עבודה ויישום אפנון קוד הדופק

אפנון קוד דופק דיפרנציאלי הוא טכניקה של אנלוגי להמרת אות דיגיטלי . טכניקה זו מדגימה את האות האנלוגי ואז מכמתת את ההפרש בין הערך שנדגם לערכו החזוי, ואז מקודדת את האות ליצירת ערך דיגיטלי. לפני שנדון על אפנון קוד דופק דיפרנציאלי, עלינו לדעת את החסרונות של PCM (אפנון קוד דופק) . הדגימות של האות מתואמות מאוד זו עם זו. ערך האות מהמדגם הנוכחי לדגימה הבאה אינו שונה בכמות גדולה. הדגימות הסמוכות של האות נושאות את אותו מידע בהפרש קטן. כאשר דוגמאות אלה מקודדות על ידי מערכת ה- PCM הרגילה, האות המקודד שנוצר מכיל כמה סיביות מידע מיותרות. האיור שלהלן ממחיש זאת.

פיסות מידע מיותרות ב- PCM

האיור לעיל מראה אות זמן המשך x (t) המסומן בקו מנוקד. אות זה נדגם על ידי דגימה שטוחה במרווחים Ts, 2Ts, 3Ts ... nTs. תדירות הדגימה נבחרה להיות גבוהה יותר משיעור הניקוויסט. דוגמאות אלה מקודדות באמצעות PCM של 3 סיביות (7 רמות). הדוגמאות מכמתות לרמה הדיגיטלית הקרובה ביותר כפי שמוצג על ידי עיגולים קטנים באיור לעיל. הערך הבינארי המקודד של כל מדגם כתוב על גבי הדוגמאות. רק התבונן באיור לעיל בדגימות שנלקחו ב 4Ts, 5Ts ו- 6Ts מקודדות לאותו ערך של (110). ניתן לשאת מידע זה רק לפי ערך מדגם אחד. אבל שלוש דוגמאות נושאות את אותו מידע פירושו מיותר.

עכשיו בואו ניקח בחשבון את הדוגמאות ב 9Ts ו- 10Ts, ההבדל בין דגימות אלה רק עקב הביט האחרון ושני הביטים הראשונים מיותרים מכיוון שהם אינם משתנים. אז על מנת להפוך את התהליך למידע מיותר זה ולהפיק תפוקה טובה יותר. זוהי החלטה מושכלת לקחת ערך מדוגם צפוי, המונח מהתפוקה הקודמת שלו ולסכם אותם עם הערכים הכמותיים. תהליך כזה נקרא טכניקת דיפרנציאל PCM (DPCM).

עקרון של אפנון קוד דופק דיפרנציאלי

אם יתירות מופחתת, קצב הסיביות הכולל יקטן ומספר הביטים הנדרש להעברת דגימה אחת יפחת גם כן. סוג זה של טכניקת אפנון דופק דיגיטלי נקרא אפנון קוד דופק דיפרנציאלי. ה- DPCM פועל על פי עקרון החיזוי. הערך של המדגם הנוכחי נחזה מהדגימות הקודמות. החיזוי אולי לא מדויק, אבל הוא קרוב מאוד לערך המדגם בפועל.

אפנון קוד דופק דיפרנציאלי מַשׁדֵר

האיור שלהלן מציג את משדר ה- DPCM. המשדר מורכב מ משווה , קוונטיזר, מסנן חיזוי ומקודד.

מאפנן קוד דופק דיפרנציאלי

האות שנדגם מסומן על ידי x (nTs) והאות החזוי מסומן על ידי x ^ (nTs). המשווה מגלה את ההבדל בין ערך המדגם בפועל x (nTs) לבין הערך החזוי x ^ (nTs). זה נקרא שגיאת אות וזה מסומן כ- e (nTs)

e (nTs) = x (nTs) - x ^ (nTs) ……. (1)

כאן הופק הערך החזוי x ^ (nTs) באמצעות מסנן חיזוי (פילטר לעיבוד אותות) . אות הפלט eQ (nTs) והניבוי הקודם מתווסף וניתן כקלט למסנן החיזוי, אות זה מסומן על ידי xq (nTs). זה מקרב את התחזית לאות שנדגם בפועל. אות השגיאה הכמותי eQ (nTs) הוא קטן מאוד וניתן לקודד אותו באמצעות מספר קטן של ביטים. כך מספר הביטים לדגימה מצטמצם ב- DPCM.

