンスを使用して信号を離散形式で時間と振幅にプロットすることでメッセージ信号を表現するソース符号化方式です。これには、時間離散化と振幅離散化の2つの基本操作が含まれます。 時間離散化はサンプリングによって達成され、 振幅離散化は量子化によって達成される。それはまた、量子化された振幅が単純なパルスパターンを生成する場所を符号化するという追加のステップも含む。

PCMプロセスは3つの部分に分けられます。1つは送信側での送信、もう1つは送信パスでの受信、および受信側の再生です。

ソース送信側で実行された操作 -

サンプリング - サンプリングは、メッセージ（ベースバンド）信号を矩形パルスのラインでサンプリングする等間隔で信号を測定するプロセスです。これらのパルスは瞬時サンプリングプロセスを厳密に抽出するために非常に狭められています。ベースバンド信号の正確な再構成は、サンプリングレートがナイキストレートとして知られる最高周波数成分の２倍よりも大きくなければならないときに得られる。
量子化 - サンプリング後、メッセージ信号は量子化され、時間と振幅の両方で離散表現が得られます。量子化プロセスでは、サンプリングされたインスタンスは特定の範囲の整数値に割り当てられます。
符号化 - 送信された信号は、干渉に対してより強くされ、量子化された信号をより適切な形式の信号に変換することによって雑音化され、この変換は符号化と呼ばれます。

伝送路の再生時に行われる操作 -

再生中継器を伝送路に配置することで信号が再生される。イコライゼーション、意思決定、タイミングなどの操作を実行します。

受信側で実行された操作 -

復号化および拡張 - 再生後、信号のクリーンパルスはコードワードに結合されます。それから符号語は量子化されたＰＡＭ（パルス振幅変調）信号に復号される。これらの復号化信号は、圧縮サンプルの投影シーケンスを表す。
再構成 - この操作では、元の信号が受信側で回復されます。

DPCMの定義

DPCM（差動パルス符号変調）はPCMの変種に他なりません。 PCMは大量のビットを生成し、より多くの帯域幅を消費するため、効率的ではありません。そこで、上記の問題を克服するためにDPCMが考案されました。ＰＣＭと同様に、ＤＰＣＭはサンプリング、量子化および符号化プロセスからなる。しかしDPCMは、実際のサンプルと予測値の差を量子化するという点でPCMとは異なります。それが差動PCMと呼ばれる理由です。

ＤＰＣＭは、隣接サンプル間の高度の相関が使用されるＰＣＭの共通の特性を使用する。この相関は、信号がナイキストレートよりも大きいレートでサンプリングされたときに生成されます。相関とは、シグナルがあるサンプルから別のサンプルへの変化にすばやく適応しないことを意味します。

結果として、隣接サンプル間の差は元の信号の平均電力よりも小さい平均電力からなる。

標準のＰＣＭシステムにおける極端に相関のある信号の符号化は冗長な情報を生成する。冗長性を排除することによって、より効率的な信号を生成することができます。

冗長信号の将来値は、信号の過去の振る舞いを分析することによって推測されます。この将来価値の予測は差分量子化技術を生み出す。量子化器出力が符号化されると、差動パルス符号変調が得られる。

PCMとDPCMの主な違い

PCMに含まれるビット数は、サンプルあたり4、8、または16ビットです。一方、DPCMには複数のビットが含まれますが、PCMで使用されるビット数よりも少なくなります。
ＰＣＭおよびＤＰＣＭ技術は両方とも、量子化誤差および歪みを受けるが、程度は異なる。
PCMはより高い帯域幅で動作しますが、DPCMはより少ない帯域幅を必要とします。
PCMはフィードバックを提供しません。対照的に、DPCMはフィードバックを提供します。
PCMは複雑な表記法で構成されています。反対に、DPCMには簡単な表記法があります。
ＤＰＣＭは平均信号対雑音比を有する。それどころか、ＰＣＭはより良い信号対雑音比を有する。
PCMは、オーディオ、ビデオ、およびテレフォニーアプリケーションで使用されています。逆に言えば、DPCMは音声およびビデオアプリケーションで使用されます。
効率について話すと、DPCMはPCMより一歩先です。