פלט הכימות ייכתב כ,

eq (nTs) = e (nTs) + q (nTs) …… (2)

כאן q (nTs) הוא שגיאת כימות. מתוך דיאגרמת החסימה הנ'ל מתקבל קלט מסנן החיזוי xq (nTs) על ידי סכום של x ^ (nTs) ו- eq (nTs) של פלט הכימות.

כלומר, xq (nTs) = x ^ (nTs) + eq (nTs). ………. (3)

על ידי החלפת הערך של eq (nTs) מהמשוואה (2) במשוואה (3) שנקבל,
xq (nTs) = x ^ (nTs) + e (nTs) + q (nTs) ……. (4)

משוואה (1) יכולה להיות כתובה,

e (nTs) + x ^ (nTs) = x (nTs) ……. (5)

מהמשוואות 4 ו -5 הנ'ל אנו מקבלים,

xq (nTs) = x (nTs) + x (nTs)

לכן, הגרסה הכמתית של אות xq (nTs) היא סכום ערך המדגם המקורי ושגיאת הכמות q (nTs). השגיאה הכמותית יכולה להיות חיובית או שלילית. כך שפלט מסנן החיזוי אינו תלוי במאפייניו.

אפנון קוד דופק דיפרנציאלי מַקְלֵט

על מנת לשחזר את האות הדיגיטלי שהתקבל, מקלט ה- DPCM (המוצג באיור שלהלן) מורכב מ- מפענח ומסנן חיזוי. בהיעדר הרעש, קלט המקלט המקודד יהיה זהה לפלט המשדר המקודד.

מקלט אפנון קוד הדופק הדיפרנציאלי

כפי שדנו לעיל, המנבא מתחייב ערך בהתבסס על התפוקות הקודמות. הקלט הניתן למפענח מעובד והפלט מסוכם עם פלט החיזוי, כדי להשיג תפוקה טובה יותר. כלומר כאן קודם כל המפענח ישחזר את הצורה הכמתית של האות המקורי. לכן האות במקלט שונה מהאות בפועל על ידי שגיאת כימות q (nTs), המוחדרת לצמיתות באות המשוחזרת.

יישומים של DPCM

טכניקת DPCM השתמשה בעיקר בדחיסת אותות דיבור, תמונה ושמע. ה- DPCM שנערך על אותות עם המתאם בין דגימות עוקבות מוביל ליחסי דחיסה טובים. בתמונות יש קורלציה בין הפיקסלים הסמוכים, באותות וידאו, המתאם הוא בין אותם פיקסלים במסגרות עוקבות ובין פריימים (שזה זהה למתאם בתוך התמונה).

שיטה זו מתאימה ליישומים בזמן אמת. כדי להבין את היעילות של שיטה זו של דחיסה רפואית ויישום בזמן אמת של הדמיה רפואית כגון טלרפואה ואבחון מקוון. לכן, זה יכול להיות יעיל לדחיסה ללא אובדן ויישום לדחיסת תמונה רפואית ללא אובדן או כמעט ללא אובדן.

זה הכל על עובד על אפנון קוד הדופק ההבדל. אנו רואים שהמידע המופיע במאמר זה מועיל לך להבנה טובה יותר של מושג זה. יתר על כן, כל שאילתות הנוגעות למאמר זה או כל עזרה ביישום פרויקטים של חשמל ואלקטרוניקה , אתה יכול לפנות אלינו על ידי תגובה בקטע ההערות למטה. הנה שאלה עבורך, מה תפקיד המנבא בטכניקת DPCM?